Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte: Methoden und systematische Losungssammlungen zur EG-Maschinenrichtlinie [3. Aufl.] 3540212183, 9783540212188, 9783540272656 [PDF]

Zitiervorschau

Inhaltsverzeichnis

Alfred Neudörfer Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte

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Inhaltsverzeichnis

Alfred Neudörfer

Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte Methoden und systematische Lösungssammlungen zur EG-Maschinenrichtlinie 3. Auflage

Mit 363 Abbildungen

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Dr. Alfred Neudörfer Technische Universität Darmstadt Magdalenenstr. 4 64289 Darmstadt

Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.

ISBN 3-540-21218-3 Springer Berlin Heidelberg New York Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media springer.de © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2005 Printed in Germany Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürfen. Sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.B. DIN, VDI, VDE) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden sein, so kann der Verlag keine Gewähr für die Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen. Es empfiehlt sich, gegebenenfalls für die eigenen Arbeiten die vollständigen Vorschriften oder Richtlinien in der jeweils gültigen Fassung hinzuzuziehen. Satz: Digitale Druckvorlagen des Autors Umschlaggestaltung: Struve & Partner, Heidelberg Herstellung: PTP-Berlin Protago-TEX-Production GmbH Gedruckt auf säurefreiem Papier 62/3141/Yu – 5 4 3 2 1 0

Vorwort zur drittten Auflage

Die Sicherheitstechnik ist weltweit im Wandel. Staatliche Aktivitäten beim Generieren und nationalem Umsetzen des europäischen und globalen sicherheitstechnischen Rechts und Normenwerks haben an Dynamik eher zu- denn abgenommen. Das belegen nicht nur die große Anzahl der inzwischen veröffentlichten harmonisierten EN Normen auf europäischer und der sicherheitsrelevanten ISO Standards auf globaler Ebene, sondern auch die Rechtsbereinigung auf nationaler Ebene: Zusammenfassen des Gerätesicherheitsgesetzes und des Produktsicherheitsgesetzes zu einem einzigen Gesetz, dem Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG), das Erlassen der Betriebssicherheitsverordnung zur Regelung der betriebsinternen Arbeitssicherheit oder das radikale Reduzieren der Anzahl von Unfallverhütungsvorschriften der gewerblichen Berufsgenossenschaften. Diese Entwicklung, von manchen als Entbürokratisierung begrüßt, bedeutet jedoch in der täglichen Praxis einen beachtlichen Zuwachs an Selbstverantwortung für alle, die Maschinen konstruieren, herstellen, vertreiben und nutzen. Schneller als erwartet war die zweite Auflage vergriffen - wohl ein Zeichen für ungebrochenen Bedarf und bleibende Nachfrage nach unterstützender Information auf diesem Gebiet des Maschinenbaus. Die dritte Auflage wurde als Gelegenheit genutzt, einerseits neue technische, normative und gesetzliche Entwicklungen zu berücksichtigen, andererseits bestimmte Sachverhalte der zweiten Auflage zu verdeutlichen und zu präzisieren. Das Konzept der Visualisierung in systematisch aufgebauten Bildern wurde beibehalten. Mein Dank gilt allen in- und ausländischern Lesern, die durch Anregungen, Vorschläge und Hinweise zur weiteren Ausgestaltung dieser Lösungssammlung beigetragen haben. Abschließend bedanke ich mich bei allen Mitarbeitern des Springer-Verlags für die angenehme und anregende Zusammenarbeit.

Bensheim, im Dezember 2004

Alfred Neudörfer

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Vorwort zur ersten Auflage Produkte sicherheitsgerecht auszulegen und zu konstruieren geht über das Einhalten von Vorschriften hinaus. Sicherheitsgerecht zu konstruieren fordert Konstrukteure genauso heraus, wie die konstruktive Umsetzung aller anderen Anforderungen, deren Erfüllung erfolgreiche marktgerechte Produkte ausmachen. Durch die Verwirklichung des Binnenmarkts hat sich der Bedarf nach Informationen über das Gestalten sicherheitsgerechter Produkte erhöht. Das dazu benötigte Wissen ist zwar vorhanden, aber auf zahlreiche Quellen unterschiedlichster Natur verteilt, vom Fachbuch bis zum umfangreichen Vorschriftenwerk. Es wird meistens uneinheitlich dargeboten und vor allem in den Vorschriften in einer den Konstrukteuren nicht immer geläufigen juristisch betonten Sprache verfaßt. Ziel des vorliegenden Buchs ist es, die wichtigsten sicherheitsrelevanten Erkenntnisse und Sachverhalte so kurz wie möglich und so ausführlich wie nötig in der Sprache der Konstrukteure wiederzugeben und sie deren Denkweise anzupassen. Die Idee zu diesem Buch geht auf ein Konstrukteurseminar zurück, das seit Jahren das VDI-Bildungswerk veranstaltet. Es entstand aus dem immer wieder herangetragenen Wunsch nach Unterstützung der Konstrukteure bei der Umsetzung der wichtigsten Anforderungen beim Konstruieren sicherheitsgerechter Maschinen und Produkte. Die wiedergegebenen Sachverhalte gehen hauptsächlich auf praktische Erfahrungen und persönliche Erkenntnisse des Verfassers während der langjährigen Tätigkeit als Maschinenprüfer eines berufsgenossenschaftlichen Fachausschusses zurück. Beratungsgespräche bei Maschinenherstellern haben immer wieder bestätigt, wie nützlich und vor allem wie praktisch ein solider theoretischer Fundus aus den Gebieten der Mechanik, des methodischen Konstruierens, der Sicherheitstechnik und der Ergonomie sein kann. Das aus den praktischen Erfahrungen und deren systematischen Aufbereitung hergeleitete und im Buch wiedergegebene Wissen stützt sich zwar auf die theoretischen Grundlagen der Ergonomie, der Sicherheitswissenschaft und des methodischen Konstruierens. Die theoretischen Ansätze werden hauptsächlich zur systematischen Gliederung des Stoffs und für seine didaktische Aufbereitung herangezogen. Die Erkenntnisse und Darstellungsmethoden sind zwar theoretisch nicht perfekt, haben sich jedoch in der Praxis als gut anwendbar und umsetzbar erwiesen, indem sie oft vor Ort nach einer Beratung von Konstrukteuren und Betriebspraktikern geholfen haben, Maschinen und Verfahren sicherer und damit menschengerechter zu gestalten. Die aus der Praxis, der Fachliteratur und dem Vorschriftenwerk gewonnenen Erkenntnisse und Lösungsbeispiele erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Sie sind vielmehr ein Versuch, das in vielen Quellen uneinheitlich dargebotene Wissen und die mehr oder weniger bekannten sicherheitstechnischen und ergonomischen Problemlösungen aus der Praxis im Sinne des methodischen Konstruierens so zusammenzufassen und systematisch derart aufzubereiten, daß praxiserfahrene Konstrukteure, die oft schnell übertragbare Lösungsansätze suchen, zumindest eine Anregung zu Lösung eigener Konstruktionsaufgaben finden. Aufbau und Darbietung der meisten systematischen Lösungssammlungen gehen auf Grundlagen des methodischen Konstruierens zurück, zahlreiche Beispiele sind bewußt an die komprimierte, für die Wissensvermittlung und Wissenspeicherung sehr wirkungsvolle Darstellungsart der Konstruktionskataloge angelehnt. Aber Vorsicht! Ein Buch kann in der heutigen dynamischen Entwicklung der sicherheitsrechtlichen Gesetzgebung der Europäischen Union immer nur eine Momentaufnahme sein. Auch lassen sich die aufgeführten Lösungsbeispiele nicht

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ungeprüft auf jedes Problem jeder Branche übertragen. Branchenspezifische Lösungen für gleiche sicherheitstechnische Fragestellungen unterscheiden sich nicht selten in vielen Einzelheiten. Beispiele und Methoden sollen eher zu einer menschenbezogenen Denkrichtung der Konstrukteure hinführen, ihre Kreativität auf diesem Gebiet aktivieren und Anregungen zum eigenen Gestalten geben. Im konkreten Fall sind eigene Lösungen zumindest mit den aktuellen normativen Festlegungen abzustimmen, Konsultationen mit den für die Prüfung der jeweiligen Maschinen autorisierten Prüf- oder Zertifizierungsstellen sind empfehlenswert. Mein herzlicher Dank gilt allen, die an der Entstehung dieses Buchs beteiligt waren. Zu besonderem Dank bin ich meiner Frau Ursula verpflichtet, in deren Händen die Herstellung der umfangreichen Zeichnungen lag. Dank ihres zeichnerischen Könnens, ihrer besonderen Sorgfalt und ihres Gefühls für Ästhetik, ist es ihr gelungen, in den bildlichen Darstellungen die Aufmerksamkeit auf das Wesentliche zu lenken. Meinem Sohn Thomas, der mit seinen umfangreichen Kenntnissen der Rechnersysteme und Programme die Seiten gestaltet und den Umbruch erstellt hat, gilt der gleiche Dank. Nicht zuletzt bedanke ich mich beim Springer-Verlag und allen seinen Mitarbeitern, die es ermöglicht haben, eine Idee zu verwirklichen. Möge das Buch einen Beitrag zur menschengerechten Gestaltung technischer Produkte leisten.

