Schützt Bedienpersonal

Dipl.-Ing. (FH) Rainer Wenzler

Arbeitsplätze müssen heute für ein rationelles und kostengünstiges Arbeiten konzipiert sein, was häufig zu schnellen Arbeitsabläufen führt. Das daraus resultierende Gefahrenpotential wird von den Beschäftigten häufig nicht erkannt oder unterschätzt, wobei oft auch die Gewöhnung das Gefahrenbewußtsein verdrängt. Die Bedienpersonen müssen daher durch geeignete Systeme davor geschützt werden, z. B. bei Einlege- und Entnahmearbeiten mit den Händen in den Gefahrenbereich zu gelangen. Diese Sicherheit für die Bediener läßt sich erreichen, wenn die Art der Personengefährdung analysiert und bei der Auswahl der richtigen Sicherheitstechnik berücksichtigt wird. Grundlage hierfür ist die Erstellung maschinenindividueller Risikoanalysen, wie sie in der EN 1050 spezifiziert werden.

Für alle Maschinen, die unter die Maschinenrichtlinie 89/392 EWG fallen, ist der Hersteller zu einer Gefahrenanalyse verpflichtet, um alle mit seiner Maschine verbundenen Gefährdungen zu ermitteln. So ist es in der neunten Verordnung im Gerätesicherheitsgesetz verankert. Die Gefahrenanalyse ist jeweils gesondert für den Normalbetrieb, das Einrichten sowie für mögliche Sonderbetriebsarten, z. B. Wartung, durchzuführen. In der Norm EN 1050 Sicherheit von Maschinen werden die Grundlagen für eine Risikobeurteilung im Sinne der Maschinenrichtlinie beschrieben. Die Gefahrenanalyse umfaßt die Betrachtung

• der möglichen Schwere einer Verletzung,

• der Häufigkeit und/oder Dauer der Gefährdungsexposition und

• der Möglichkeiten zur Vermeidung der Gefährdung.

Aus der dokumentierten Analyse ergibt sich eine Sicherheitskategorie, die beim Bau der Maschine oder ihrer nachträglichen Ausrüstung mit geeigneten Sicherheitssystemen zu berücksichtigen ist. Die Maßnahmen müssen Unfallrisiken während der voraussichtlichen Lebensdauer der Maschine bei bestimmungsgemäßer Verwendung ausschließen. Daneben sind immer die geltenden Explosionsschutzvorschriften zu berücksichtigen.

Bei den Schutzmöglichkeiten wird zwischen technischen und organisatorischen Maßnahmen unterschieden.

Die technischen Schutzmöglichkeiten unterscheiden sich wiederum in die zwei Bereiche mechanisch trennende Schutzeinrichtungen, z. B. Absperrungen, Gitter, und nicht mechanisch trennende, berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen, z. B. Sicherheitslichtschranken, Laserscanner oder Lichtvorhänge. Hierzu gibt es von den Berufsgenossenschaften entsprechende Vorschriften (VGB) und Richtlinien (ZH).

In der EN 954-1 werden die fünf Kategorien B, 1, 2, 3 und 4 unterschieden. In der Basiskategorie B müssen keine besonderen sicherheitstechnischen Maßnahmen ergriffen werden. Kategorie 1 begnügt sich mit der Forderung nach Verwendung in der Vergangenheit bewährter und weit verbreiteter Bauteile, um eine ausreichende Schutzfunktion zu erzielen. Kategorie 2 beschränkt sich darauf, die Sicherheitsfunktion in geeigneten Zeitabständen durch die Maschinensteuerung oder durch zwangsläufige Tests zu prüfen. Das Auftreten eines Fehlers kann jedoch in allen drei Kategorien zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen.