Bensheim, im Juli 1996

Alfred Neudörfer

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1 Einführung .................................................................................. 1 1.1 Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte im Rückblick ................... 1 1.2 Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte heute ................................ 2 1.3 Systematische Lösungssammlungen ....................................................... 4 1.4 Zum Buch .............................................................................................. 6

2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte ..... 9 2.1 Rechtssystematik ................................................................................... 9 2.2 Europäisches Recht .............................................................................. 11 2.2.1 EG-Maschinenrichtlinie .................................................................. 13 2.2.2 Europäische Normen ...................................................................... 14 2.2.3 Konformitätserklärung, CE-Kennzeichnung ..................................... 19 2.2.4 Hersteller ........................................................................................ 24 2.2.5 Technische Dokumentation ............................................................. 25 2.3 Nationales Recht ................................................................................... 27 2.3.1 Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG) .................................. 27 2.3.2 Staatliches und berufsgenossenschaftliches Vorschriften- und Regelwerk .....................................................................................................30 2.3.3 GS-Zeichen, BG-PRÜFZERT-Zeichen ............................................... 33 2.4 Produkthaftungsgesetz ......................................................................... 36 2.4.1 Unbestimmte Rechtsbegriffe. .......................................................... 38 2.4.2 Produktfehler .................................................................................. 40 2.4.3 Produktüberwachung ..................................................................... 41 2.5 Zusammenfassung ................................................................................ 43

3 Der Mensch im Arbeitssystem ................................................. 45 3.1 Arbeitssystem ....................................................................................... 45 3.2 Funktionelle Systeme von Maschinen ................................................... 49 3.2.1 Technisierungsstufe ....................................................................... 52 3.2.2 Äußere Funktionselemente von Maschinen .................................... 54 3.2.3 Typologie der äußeren Funktionselemente ...................................... 57 3.3 Zusammenfassung ............................................................................... 61

4 Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem ........................... 63 4.1 Gefährdungsanalyse ............................................................................. 63 4.1.1 Pflicht zur Gefährdungsanalyse ....................................................... 65 4.1.2 Durchführung von Gefährdungsanalysen ........................................ 65 4.1.3 Suchstrategie für Gefährdungen ...................................................... 71

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4.2 Risikobewertung .................................................................................. 74 4.2.1 Risiken in der Technik ..................................................................... 74 4.2.2 Grenzrisiko, Restrisiko .................................................................... 77 4.2.3 Risikobewertung in der Praxis ......................................................... 79 4.2.4 Dokumentation der Ergebnisse ....................................................... 87 4.3 Verhalten der Menschen im Arbeitssystem ........................................... 92 4.3.1 Verhaltensbedingte Unfälle ............................................................. 92 4.3.2 Unfälle durch Reflexe ...................................................................... 95 4.3.3 Unfälle durch unbewußtes und bewußtes Handeln .......................... 96 4.3.4 Menschliche Zuverlässigkeit ......................................................... 100 4.3.5 Verhalten in gefährlichen Situationen ............................................. 102 4.4 Gefährdungen im Arbeitssystem .......................................................... 104 4.4.1 Stochastische und deterministische Gefahren ................................. 106 4.4.2 Mechanische Gefährdungen .......................................................... 111 4.4.3 Gefährdung durch Kollision, Stoß und Sturz ................................... 112 4.4.4 Gefährdung durch plötzlich freiwerdende mechanische Energie ....... 115 4.5 Gefahrstellen ....................................................................................... 124 4.5.1 Grundtypen von Gefahrstellen ....................................................... 124 4.5.2 Verletzungen an Gefahrstellen ........................................................ 126 4.5.3 Gefahrstellen der Maschinensysteme ............................................. 128 4.5.4 Typologie und Systematik der Gefahrstellen ................................... 130 4.6 Zusammenfassung ............................................................................... 137

5 Sicherheitstechnik ................................................................... 141 5.1 Sicherheitsstrategien .......................................................................... 141 5.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen .............146 5.2.1 Prinzip des sicheren Bestehens (safe life) ....................................... 148 5.2.2 Prinzip des beschränkten Versagens (failsafe)........................................154 5.2.3 Prinzip der Redundanz ................................................................... 158 5.2.4 Zuverlässige Steuerungen.. ........................................................... 165 5.2.5 Wahrscheinlichkeitstheoretische (probabilistische) Verfahren in der Steuerungstechnik ......................................................................... 170 5.3 Konstruktionsmaßnahmen gegen deterministische Gefährdungen.........183 5.3.1 Drei Wege der Sicherheitstechnik ................................................... 183 5.3.2 Funktioneller Ablauf eines Unfalls.................................................. 185 5.4 Unmittelbare Sicherheitstechnik ......................................................... 187 5.4.1 Geometrische Gestaltungsmaßnahmen ........................................... 187 5.4.2 Energetische Gestaltungsmaßnahmen ............................................ 197 5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik ............................................................. 207 5.5.1 Funktion der Schutzeinrichtungen im Arbeitssystem ....................... 207 5.5.2 Grundtypen und Auswahl von Schutzeinrichtungen ....................... 208 5.5.3 Trennende Schutzeinrichtungen .................................................... 211 5.5.4 Grundtypen fangender Schutzeinrichtungen im Überblick ............... 214 5.5.5 Schutzhauben an Dreh- und Fräsmaschinen ................................... 216 5.5.6 Schutzhauben an Schleifmaschinen ............................................... 224 5.5.7 Schutzaufbauten an Fahrzeugen .................................................... 229 5.5.8 Grundtypen trennender Schutzeinrichtungen ................................. 231 5.5.9 Gestaltung trennender Schutzeinrichtungen ................................... 234 5.5.10 Schutzeinrichtungen als Zukaufteile ............................................. 243 5.5.11 Sonderfunktionen von Schutzeinrichtungen ................................. 246 5.5.12 Abweisende Schutzeinrichtungen ................................................ 251

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5.6 Verriegelungen und Zuhaltungen ........................................................ 253 5.6.1 Funktionelle Kopplungen .............................................................. 253 5.6.2 Verriegelung und Zuhaltung trennender Schutzeinrichtungen ......... 257 5.6.3 Aufbau von Verriegelungen und Zuhaltungen ................................ 258 5.6.4 Arbeiten bei geöffneten Schutzeinrichtungen ................................. 263 5.6.5 Akzeptanz und Manipulation verriegelter Schutzeinrichtungen ....... 267 5.7 Sicherheitsschalter ............................................................................. 269 5.7.1 Elektromechanische Sicherheitsschalter ......................................... 269 5.7.2 Näherungsschalter als Sicherheitsschalter ...................................... 277 5.8 Ortsbindende Schutzeinrichtungen ..................................................... 286 5.8.1 Bauarten ortsbindender Schutzeinrichtungen ................................. 286 5.8.2 Gestaltung ortsbindender Schutzeinrichtungen .............................. 292 5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion .................................. 299 5.9.1 Bauarten der Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion .......... 299 5.9.2 Durch Berührung wirkende Schutzeinrichtungen ............................ 302 5.9.3 Optoelektronische Schutzeinrichtungen ......................................... 312 5.9.4 Lichtschranken .............................................................................. 314 5.9.5 Lichtgitter, Lichtvorhänge .............................................................. 317 5.9.6 Blanking und Muting ..................................................................... 323 5.9.7 Tastende Lasersysteme ................................................................. 331 5.9.8 Ultraschallsensoren ....................................................................... 334 5.9.9 Passive Infrarot-Sensoren .............................................................. 338 5.10 Hinweisende Sicherheitstechnik ........................................................ 340 5.10.1 Statische Sicherheitsinformationen ............................................... 341 5.10.2 Aktive Warneinrichtungen.......................................................................349

6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik ...................... 359 6.1 Sicherung rotierender Maschinenteile ................................................ 359 6.1.1 Sicherung von Fangstellen. ............................................................ 360 6.1.2 Sicherung von Einzugstellen .......................................................... 362 6.1.3 Sicherung von Einzugstellen mit variabler Geometrie. ...................... 366 6.1.4 Sicherung von Auflaufstellen ......................................................... 370 6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren ............................. 375 6.2.1 Arbeitsbühnen und Podeste .......................................................... 376 6.2.2 Auf- und Abstiege ......................................................................... 377 6.2.3 Geländer ........................................................................................ 388 6.2.4 Durchgänge .................................................................................. 392 6.2.5 Multifunktionale Absturzsicherungen ............................................ 395 6.2.6 Zusammenfassung ........................................................................ 398 6.3 Not-Befehlseinrichtungen .................................................................... 399 6.3.1 Aktivierung von Not-Befehlseinrichtungen .................................... 399 6.3.2 Steuerungstechnische Aspekte ...................................................... 401 6.4 Hauptbefehlseinrichtungen .................................................................. 405 6.4.1 Allgemeines ................................................................................... 405 6.4.2 Netztrenneinrichtung (Hauptschalter) ............................................ 406 6.5 Findige konstruktive Lösungen in der Sicherheitstechnik .................. 410 6.5.1 Geometrische Prinzipien ................................................................. 410 6.5.2 Kinematische Prinzipien ................................................................. 413 6.5.3 Allgemeine Gestaltungsprinzipien .................................................. 414

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7 Verwendete Begriffe ............................................................... 415 8 Schrifttum ................................................................................ 421 9 Stichwortverzeichnis ................................................................ 437

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1 Einführung

³Die Unfallverhütungstechnik ist eines jener wichtigen Sondergebiete der technischen Wissenschaften, durch deren Verwertung nicht nur einem bestimmten Interessentenkreise, sondern der gesamten mit der Technik in Berührung kommenden Bevölkerungsschichten die größten Vorteile erwachsen, an deren Ausgestaltung, Förderung und Vervollkommnung daher auch die Angehörigen dieser Schicht ein lebhaftes Interesse haben oder wenigstens haben sollten.´ Mit diesen Worten beginnt eine Dissertation [1.1] aus dem Jahre 1906, wohl die erste im deutschen Sprachraum, die sich mit der technischen Unfallverhütung, konkret mit konstruktiven und funktionellen Aspekten von Fingerschutzeinrichtungen für Tiegeldruckpressen, wissenschaftlich auseinandersetzt, Bild 1.1-1. Der

Präventionsgedanke und die sich aus ihm entwickelnde Sicherheitstechnik waren zu diesem Zeitpunkt nicht mehr nur eine Angelegenheit betrieblicher Praktiker oder der Aufsichtsbehörden, sondern auch der Stätten, in denen Technik in Gestalt von Forschung und Lehre gepflegt wurde, der Technischen Hochschulen. Dies ist insofern bemerkenswert, da um die Jahrhundertwende Schutzeinrichtungen, wie wir sie heute an Maschinen gewohnt sind und wie sie vielfach Pflicht sind, kaum anzutreffen waren. Das belegt z. B. das aus einem Lieferkatalog nach [1.2] aus dieser Zeit entnommene Bild einer Papierprägemaschine, Bild 1.1-2. Obwohl die dargestellte Maschine zahlreiche Gefahrstellen mit erheblichem Verletzungspotential aufweist, ist der einzig erkennbare Schutz die etwas bescheiden ausgefallene Verdeckung der Zahnradeinläufe. Eine rechtliche Handhabe, umnotwendige Sicherheitseinrichtungen unmittelbar bei Maschinenherstellern und -lieferanten durchzusetzen, gab es damals

Bild 1.1-1 Fingerschutz an Tiegeldruckpressen [1.1]

Bild 1.1-2 Papierprägemaschine um 1900 [1.2]

1.1 Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte im Rückblick

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1 Einführung

nicht. Trotzdem hat im Laufe der Zeit nicht nur die Maschinenentwicklung gewaltige Fortschritte gemacht, sondern auch die mit ihr verknüpfte Sicherheitstechnik. Diese begrüßenswerte Entwicklung war hauptsächlich in der Zusammenarbeit der Maschinenhersteller mit den Revisionsingenieuren der Gewerbeaufsichtsämter, der Technischen Überwachungsvereine, der Berufsgenossenschaften und seit den 20ger Jahren, d. h. schon lange bevor das Arbeitssicherheitsgesetz in Kraft trat, mit den Fachkräften für Arbeitssicherheit (Sicherheitsingenieuren, -technikern, -meistern, die damals schon von weitsichtig geleiteten Firmen eingeführt worden sind) begründet. Auch Sicherheitsbeauftragte haben durch praxisnahe, aus der täglichen Arbeit begründete Vorschläge zu diesem Erfolg beigetragen. Vor allem die branchenorientierten Träger der gesetzlichen Unfallversicherung, die Berufsgenossenschaften mit ihren besonders qualifizierten Ingenieuren, Technischen Aufsichtsbeamten, bei denen seit über hundert Jahren der Gedanke der aktiven Unfallverhütung höchste Priorität genießt, haben ihr erfahrungsgebundenes Fachwissen über Sicherheitsmaßnahmen an Maschinen nicht nur den bei ihnen versicherten Mitgliedsbetrieben, sondern auch den Maschinenherstellern weitergegeben, damit Sicherheitsmaßnahmen am wirkungsvollsten umgesetzt werden konnten. Sie alle haben die Sicherheit technischer Arbeitsmittel wesentlich beeinflußt. Eine wichtige Rolle spielte dabei die 1920 gegründete Zentralstelle für Unfallverhütung (ZefU) beim Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften. Entbehrte diese Zusammenarbeit anfangs stringenter gesetzlicher Grundlagen (zwar lag schon 1928/1929 dem Reichstag ein Entwurf für ein Maschinenschutzgesetz vor, er scheiterte allerdings wegen der Widerstände der Wirtschaft gegen dezidierte Anforderungen an Maschinen [1.3]), so entstand für Maschinenhersteller 1968 durch das Gerätesicherheitsgesetz eine andere Situation. Es verpflichtete jeden Hersteller, in der Bundesrepublik Deutschland nur solche Erzeugnisse auf den Markt zu bringen, die sicherheitstechnisch dem jeweils aktuellen Stand der Technik genügen.

1.2 Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte heute Die Welt von Heute ist von Technik geprägt. Neben ihren offensichtlich positiven Wirkungen sind die von technischen Systemen ausgehenden unerwünschten Folgen für Mensch und Umwelt eine ständige Heraus-

forderung für jeden Ingenieur, egal ob er als Konstrukteur, Betriebs- oder Revisionsingenieur arbeitet. Zahlreiche Gesetze (hier sei das Geräte- und Produktsicherheitsgesetz - GPSG genannt), Verordnungen des staatlichen Arbeitsschutzes (insbesonders die Betriebssicherheitsverordnung), berufsgenossenschaftliche Vorschriften und internationale, europäische und nationale Normen formulieren heute nicht nur Anforderungen an die Sicherheit technischer Erzeugnisse, sondern greifen bei Nichterfüllung in die Marktfähigkeit der Produkte ein. Neben der Funktionserfüllung und der Wirtschaftlichkeit eines technischen Erzeugnisses ist daher dessen Sicherheit für den Benutzer und die Umwelt ein vordringliches Ziel der Konstrukteure. Sie müssen Sicherheitsanforderungen an ihre Konstruktionen ernst nehmen und entsprechende nationale und europäische Vorschriften und normative Festlegungen als feste Forderungen akzeptieren. Einhalten von Sicherheitsvorschriften allein ist noch keine Garantie für ein sicheres und zugleich kommerziell erfolgreiches Produkt, [1.4]. Rechtssätze formulieren Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen naturgemäß sehr allgemein und geben bestenfalls Schutzziele vor, enthalten aber kaum umfassende Hinweise auf praktische Lösungsmöglichkeiten. Aus gutem Grund, denn in der Verantwortung und in den Händen der Konstrukteure liegt letztlich die Umsetzung gesetzlicher Vorgaben in sichere, zuverlässig funktionierende und marktfähige Maschinen. Technische Entwicklungen haben nicht nur Funktion und Zuverlässigkeit technischer Erzeugnisse sondern auch deren Sicherheit wesentlich verbessert. Trotzdem zeigen auch heute noch sicherheitstechnische Begutachtungen von Maschinen bei Herstellern und bei Betreibern, daß die getroffenen Schutzmaßnahmen ihre Funktion nicht immer optimal erfüllen. Auch wenn viele der im Bild 1.2-1 beispielhaft dargestellten Mängel an Schutzeinrichtungen der Betreiber der Maschine zu verantworten hat, so kommt man oft nach einer gründlichen Analyse zur Erkenntnis, daß sich zwar die Maschinenarbeiter nicht ³vorschriftsmäßig´ verhalten haben, wenn sie z. B. Schutzeinrichtungen nicht sorgfältig festgeschraubt haben. Die eigentliche Ursache waren aber häufige Störungen im Bearbeitungsablauf, zu deren Beseitigung Schutzeinrichtungen immer wieder umständlich abgeschraubt werden mußten. Eine konstruktive Unzulänglichkeit der technologischen Maschinenfunktion hat letztlich ein sicherheitswidriges Verhalten nach sich gezogen, obwohl in Vorschriften fast alles geregelt war. Oder vielleicht gerade deshalb?

1.2 Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte heute

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Bild 1.2-1 Häufige Konstruktionsfehler an Schutzeinrichtungen

Bei der aktuellen europäischen Rechtslage, dem heutigen Stand der Sicherheitstechnik und der (Un)menge relevanter Vorschriften kann ein Einzelner selbst in Teilbereichen kaum über alle Kenntnisse und Informationen in voller Tiefe verfügen, die zur Bewältigung konkreter Sicherheitsaufgaben notwendig sind. Trotzdem müssen sie gelöst werden. Es gibt wohl keinen anderen Weg, als fehlende Informationen systematisch zu suchen, zu beschaffen und sie dann konsequent in laufende Konstruktionsprozesse einzubinden.

Konstrukteure sind dabei jedoch nicht auf sich alleine gestellt. Sie finden Hilfe nicht nur in Sicherheitsnormen und Vorschriften sondern auch auf zahlreichen Internetseiten, von denen als repräsentativ die der Schweizerischen Unfallversicherungsanstalt SUVA genannt sei, www.suva.ch. Wirkungsvolle Hilfen sind die von einigen Herstellern sicherheitstechnischer Komponenten herausgegebenen Produktinformationen und Leitfäden zur Anwendung eigener Produkte auf CD-ROM und Internetseiten.

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1 Einführung

Auch noch so ausführliche und komfortable Informationssysteme können ihre Vorteile nur dann voll zur Geltung bringen, wenn ihre Benutzer über das entsprechende Hintergrundwissen verfügen und den Überblick darüber behalten, welche sicherheitstechnischen Aspekte in welchen Phasen des Konstruktionsprozesses umgesetzt werden müssen. Eine praktikable Möglichkeit, sicherheitstechnische Aspekte wirkungsvoll in den Konstruktionsprozeß zu integrieren, bietet das methodische Konstruieren, mit folgerichtiger Umsetzung der Gestaltungsprinzipien der konsequenten Aufgabenteilung, sowie der Anwendung der Grundregeln, einfach und eindeutig zu konstruieren. In mehreren Forschungsarbeiten wurden dafür sowohl methodische Hilfsmittel, z. B. Konstruktionskataloge für sicherheitstechnische Fragestellungen entwickelt, als auch formal betonte methodische Vorgehensweisen erarbeitet, mit denen Konstruktionsaufgaben und Aufgaben der Sicherheitstechnik gelöst werden können, [1.5, 1.6]. Für ihre praktische Tätigkeit des Entwerfens und Gestaltens sicherheitsgerechter Produkte benötigen Konstrukteure neben der Vielzahl von Informationen über Maschinenmerkmale, Gefahrenmerkmale und praktische Lösungsmöglichkeiten auch eine problemübergreifende Systematik, mit der sie sich im breiten Informationsfeld der Sicherheitstechnik orientieren, ihr sicherheitsrelevantes Wissen wiederauffindbar ordnen, auch ungewöhnliche Zusammenhänge erkennen und letztlich neue Lösungen finden können. Für ähnliche Aufgaben auf anderen Gebieten der Technik haben sich in der Praxis systematische Lösungssammlungen bzw. Konstruktionskataloge bewährt.

voraussetzen, sind solche Informationsquellen nur bedingt verwertbar. Dazu sind sie inhaltlich zu unterschiedlich aufgebaut und formal zersplittert. Es ist allzu verständlich, daß Konstrukteure Beispielsammlungen verlangen, die ihnen helfen, die recht abstrakten und umfangreichen Inhalte der Rechtssätze in konkrete Maßnahmen in ihren Konstruktionen umzusetzen. Beispielsammlungen sind ein gern benutztes Konstruktionshilfsmittel, enthalten sie doch bekannte Lösungen für bestimmte technische Fragestellungen und geben Anregungen für eigene Problemlösungen. Spontanes und unkritisches Sammeln von Beispielen bringt Konstrukteure aber auch nur bedingt weiter. Beispielsammlungen erweisen sich jedoch dann besonders wirkungsvoll, wenn sie - einen schnellen Zugriff zu vergleichbaren Daten erlauben - leicht verständlich und einfach in der Handhabung sind - universell und direkt im Konstruktionsprozeß einsetzbar sind und - aufgrund des systematischen Aufbaus zu neuen, eigenen Lösungen führen. Die in diesem Buch vornehmlich verwendeten systematischen Lösungssammlungen orientieren sich an Konstruktionskatalogen gemäß der VDI-Richtlinie 2222 Bl. 2. Der grundsätzliche Aufbau der Konstruktionskataloge ist im Bild 1.3-1 dargestellt.