Für zahlreiche Maschinensteuerungen ist dies aber nicht akzeptabel, so beispielsweise für Bereichssicherungen an Robotern. In Kategorie 3 müssen daher sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen so gestaltet werden, daß ein einzelner Fehler nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion führt. Wann immer in angemessener Weise durchführbar, muß ein einzelner Fehler bei oder vor der nächsten Anforderung der Sicherheitsfunktion erkannt werden. Typische Beispiele für durchzuführende Maßnahmen zur Fehlererkennung sind redundante elektrische Ausgänge oder Verriegelungen durch Relais mit zwangsgeführten Kontakten. In der Kategorie 4 schließlich sind sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen so zu gestalten, daß weder ein einzelner Fehler noch eine Fehlerhäufung zum Verlust der Sicherheitsfunktion führt. Im Falle komplexer Schaltungsstrukturen, wie sie bei Verwendung von Mikroprozessoren oder komplexen Schaltkreisen auftreten, wird eine vollständige Redundanz gefordert. Die Fehlerbetrachtung wird im allgemeinen auf Baugruppenebenen durchgeführt.

Bei Maschinen, an denen die Möglichkeit irreversibler Verletzungen gegeben ist, empfehlen Fachleute in fast allen Fällen den Einsatz von Schutzsystemen mindestens nach Kategorie 3. Entsprechend konsequent wurde der Sicherheits-Lichtvorhang FGS-Ex auf die Erfüllung der Anforderungen der Sicherheitskategorie 4 ausgelegt.

Bei den berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen steht jetzt mit dem druckfest gekapselten Sicherheits-Lichtvorhang FGS-Ex ein System zu Verfügung, das die Sicherheitsanforderungen der Kategorie 4 der Europanorm prEN 50100 erfüllt und hier sowie für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 1 und 2 entsprechend geprüft und zugelassen ist.

Der Sicherheits-Lichtvorhang kann in jeder beliebigen Einbaulage betrieben werden und besteht aus einem Sender und einem Empfänger. Zwischen beiden liegt das Schutzfeld. Die vom Sender ausgehenden infraroten Lichtimpulse gelangen zum Empfänger, dessen Elektronik die Auswertung übernimmt. Durch Unterbrechung des Schutzfeldes mit einem Hindernis, beispielsweise einem Finger oder einer Hand, werden die beiden Ausgänge des FGS abgeschaltet, um die gefahrbringende Bewegung der Maschine anzuhalten.

Je nach Aufgabenstellung stehen drei Schutzfeldhöhen zur Verfügung: 750 mm, 1050 mm und 1500 mm. Der FGS-Ex läßt sich als Finger- oder als Handschutz betreiben. Als Fingerschutz findet er insbesondere dann Verwendung, wenn der Lichtvorhang unmittelbar vor der Gefahrstelle installiert wird. Die Reichweite beträgt dabei bis zu fünf Meter bei einer Auflösung von 14 mm. Ist unter Berücksichtigung der Greifgeschwindigkeit und des Maschinennachlaufs im Not-Aus-Fall die Realisierung eines Handschutzes ausreichend, lassen sich durch die mögliche geringere Auflösung von 30-mm-Reichweiten bis zu 15 m erreichen.

Das Schutzfeld kann mit Hilfe eines Umlenkspiegels umgelenkt werden. Dies ermöglicht die Absicherung zweier Seiten einer Gefahrstelle oder eines Gefahrbereiches. Das System FGS-Ex eignet sich auch zum nachträglichen Ersatz mechanischer Schutzeinrichtungen.

Moderne Verfahren und Komponenten, beispielsweise eine präzise Optik, spezifische ASICs sowie Mikroprozessortechnologie sorgen für eine hohe Fremdlichtfestigkeit sowie Störsicherheit gegen elektromagnetische Einflüsse und stellen die geforderte Verfügbarkeit der Schutzeinrichtung auch in rauher industrieller Umgebung sicher.

Die für die zuverlässige Ausführung der Schutzfunktionen erforderliche Elektronik ist in das FGS integriert. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, über das Schutzfeld Maschinen im 1-Takt- oder 2-Takt-Betrieb zu steuern. Hierfür steht ein programmierbares Sicherheits-Interface (Light Curtain Control Unit – LCU-P) zur Verfügung.

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