1.3 Systematische Lösungssammlungen Aktuelle europäische Normen, die sicherheitsrelevante Sachverhalte beim Konstruieren tangieren, haben nicht selten Umfang und Preise erreicht, die langsam Fachbüchern entsprechen. In der Praxis und im einschlägigem Schrifttum (Verordnungen, Richtlinien, Normen, Berufsgenossenschaftliche Vorschriften (BGV-Vorschriften), Sicherheitsregeln, Prüfgrundsätze, Fachbücher, Monographien, Fachaufsätze, Firmenschriften usw.) sind zahlreiche sicherheitstechnische Fragestellungen und deren Lösungen bekannt. Deren Vielfalt läßt sie kaum auf einen gemeinsamen Nenner bringen. Angaben, die sie beschreiben, sind auf zahlreiche Quellen verteilt. Als Entscheidungshilfen im Konstruktionsprozeß, die einen schnellen Zugriff zu vergleichbaren Daten und prinzipiellen Möglichkeiten

Bild 1.3-1 Grundsätzlicher Aufbau von Konstruktionskatalogen

1.3 Systematische Lösungssammlungen

Systematische Lösungssammlungen sind synoptische Tabellen hoher Informationsdichte, erfüllen jedoch nicht konsequent alle formalen Kriterien der Konstruktionskataloge. Sie enthalten, systematisch geordnet, einheitlich dargestellte Beispiele für sicherheitstechnische Fragestellungen oder Lösungen und die sie charakterisierenden Daten, Zahlenangaben und logische Aussagen, [1.7]. Systematische Lösungssammlungen bestehen aus einem Gliederungs-, Haupt- und Zugriffsteil. Beim Gliedern einer Lösungssammlungen ist die Aufgabe zu bewältigen, aus der Fülle verschiedenartigster Merkmale diejenigen herauszufinden, deren logische Kombination die in Frage kommenden Lösungen systematisch, eindeutig und ergänzungsfähig gliedern und beschreiben. Diese systematisierende Merkmale SM - sind zu Merkmalsfamilien, zu ordnenden Gesichtspunkten - OGP - zusammengefaßt. Graphisch ist die Gliederung so aufgebaut, daß ordnende Gesichtspunkte im Spaltenkopf des Gliederungsteils stehen. Systematisierende Merkmale sind ihnen untergeordnet. Zur schnellen Orientierung im Lösungsfeld sind möglichst vielen systematisierenden Merkmalen bildliche Symbole zugeordnet. Sie wirken wie Adreßbilder, erleichtern die Orientierung im Lösungsfeld und somit den Zugriff auf die Beispiele des Hauptteils. Der Hauptteil der Lösungssammlung enthält möglichst viele Beispiele, die sich aus der sinnvollen Kombination der Gliederungsmerkmale ergeben. Graphisch sind die Beispiele auf das Wesentliche reduziert und einheitlich dargestellt. Haupt- und Gliederungsteil bilden das Kernstück jeder systematischen Lösungssammlung. Der Zugriffsteil enthält Merkmale und Parameter, welche die Lösungen des Hauptteils qualitativ und quantiij

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tativ beschreiben, z. B. Zahlenwerte, Aussagen über Einsatzmöglichkeiten, verbale Erläuterungen und weitere ergänzende Angaben. Auch hier wurde beim graphischen Gestalten besonderer Wert auf schnelles visuelles Erfassen und Vergleichen gelegt, z. B. durch Zahlenangaben in Form von Balkendiagrammen, deren synoptische Gegenüberstellung einen direkten Vergleich ermöglicht und somit zu einem Informationsgewinn führt. Die Darbietung einheitlich wiedergegebener sicherheitsrelevanter Informationen und Erkenntnisse ist graphisch so aufbereitet und optimiert, daß trotz erheblicher Informationsdichte die Übersichtlichkeit nicht verloren geht und der Leser vor langem Suchen bewahrt wird. Systematische Lösungssammlungen kommen der auf Bilder orientierten Sehens- und Denkweise sowie der systematischen Arbeitsweise der Konstrukteure entgegen. Sie ermöglichen schnell und zielgerichtet Lösungen zu finden durch systematischen Zugriff über die logische Gliederung, die Bilder des Hauptteils oder Zahlenwerte des Zugriffteils und erlauben, durch eigene Merkmalkombinationen Anregungen für eigene sicherheitstechnische Lösungen zu holen, Bild 1.3-2. Klare Gliederung, systematischer und einheitlicher Aufbau des Stoffgebietes sind wesentliche didaktische Aspekte der Wissensaufbereitung und Wissensvermittlung. Daher eignen sich systematische Lösungssammlungen nicht nur als Konstruktionshilfsmittel sondern auch als schulungsbegleitende Unterlagen oder nach gründlicher didaktischer Reduktion auch als Präsentationsmedien. Problembereiche des methodischen Konstruierens mit systematischen Lösungssammlungen und Konstruktionskatalogen behandelt sehr ausführlich [1.8] in seinem dreibändigen Werk.

Bild 1.3-2 Zugriffsmöglichkeiten auf Lösungen

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1 Einführung

1.4 Zum Buch Das Vorgehen zur Gliederung und Darstellung des sicherheitsrelevanten Wissens fußt auf langjährigen praktischen Erfahrungen des durch methodisches Konstruieren und Ergonomie geprägten Verfassers aus seiner Tätigkeit als Maschinenprüfer (GS) eines berufsgenossenschaftlichen Fachausschusses und als Ausbilder von Konstrukteuren. Systematisches Aufbereiten des sicherheitsrelevanten Wissens ist daher kein praxisfremdes Theoretisieren, sondern eine in der Praxis bewährte Methode und zugleich Voraussetzung, dieses umfangreiche Wissensgebiet zu überblicken und zu erklären: Leser sollen zwar Vorschriften kennen und die Theorie verstehen, vor allem aber sollen sie an deren praktische Umsetzung denken. Das Buch fügt dem systematischen Konstruieren keine neue Methode hinzu, integriert aber wissenschaftliche Erkenntnisse und Methoden der Konstruktionslehre unter den Gesichtspunkten der Praxis in das systematische Gestalten sicherheits- und ergonomiegerechter Maschinen im weitesten Sinne, um konstruktionsbedingte Unfälle und arbeitsbedingte Gesundheitsgefährdungen zu verhindern bzw. mögliche Wiederholungen zu minimieren. Es ist zwar bewußt nicht als wissenschaftliche Arbeit konzipiert, schließt dafür die in vielen Quellen anzutreffende Informationslücke, mit welchen konstruktiven Methoden und Maßnahmen sich die in der Gefährdungsanalyse festgestellten und bewerteten technischen Risiken abwenden lassen: Sicherheitstechnische Probleme bzw. deren Lösungen stehen im Vordergrund, nicht Vorschriftentexte, deren Interpretation oder Umformulierungen. Das Buch vermittelt zwar Grundlagenwissen über rechtliche Hintergründe und Verfahren zu den in der EG-Maschinenrichtlinie vorgeschriebenen Konformitätserklärungen, ist jedoch nicht als Leitfaden für die juristische, organisatorische oder verwaltungstechnische Abwicklung der CE-Kennzeichnung und Konformitätsbescheinigung bzw. Herstellererklärung konzipiert - hier sei auf das einschlägige Schrifttum, z. B. auf [1.9, 1.10,1.11, 1.12] verwiesen. Europäische Richtlinien und Normen führen viele neue Bezeichnungen für sicherheitstechnische Sachverhalte ein. Die neuen Begriffe werden zwar möglichst konsequent verwendet. Auf alte, gewohnte und in der Praxis eingeführte Bezeichnungen wird jedoch dann zurückgegriffen, wenn sie Sachverhalte treffender beschreiben bzw. kürzer wiedergeben.

Die behandelten Sachverhalte beziehen sich auf Produkte, die der EG-Maschinenrichtlinie und somit dem Teil des Geräte- und Produktsicherheitsgesetzes und den ihm nachrangig erlassenen Rechtsverordnungen unterliegen, die hauptsächlich gewerblich genutzte Maschinen und ähnliche Einrichtungen betreffen und nicht unbedingt Verbraucherprodukte (consumer products), die für Endkonsumenten bestimmt sind. Für diese Produkte sind meistens andere EG-Richtlinien relevant. So ist z. B. für privat genutzte Elektrogeräte, z. B. Waschmaschinen die EG-Niederspannungsrichtlinie der entscheidender Rechtsatz. Für sie sind im Geräte- und Produktsicherheitsgesetz weitere Festlegungen zu finden, die zwar in diesem Buch angesprochen werden, nicht aber dessen Schwerpunkt bilden. Ausführlich und erschöpfend sind diesbezügliche technische Fragestellungen in [1.13] behandelt. Herangezogene Quellen (Bücher und Aufsätze) sind im Text und Schrifttumsverzeichnis mit eckigen Klammern [ ], Firmenschriften mit schrägen Klammern / / zitiert. Die im Verzeichnis aufgeführten Rechtssätze sowie das ergänzende Schrifttum erheben keine Anspruch auf Vollständigkeit und Aktualität. Die aufbereiteten Inhalte können zwar Konstrukteuren ein gründliches Studium relevanter Rechtssätze, d. h. der EG-Richtlinien und DIN EN Normen, in der jeweils aktuellen Fassung nicht ersparen, geben ihnen aber den notwendigen Überblick über die aktuelle Sicherheitsphilosophie, um normative Vorgaben mit eigenen Fähigkeiten, Kenntnissen und Mitteln optimal umsetzen zu können. Aus den Inhalten des Buches läßt sich aber kein Rechtsanspruch ableiten, da jede Maschine und jedes Produkt spezifische Lösungen erfordert unter Berücksichtigung aktueller internationaler, u. U. aber auch nationaler Normen. Der Leser muß daher in eigener Verantwortung überprüfen, ob die in Frage kommende Lösung im konkreten Einzelfall die Schutzziele der EG-Maschinenrichtlinie erfüllt und zumindest das gleiche Sicherheitsniveau erreicht, wie die in der einschlägigen EN-Norm festgelegten Lösungen. Das Gestalten menschengerechter, d. h. sicherheitsund ergonomiegerechter Produkte ist kein Selbstzweck, sondern folgt dem Ziel, Arbeitssicherheit sowie Gesundheits- und Umweltschutz zu verbessern, vor allem aber die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen und somit zur humanen Produktivität beizutragen. Das Buch hat das Ziel, Lesern Werkzeuge zum Analysieren vorhandener und zum Entwickeln neuer sicherheitstechnischer Lösungen zu geben und ihnen wirkungsvolle Hilfsmittel beim Bewältigen ihrer Konstruktionsaufgaben auf dem

1.4 Zum Buch

Gebiet der Sicherheitstechnik zur Verfügung zu stellen, damit sie aus Beispielen assimilierend neue Ideen entwickeln können. Mit folgender Intention: Bei vielen sicherheitstechnischen Beratungen ist immer wieder aufgefallen, mit wieviel Engagement die These ´Das geht nicht, weil...´ vertreten wurde und welch beachtlicher argumentati-

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ver Aufwand nachgeschoben wurde, um das ´Weil´ zu begründen. Mit positiver Einstellung und vergleichbarem Aufwand hätte man in gleicher Zeit mehrere brauchbare Ideen gefunden und das Problem gelöst. Zu dieser notwendigen positiven Einstellung zu sicherheitstechnischen Fragen im Konstruktionsprozeß will der Verfasser beitragen.

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

Konstruieren und Gestalten ist ein kreativer und schöpferischer Vorgang. Auch wenn man dabei nicht immer daran denkt, konstruiert man nicht in einen rechtsfreien Raum hinein. Da erfahrungsgemäß Denkweise und Sprache der Juristen und der Ingenieure weit auseinander liegen, sollten Konstrukteure zumindest einen Überblick über die wichtigsten nationalen und europäischen Rechtsbereiche und über die aus ihnen hergeleiteten Anforderungen an das Konstruieren sowie die mit ihnen verbundenen Rechtsfolgen haben.

2.1 Rechtssystematik Von Schutzrechten abgesehen, tangieren die sog. drei großen Rechtsgebiete (Öffentliches Recht, Zivilrecht und Strafrecht) die Tätigkeiten aller Konstrukteure, Bild 2.1-1 und 2.1-2. Von besonderer Bedeutung ist der Teil des öffentlichen Rechts, der auf dem Gebiet der Technik versucht, Grenzen der allgemeinen Handlungsfreiheit im Gemeinschaftsinteresse abzustecken. Es handelt sich um Auflagen aufgrund zahlreicher gesetzlicher Regelungen im Sinne eines hoheitlichen Überoder Unterordnungsrechts. Zusätzlich wirken rechtliche Konsequenzen des Zivil- und Strafrechtes. Sie kommen erst dann zum Tragen, wenn Produkte unmittelbare Schäden oder Folgeschäden verursacht haben, die sich auf einen Fehler zurückführen lassen. Grundsätzlich gilt, daß jeder, der durch sein Tun oder Unterlassen rechtswidrig und schuldhaft einen Schaden verursacht hat, dafür auch haftet. Das betrifft zwar vorerst Hersteller als juristische Personen, aber je nach Rechtslage auch natürliche Personen. Bei Konstruktions- und Informationsfehlern sind das leitende Konstrukteure und Planer, letztlich aber alle Konstrukteure im Rahmen ihres Verantwortungsbereichs. Produktfehler können bei Gefährdungsdelikten sogar schon dann Rechtsfolgen hervorrufen, auch wenn sie noch nicht zu Schäden geführt haben. Rechtsnormen des öffentlichen Rechts legen allgemeine Anforderungen an Produkte samt ihrer Grenzen verbindlich fest. Das Erfüllen dieser Forderungen ist

die notwendige Voraussetzung, um entwickelte, konstruierte und hergestellte Produkte in den Verkehr bringen zu dürfen und dabei vor behördlichen Interventionen sicher zu sein. Zivilrechtliche Aspekte stellen allgemeine Gesundheits- und Sicherheitsanforderungen an Produkte und an Verfahren, die einzuhalten sind, auch wenn keine öffentlich-rechtliche Vorschriften dafür bestehen. Nichteinhalten kann zu zivilrechtlichen Haftungsansprüchen führen. Zur zivilrechtlichen Haftung gehören auch Regressansprüche der Träger der gesetzlichen Unfallversicherungen (z. B. Berufsgenossenschaften) und Ansprüche, die aus dem Produkthaftungsgesetz hergeleitet werden. Die Haftung nach dem Produkthaftungsgesetz als Folge von Konstruktionsfehlern ist eine Unternehmenshaftung, keine Mitarbeiterhaftung. Spe-

Bild 2.1-1 Rechtliche Aspekte beim Konstruieren

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RechtlicheAnforderungen Anforderungenanansicherheitsgerechte sicherheitsgerechteProdukte Produkte 2 2 Rechtliche

Bild 2.1-2 Systematik des deutschen Rechts

zialisierte Versicherungsunternehmen bieten entsprechende Dienstleistungen an. Entstehen durch Produkte oder Verfahren Personenschäden, d. h. Körperverletzungen bis zur Todesfolge, greift das Strafrecht mit seinem Sanktionsanspruch, Genugtuung herzustellen oder Prävention zu bewirken. Anforderungen und Konsequenzen des Strafrechts können im Unterschied zum Zivilrecht nicht versicherungstechnisch gemildert werden, sondern müssen persönlich getragen werden. Strafrechtliche Anforderungen gelten neben und gleichzeitig zu zivilrechtlichen Schadensersatzansprüchen. Bei nachgewiesenen Fehlern, die zu rechtlichen Konsequenzen geführt haben, sind auch vom Arbeitgeber ausgelösten arbeitsrechtlichen Folgen für die Verursacher, z. B. für Konstrukteure, nicht ausgeschlossen. Alles Sachverhalte, die den meisten Konstrukteuren nicht immer bewußt sind, Bild 2.1-3. Unfälle und Schäden und die mit ihnen verbundenen Rechtsfolgen lassen sich vermeiden, wenn bei der Produktentwicklung und -konstruktion konform mit dem geltenden technischen Recht vorgegangen und sicherheitsgerecht konstruiert wird. Nachfolgende Ab-

schnitte geben einen Überblick über die wichtigsten Gebiete des technischen Rechts, die für Konstrukteure relevant sind.

Bild 2.1-3 Mögliche Rechtsfolgen von Konstruktionsfehlern

2.2 Europäisches Recht

2.2 Europäisches Recht Rechtliche Einflüsse auf das Konstruieren haben in Deutschland eine lange Tradition. Das europäische Recht fügt neue Gesichtspunkte hinzu. Sie liegen jedoch eher auf der formalen denn auf der materiellen Seite. Zu ihnen gehören vor allem die formale Pflicht zur Gefährdungsanalyse, zur Risikobewertung, zur Produktdokumentation und zur Produktzertifizierung sowie die gestiegene rechtliche Relevanz von Betriebsanleitungen. Von besonderer Bedeutung ist die verursacherunabhängige Produkthaftung der Hersteller. Die Eigenverantwortung der Hersteller ist wesentlich gewachsen. Mit der Verwirklichung des Binnenmarkts entstand für Hersteller eine neue rechtliche Situation. Der materielle Inhalt zahlreicher europäischer Rechtsbestimmungen zählt zu den als unbedingt einzuhaltenden Anforderungen, die in der Phase der Aufgabenklärung festgelegt werden. Ihrem Ursprung nach lassen sich diese Restriktionen in zwei Kategorien unterteilen, die sich auf zwei wesentliche Ziele der europäischen Einigungspolitik zurückführen lassen. Einmal ist es die Absicht, alle Handelshemmnisse zu beseitigen, die sich der Verwirklichung des Binnenmarkts entgegenstellen. Dazu gehörten u. a. auch viele uneinheitliche nationale Sicherheitsanforderungen an Arbeitsmittel und Produkte in den jeweiligen Staaten. Andererseits wirkt sich der politische Wille, Arbeitsbedingungen in allen Mitgliedsstaaten der Europäischen Union zu vereinheitlichen, ebenfalls auf die Gestaltung von Produkten und Maschinen aus. Kunden (Auftraggeber) stellen an die Maschinenkonstruktion Forderungen, die aus den Vorschriften zur sicheren Nutzung der Arbeitsmittel hervorgehen. Aus dem Bereich des Binnenmarkts legen mehrere Richtlinien Anforderungen fest, die Maschinenhersteller bei ihren Produkten berücksichtigen müssen. Es handelt sich dabei z. B. um die - Niederspannungsrichtlinie (73/23/EWG, 93/68/EG) - einfache Druckbehälter (87/404/EWG) - Bauprodukte (89/106/EWG) - elektromagnetische Verträglichkeit (89/336/EG,92/31/EG) - Maschinen (98/37/EG,89/392/EG) - Gasverbrauchseinrichtungen (90/369/EWG) - Produktsicherheit (92/59/EG)

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Für den Bereich der Arbeitsumwelt wurde 1989 die fachübergreifende Arbeitsschutz-Rahmenrichtlinie (89/391/EWG) mit folgenden Richtlinien erlassen: - Arbeitsstätten - Benutzung von Arbeitsmitteln - Handhabung schwerer Lasten - Karzinogene - biologische Arbeitsstoffe - Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeichnung

(89/654/EWG) (89/655/EWG) (90/269/EWG) (90/394/EWG) (90/679/EWG)

(92/58/EG)

CE-Richtlinien (Communautés Européennes) werden von der Generaldirektion der Europäischen Kommission erarbeitet und vom Rat der Europäischen Gemeinschaft verabschiedet. Damit haben CE-Richtlinien für die Mitgliedsstaaten die gleiche rechtliche Bedeutung wie Gesetze. Auch wenn einzelne Mitgliedsstaaten sie nicht oder nur mangelhaft in ihre nationale Gesetzgebung umsetzen sollten, muß das bereits existierende nationale Regelwerk europakonform ausgelegt werden - europäisches Recht bricht nationales Recht! Sicherheitsrelevante europäische Richtlinien definieren Schutzziele durch grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen. Einige tangieren sogar die Sicherheit von Haustieren und von Gütern. Einhalten dieser sicherheitstechnischen Mindestanforderungen ist für jeden obligatorisch. Alle für Maschinenhersteller relevanten EG-Richtlinien, die sich aus dem Artikel 95 EG-Vertrag (vormals Artikel 100a) ergeben, müssen von allen Mitgliedsstaaten ohne Änderungen in ihr nationales Recht umgesetzt werden, Bild 2.2-1. Beim Umsetzen von Richtlinien auf der Basis des Artikels 137 EG-Vertrag (vormals Artikel 118) in nationales Recht, die sich an Betreiber und Betriebe richten, sind in den einzelnen Staaten Abweichungen zum höheren Sicherheitsniveau erlaubt. Mitgliedsstaaten müssen sowohl europäische Richtlinien als auch harmonisierte CEN/CENELEC-Normen (Comité Européen de Normalisation/Comité Européen de Normalisation Electrotechnique), die deren Grundanforderungen spezifizieren und konkretisieren, in das jeweilige nationale Recht umsetzen. Form und Textgestaltung ist ihnen dabei zwar freigestellt, Inhalte müssen sie jedoch unverändert übernehmen. In der Bundesrepublik Deutschland geschieht das im Bereich der Binnenmarktrichtlinien z. B. durch das Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG) mit sei-

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

Bild 2.2-1 Europäisches und nationales Recht für Konstrukteure

2.2 Europäisches Recht

nen nachgeordn eten Verordnungen sowie DIN EN Normen. Im Bereich der Arbeitswelt ist dies mit dem Arbeitsschutzgesetz samt nachgeordneten Verordnungen geschehen. Alle Maschinenhersteller müssen in eigener Verantwortung planvoll Maßnahmen treffen und Konsequenzen ziehen, um diese Mindestanforderung an die Sicherheit ihrer Produkte verbindlich einzuhalten und diese nach außen zu dokumentieren. Es bleibt ihnen aber unbenommen, gleiche oder bessere Sicherheit auf andere Weise, als in harmonisierten Normen vorgeschlagen, zu realisieren. Damit ermöglicht das europäische Recht, neue Wege in der Sicherheitstechnik zu beschreiten.

Bild 2.2-2 Aufbau der EG-Maschinenrichtlinie

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2.2.1 EG-Maschinenrichtlinie Die EG-Maschinenrichtlinie hat das Ziel, Sicherheitsniveau und grundlegende Sicherheitsanforderungen an Maschinen in den Mitgliedsstaaten zu vereinheitlichen, beizubehalten oder zu verbessern. Wie jede andere europäische Richtlinie, ist auch die EG-Maschinenrichtlinie [2.1] ein Gesetzgebungsauftrag an die Mitgliedsstaaten. Sie verpflichtet alle Mitgliedsstaaten, den materiellen Inhalt der Richtlinie unverändert in nationales Recht umzusetzen. Der materielle Inhalt ist in 16 Artikeln und in neun Anhängen festgehalten, Bild 2.2-2. In den Artikeln legt sie ein Verfahren fest, das für jede handelbare

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

Maschine ihre Übereinstimmung mit der Richtlinie dokumentiert. Die in diesem Zusammenhang an der Maschine angebrachte CE-Kennzeichnung und die Konformitätsbescheinigung signalisieren, daß für diese Maschine weder ein Grund noch die Möglichkeit besteht, den Import oder Vertrieb innerhalb der Europäischen Wirtschaftsraums (EWR) mit Argumenten zur unzureichenden Maschinensicherheit zu behindern. Wenn auch der Anwendungsbereich der Richtlinie auf auswechselbare Einrichtungen, Sicherheitsbauteile und eigentliche Maschinen, die sie als ´Gesamtheit von miteinander verbundenen Teilen oder Vorrichtungen, von denen mindestens eins beweglich ist, sowie gegebenfalls von Betätigungsgeräten, Steuer- und Energiekreisen usw. für eine bestimmte Anwendung, wie die Verarbeitung, Behandlung, die Fortbewegung und Aufbereitung eines Werkstoffs zusammengefaßt sind ´ recht allgemein und von der im allgemeinen Maschinenbau üblichen Auffassung abweichend definiert ist, so legt der Inhalt des Anhanges I sehr ausführlich und konkret grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen an die Maschine fest. Maschinen im Sinne der EG-Maschinenrichtlinie sind u. a. - Einzelmaschinen - verkettete Maschinen, z. B. komplexe Anlagen - auswechselbare Ausrüstungen zur Änderung der Funktion einer Maschine, z. B. Zusatzaggregate - bewegliche Maschinen, z. B. Flurförderzeuge - Maschinen zum Heben von Lasten, z. B. Krane - Maschinen zum Heben oder Fortbewegen von Personen, z. B. fahrbare Hubarbeitsbühnen.

Für diese Maschinen ist ein Bescheinigungsverfahren durch eine Prüf- oder Zertifizierungsstelle zwingend vorgeschrieben, Bild 2.2-3. EG-Baumusterprüfungen sind auch dann notwendig, wenn für diese Maschinen keine harmonisierten Normen vorhanden sind. Die Maschinenrichtlinie verleiht ausführlichen Begleitdokumentationen und Betriebsanleitungen besonderen Stellenwert, der weit über das hinausgeht, was das ´alte´ Gerätesicherheitsgesetz (GSG) in Deutschland gefordert hat. Es ist deshalb sinnvoll, wenn Konstruktionsabteilungen aufgrund ihres Informationsvorsprungs, der sich zwangsläufig während der Produktentwicklung ergibt, technische Dokumentationen zur Konformitätsbescheinigung nicht nur zusammenstellen sondern auch pflegen. Dokumentationen brauchen zwar nicht körperlich aufbewahrt werden, müssen aber innerhalb der Zeitspanne von zehn Jahren nach Auslieferung der letzten Maschine auf Wunsch jeweiliger nationaler Überwachungsbehörden in einer angemessenen Zeit (14 Tage) zur Verfügung gestellt werden. Bei vielen Maschinen- und Geräteherstellern bestanden und bestehen immer noch Unsicherheiten in der korrekten Anwendung und Ausfüllung der Anforderungen dieser Richtlinie. Eine sachgerechte Umsetzung der Maschinenrichtlinie ist heute zwar schon die Regel. Viele Maschinenbaufirmen haben aber noch immer Probleme mit der CE-Kennzeichnungspflicht. Das Bemühen vieler Organisationen, z. B. der Berufsgenossenschaften, auf diesem neuen Aufgabengebiet qualifizierte Hilfen zu geben, ist unverkennbar, [2.2, 2.3].

2.2.2 Europäische Normen Vorgaben des Anhangs I sind die Richtschnur für die Gestaltung richtlinienkonformer Maschinen und somit eine wichtige Informationsquelle für jeden Maschinenbauer. Ebenfalls wichtig ist der Anhang IV, in dem das Prüfund Bescheinigungsverfahren für als besonders gefährlich geltende Maschinen festgelegt ist, und die Maschinen selbst im einzelnen vollständig benannt und aufgelistet sind. Es handelt sich dabei z. B. um - Holz- und Fleischbearbeitungsmaschinen - Pressen und Biegepressen mit einem Hub größer als 6 mm und einer Geschwindigkeit von mehr als 30 mm/s - Gummi- bzw. Kunststoffspritzgieß- oder Formpressmaschinen mit manueller Beschickung - Hebebühnen für Fahrzeuge.

Normen sind Dokumente, die unter Mitwirkung interessierter Kreise im Konsens entstanden sind und von einer anerkannten Institution angenommen werden. Sie geben die überwiegende Fachmeinung wieder und gelten als allgemein anerkannte Regeln der Technik bzw. als Stand der Technik (harmonisierte EN Normen) im Sinne des Geräte- und Produktsicherheitsgesetzes (GPSG), nicht aber als Stand von Wissenschaft und Technik im Sinne des Produkthaftungsgesetzes. Es ist das Merkmal der Freiwilligkeit, das Normen von Vorschriften (Richtlinien, Gesetzen, Verordnungen) unterscheidet. Europäische Normen gelten als harmonisiert, wenn sie unter einem Mandat der Europäischen Kommission von privatrechtlichen Institutionen erarbeitet und im Europäischen Amtsblatt veröffentlicht wurden (z. Z.

2.2 Europäisches Recht

Bild 2.2-3 Geltungsbereich der EG-Maschinenrichtlinie

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

85 A/B Normen, 245 C Normen für Maschinen, 100 sonstige C Normen). Die Initiative zur Erstellung von Normen von interessierten und betroffenen Verbänden an eine hoheitliche Organisation übergegangen. Die Maschinenrichtlinie gibt im Anhang I sehr ausführlich grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen an. Damit setzt sie Ziele, die auf mehreren Wegen erreicht werden können. Um die Anforderungen zu konkretisieren, entstehen unter Federführung von CENELEC und CEN europäische Normen. Beide Organisationen sind nach belgischem Zivilrecht gegründete Vereine. Mitgliedsstaaten müssen europäische Normen unverändert ins nationale Normenwerk übernehmen und zugleich von ihnen abweichende nationale Normen Zug um Zug zurückziehen. Das Deutsche Institut für Normung (DIN) veröffentlicht für die Bundesrepublik Deutschland EN Normen als DIN EN Normen in seinem Regelwerk, [2.4]. An der Bezeichnung EN oder DIN EN ist allein nicht zu erkennen, ob es sich "nur" um eine "europäische" oder bereits um eine "harmonisierte und im europäischen Amtsblatt veröffentlichte" Norm handelt. Erst das Vorwort einer Norm gibt die entsprechende Information. Bis jetzt ist nur ein Teil, jedoch mit

Bild 2.2-4 Europäische Normen

steigender Tendenz, der notwendigen europäischen Normen erstellt (440 CEN-Normen, 40 CENELECNormen). Sie sind in der Bundesrepublik Deutschland im ´Verzeichnis Maschinen´, Abschnitt I des Geräteund Produktsicherheitsgesetzes (GPSG) aufgelistet. Im Abschnitt II, Teil A sind alle bestehenden, noch gültigen nationalen Normen aufgelistet, die die Sicherheit von Maschinen tangieren. Europäische Normen sind hierarchisch nach dem deduktiven Prinzip ´vom Allgemeinen zum Konkreten´ in drei Ebenen gegliedert, in Grund-, Gruppen- und Produktnormen, Bild 2.2-4. Grundnormen (A-Normen). Sie regeln grundlegende Festlegungen und Begriffe, die alle Maschinen betreffen. Dazu gehört z. B. die DIN EN 292 ´Sicherheit von Maschinen; Grundbegriffe, Allgemeine Gestaltungsleitsätze´ Teil1 und Teil 2. Gruppennormen (B-Normen). Sie richten sich an Maschinenhersteller und Hersteller von Sicherheitskomponenten. Sie regeln Sicherheitsaspekte, die für mehrere Arten von Maschinen in gleicher Weise relevant sind, z. B. Mindestabstände gegen Erreichen von Gefahrstellen, Sicherheitsabstände für Schutzeinrich-

2.2 Europäisches Recht

tungen und die Ausführung von Sicherheitskomponenten, z. B. von NOT-AUS-Einrichtungen. Gruppennormen gehen zwar nicht auf Schutzmaßnahmen konkreter Maschinen ein, stellen aber mehrere Lösungs-möglichkeiten vor, wenn auch unterschiedlichen Niveaus. Hersteller dürfen B-Normen anwenden, wenn keine CNormen (Produktnormen) vorhanden sind. Dann müssen sie aber eine auf Fachwissen beruhende Risikobewertung vornehmen und aus ihr Entscheidungen für die Konstruktion treffen, die das Sicherheitsniveau der Norm erreichen. Getroffene Entscheidungen, Festlegungen und Vereinbarungen sind zu dokumentieren. Bei diesem Verfahren ist es sinnvoll, rechtzeitig eine Prüfstelle einzubeziehen und eine Vereinbarung mit dem Betreiber über Grundbedingungen und evtl. zusätzliche Anforderungen zu treffen. Produktnormen (C-Normen). Sie treffen Festlegungen zu spezifischen Gefährdungen einer Maschinenart oder -gruppe. Produktnormen dürfen Festlegungen nicht wiederholen, die in Grund- oder Produktnormen enthalten sind. Sie müssen auf diese Normen und deren Festlegungen verweisen. Neben maschinenspezifischen Vorgaben können Produktnormen zusätzlich Anforderungen enthalten, die aus bestimmten Gründen von Festlegungen der Grund- bzw. Gruppennormen abweichen. So ist zwar z. B. das Einleiten eines Arbeitszyklus durch Schließung der Schutzeinrichtung in der Maschinenrichtlinie grundsätzlich nicht zulässig, dennoch kann eine Produktnorm die Ingangsetzung des Arbeitszyklus durch Schließen der Schutzeinrichtung tolerieren, wenn Risiken, die dadurch entstehen können, durch andere Maßnahmen aufgehoben werden. Wenn auch, rechtlich gesehen, harmonisierte europäische Normen nur einen empfehlenden Charakter haben, so können Maschinenhersteller davon ausgehen, daß ihre Maschinen allen grundlegenden Anforderungen der Maschinenrichtlinie genügen, wenn die Maschinen diesen Normen entsprechen (Vermutungswirkung). Produktnormen (C-Normen) dürfen sich zwar auf Grundnormen (A-Normen) und Gruppennormen (BNormen) beziehen, können aber von deren Anforderungen abweichen, wenn dies für eine konkrete Maschinenart sinnvoll und somit eine andere Lösung erforderlich ist. Das Gleiche gilt auch für Gruppennormen in Bezug auf Grundnormen. Daher ist es immer ratsam, nach allen für eine konkrete Maschine relevanten C-Normen zu recherchieren, weil C-Normen Bbzw. A-Normen Äschlagen³, [2.5]. So legt z. B. die Norm DIN EN 60204-1 "Sicherheit von Maschinen - Elektrische Ausrüstung von Maschi-

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nen" den Mindestschutzgrad von Schaltgeräten auf IP 22 fest. Die Produktnorm DIN EN 1010 -1 "Sicherheitstechnische Anforderungen an Konstruktion und Bau von Druck- und Papierverarbeitungsmaschinen" verlangt dagegen, daß elektrische Betriebsmittel dem höheren Schutzgrad IP 54 entsprechen müssen. Hintergrund: An diesen Maschinen ist mit hohem Anfall von brennbarem Papierstaub zu rechnen. C-Normen sind daher wegen der für die Rechtssicherheit der Hersteller wichtigen Vermutungswirkung von besonderen Bedeutung: Wenden Hersteller harmonisierte europäische Normen an, können sie davon ausgehen, daß sie alle grundlegenden Sicherheitsanforderungen der Maschinenrichtlinie erfüllen, sofern sie in den Normen hinreichend konkret behandelt werden. Grund- und Gruppennormen tun das nicht, wohl aber Produktnormen (C-Normen). Ersteller von C-Normen haben in der Regel entsprechende Gefährdungsanalysen durchgeführt. In strittigen Fällen müssen dann Aufsichtsbehörden Herstellern eventuelle Nichterfüllung nachweisen. Doch Vorsicht! Nur harmonisierte europäische Normen, d. h. im Auftrag der Europäischen Kommission von CEN oder CENELEC erarbeiteten Normen bewirken beim Anwenden die Konformitätsvermutung mit grundlegenden Anforderungen (Anhang I) der EG-Maschinenrichtlinie! Die Beweislast dreht sich im Falle der grundsätzlich möglichen eigenständigen sicherheitsgerechten Gestaltung um: Jetzt müssen Hersteller die Übereinstimmung ihrer Maschine mit grundlegenden Anforderungen der Maschinenrichtlinie nachweisen. Sie müssen beweisen, daß sie eine sicherheitstechnisch gleichwertige Lösung verwirklicht haben. Zur eigenen Rechtssicherheit können Hersteller vorab freiwillig eine akkreditierte Stelle einschalten, um die Frage der Normkonformität klären zu lassen, oder noch besser, freiwillig Maschinen dort einer GS-Baumusterprüfung zu unterziehen. Diese Stellen werden von der Landesbehörde benannt, sobald die Zentralstelle der Länder (ZSL in München) in einem Akkreditierungsverfahren die Einhaltung aller Anforderungen nach DIN EN 45 000 ff. festgestellt hat. Voraussetzung für die Tätigkeit als notifizierte Stelle im Sinne des Anhangs IV der MRL ist, daß der Mitgliedsstaat sie bei der Europäischen Kommission gemeldet hat. Für Konstrukteure sind maschinenbezogene C Normen noch aus einem anderen Grund wichtig. In ihnen finden sie systematische Auflistungen von Gefahren, die für die jeweilige Maschine oder Maschinengruppe relevant sind - ein wichtiges Hilfsmittel bei der Gefahr-

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

dungsanalyse und Risikobewertung. Fehlen harmonisierte Normen noch, dürfen hilfsweise die bis jetzt gültigen und im "Verzeichnis Maschinen" des Geräteund Produktsicherheitsgesetzes (GPSG) aufgeführten nationalen DIN Normen und technische Spezifikationen (VDE-Bestimmungen, VDI-Richtlinien, Regelwerk der Berufsgenossenschaften usw.) angewendet werden, Bild 2.2-5. Das nationale technische Recht bleibt für Konstrukteure daher noch für geraume Zeit eine wichtige Orientierung. Viele Produktnormen befinden sich immer noch im Entwurfsstadium (z. Z. sind es nur noch 250), erkenn-

Bild 2.2-5 Anwendung europäischer und nationaler Normen

bar durch das Präfix prEN. Mit zunehmender Überführung bisheriger Normentwürfe in harmonisierte europäische Normen verlieren die bisher noch zur Präzisierung der Maschinenrichtlinie notwendigen nationalen Vorschriften und Normen, die den Bau und die Ausrüstung der jeweiligen Maschinen regelten, ihre Gültigkeit. Für Maschinenhersteller bedeutet das praktisch, daß sie sich zukünftig zur sicheren Gestaltung ihrer Maschinen konsequent auf europäische Sicherheitsnormen, insbesondere auf Produktnormen, stützen müssen, wenn sie ihre eigene Lösungen mit vergleichbaren Sicherheitsniveau nicht einer Baumusterprüfung unterziehen lassen oder hohe Rechtsrisiken auf sich nehmen wollen. Bis alle geplanten europäischen Normen in Kraft treten, werden wegen langwieriger, auf Kompromisse bedachten Verhandlungen noch Jahre vergehen, trotz beschleunigter Verfahren. Aufgrund der sehr unterschiedlichen bildlichen Darstellungen, die manchmal weit von der in der Konstruktion üblichen entfernt sind, vermitteln Produktnormen nicht gerade den Eindruck, daß sie einer konsequenten und koordinierenden Endredaktion unterzogen wurden. Harmonisierte europäische Normen geben den Stand der Technik zum Zeitpunkt ihres Erscheinens wieder, sollen aber alle fünf Jahre revidiert, überprüft und aktualisiert werden. Nicht immer ist in ihnen eine eindeutige Zielrichtung im Sinne der Sicherheitstechnik und der Ergonomie zu erkennen. Der Verdacht, daß sich Beratungen und Entscheidungen in den Gremien nicht nur von sicherheitstechnischen oder anderen sachlichen Begründungen leiten lassen, sondern auch von partikulären Interessen sowie nationalen und politischen Rücksichtsnahmen geprägt werden, läßt sich oft nicht einfach entkräften, [2.6]. IEC und ISO-Normen. Diese Normen gelten nicht nur in Europa, sondern weltweit. Schon früher wurden in diesen Normen sicherheitstechnische und ergonomische Aspekte für die Konstruktion geregelt, so z. B. für Landwirtschaftliche Maschine aber auch für Auswuchtmaschinen oder Textilmaschinen. Mittlerweile sind Inhalte zahlreicher harmonisierter Europäische Normen, die die Sicherheit von Maschinen regeln von der internationalen Normung aufgegriffen und in ISO bzw. IEC-Normen umgesetzt worden. Haben ISO Normen den materiellen Inhalt harmonisierter Europäischer Normen vollständig übernommen und sind sie formal harmonisiert, haben sie die gleiche rechtliche Bedeutung, wie die originären Europäischen Normen und lösen ebenfalls die Vermutungswirkung aus: die nach diesen Normen gebauten Maschinen

2.2 Europäisches Recht

erfüllen die EG-Maschinenrichtlinie. Das hat für weltweit agierende Maschinenhersteller den Vorteil, daß sie sich, auf längere Zeit betrachtet, auf weltweit gleiche Sicherheitsstandards einstellen können.

2.2.3 Konformitätserklärung, CE-Kennzeichnung Seit 1.1.1995 müssen alle in Verkehr gebrachten Maschinen allgemein konform mit allen relevanten EGRichtlinien, vor allem mit der EG-Maschinenrichtlinie im besonderen sein.

Bild 2.2-6 Deklarationspflichten des Herstellers

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Konformitätserklärung. Hersteller müssen für jede gefertigte verwendungsfertige Maschine die Übereinstimmung mit der Maschinenrichtlinie dokumentieren und eine EG-Konformitätserklärung ausstellen, Bild 2.2-6. Erst dann dürfen sie an verwendungsfertigen Maschinen dauerhaft und gut sichtbar die CEKennzeichnung anbringen, d. h. die Maschine zertifizieren. Wenn Maschinen noch weiteren EG-Richtlinien unterliegen, weil von ihnen z. B. überwiegend elektrische Gefahren ausgehen, wie bei einer Funkenerodiermaschine, so muß sichergestellt sein, daß die CE-Kennzeichnung tatsächlich allen relevanten Richtlinien, hier auch

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

der Niederspannungsrichtlinie (73/23/EWG) entspricht. Jede zertifizierte Maschine - auch wenn deren Komponenten mehreren EG-Richtlinien entsprechen - darf nur eine einzige CE-Kennzeichnung tragen. Dies gilt auch für solche Maschinen, für die auf Grund ihres Aufbaus mehrere Richtlinien gelten, die eine CEKennzeichnungspflicht nach sich ziehen. Man kann davon ausgehen, daß die meisten neuzeitigen Maschinen eine elektrische und elektronische Ausrüstung haben werden und somit für sie die Niederspannungsrichtlinie und die EMV-Richtlinie (Elektromagnetischen Verträglichkeit) mitgelten werden, [2.7]. Für elektrische und elektronische Ausrüstungen der Maschine gelten dann die EMV-Richtlinie und für Bauteile der elektrischen Ausrüstung die Niederspannungsrichtlinie. Maßnahmen der EMV müssen sicherstellen, daß einerseits Maschinen ausreichende elektromagnetische Störfestigkeit haben, anderseits von Maschinen ausgehenden Störungen innerhalb zulässiger Grenzen bleiben. Inhalt der Konformitätserklärung muß dem Anhang II der Maschinenrichtlinie entsprechen und in der Sprache des Betriebslandes verfaßt sein. Maschinenhersteller können beim Konformitätsbewertungsverfahren im Rahmen der CE-Kennzeichnungspflicht in gewissen Grenzen aus mehreren Möglichkeiten frei wählen. Einzelne Schritte und Vorgänge, die dem eigentlichen Ausstellen der Konformitätserklärung als Ergebnis eines Konformitätsbewertungsverfahren vorausgehen, sind im Bild 2.2-7 dargestellt. Vorab: Diese Schritte gelten nur für Maschinen, Produkte oder Baugruppen, deren Sicherheit EG-Richtlinien regeln. Deshalb ist eine Richtlinienrecherche unbedingt allen weiteren Unternehmungen voranzustellen, um die Rechtsgrundlage zu ermitteln, die die Notwendigkeit einer Zertifizierung und die mit ihr verbundenen CE-Kennzeichnungspflicht festlegt. Richtlinien sind rechtssystematisch Gesetzen gleichzusetzen. Sie sind wegen ihrer grundlegenden Bedeutung sehr abstrakt formuliert. Sie geben nur Ziele vor, keine konkreten Maßnahmen. In EN Normen und DIN EN Normen, vor allem in Produktnormen, sind typische Konstruktionsmaßnahmen aufgeführt, die diese Zielvorgaben konkret realisieren. Da Normen aufgrund ihrer Entstehungsgeschichte immer nur konkrete, zum Zeitpunkt ihres Inkrafttretens erreichten technischen Sachverhalte festhalten, geben sie später, zum Zeitpunkt ihrer Anwendung, bestensfalls den Stand der Technik zum Zeitpunkt ihrer Veröffentlichung (Weißdruck) wieder. Dies kann bei Produkthaftungsfragen von entscheidender Bedeutung sein.

Hersteller können bei der konstruktiven Umsetzung von Zielvorgaben nach harmonisierten Normen bauen. Dann können sie sich erstmal auf die Konformitätsvermutung berufen. Normkonform zu konstruieren ist zwar rechtlich privilegiert, die Einhaltung öffentlich rechtlicher Schutzanforderungen entläßt aber Hersteller nicht aus ihrer Pflicht, eigenständig zu prüfen, welche Sicherheitsvorkehrungen im konkreten Fall notwendig sind. Neuere, zeitgemäßere Entwicklungen können von den konkreten normativen Vorgaben abweichen, das Schutzziel aber auf andere Weise erreichen. Sicherheitstechnische Lösungen müssen jedoch mindestens gleiches Sicherheitsniveau wie die genormten Vorgaben aufweisen. Hersteller sind darüber nachweispflichtig. Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte unterliegt gleichen Restriktionen und Randbedingungen, wie jede andere Konstruktionsarbeit auch. Funktionalität (Benutzerorientiertheit ist gefragt, keine Überfunktionalität!) und Einhalten des Kostenrahmens sind für die Akzeptanz von Sicherheitsmaßnahmen durch Benutzer wohl die wichtigsten Gesichtspunkte. Ausschlaggebend für das Sicherheitsniveau der zu treffenden Maßnahmen ist das Ergebnis der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung, die während der Konstruktionsphase mehrmals durchgeführt werden sollten. Gleiche oder vergleichbare Sicherheit läßt sich nicht selten mit unterschiedlich aufwendigen Maßnahmen erreichen. Heute sind Kunden nicht immer bereit, zusätzlichen oder gar übertriebenen sicherheitstechnischen Aufwand zu honorieren, vor allem dann nicht, wenn - berechtigt oder unberechtigt - der Verdacht einer erschwerten Handhabbarkeit aufkommt. Für viele Hersteller kam ein neuer, für die EC-Konformität jedoch unabdingbarer Aspekt dazu: eine ausführliche und sorgfältige Dokumentation der Gefährdungsanalyse, der Risikobewertung und aller getroffenen Maßnahmen (einschließlich deren Überprüfung), die die Sicherheit des Produkts tangieren. Eine vollständige Dokumentation muß alle für die sichere Funktion und den sicheren Umgang getroffenen Maßnahmen sowie eine Betriebsanleitung enthalten. Die interne Dokumentation muß nicht dem Betreiber ausgehändigt werden, wohl aber die Betriebsanleitung. Die interne Dokumentation braucht auch nicht beim Hersteller materiell vorliegen, muß aber auf Anfrage staatlicher Stellen zur Verfügung gestellt werden können. Es ist jedoch nicht nur sinnvoll sondern auch wirtschaftlich, diese Dokumentation im Laufe der konstruktiven Entwicklung des Produktes in der Konstruktionsabteilung konsequent aufzubauen und zu pflegen. Diese Dokumentation muß mindestens zehn Jahre (bei

2.2 Europäisches Recht

Serienprodukten vom Herstellungsdatum des letzten Produktes gerechnet) so aufbewahrt werden, daß auf sie im Bedarfsfall in angemessener Zeit (in der juristischen Praxis sind das 14 Tage) zugegriffen werden kann. CE-Kennzeichnung. Die CE-Kennzeichnung ist nur in den gesetzlich zugelassenen Fällen erlaubt. CE-

Bild 2.2-7 Schritte und Ablauffolge des Zertifizierungsverfahrens

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Kennzeichnung ist ein Verwaltungszeichen und kein Sicherheitszeichen im engeren Sinne, wie es z. B. das VDE- oder das GS-Zeichen sind und die sich primär an den Endverbraucher oder Anwender richten. CE-Kennzeichnung dokumentiert nach außen die einseitige Erklärung des Herstellers bzw. des Importeurs, daß seiner Überzeugung nach für das verwendungsfähige

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

Produkt, z. B. Maschine, alle Sicherheitsanforderungen aus den für das Produkt relevanten EG-Richtlinien erfüllt sind. Ein mit CE gekennzeichnete Produkt darf innerhalb des Binnenmarktes keinen behördlichen Handelsbeschränkungen unterliegen. Kunden sind aber nicht verpflichtet es zu kaufen, wenn sie von der Sicherheit des Produkts nicht überzeugt sind. Da die CE-Kennzeichnung der zu erwartenden Lebensdauer der Maschine entsprechen muß, empfiehlt es sich keine Aufkleber zu verwenden, sondern die CEKennzeichnung gut sichtbar auf einen dauerhaft angebrachten metallischen Träger, z. B. mit auf dem Typenschild der Maschine unterzubringen, Bild 2.2-8. Bei Anlagen, die aus mehreren verketteten Maschinen bestehen, wird die CE-Kennzeichnung an eine repräsentativen Stelle, z. B. Steuerstand, Leitwarte angebracht. Herstellererklärung. Maschinenteile, Aggregate oder Baugruppen, die nur im an- oder eingebauten Zustand in eine Maschine bestimmungsgemäß funktionieren, gelten im Sinne der EG-Maschinenrichtlinie als nicht verwendungsfähig. In diese Kategorie fallen auch komplette Maschinen, die aber sicherheitstechnisch unvollständig ausgeliefert werden, weil z. B. Kunden spezielle Wünsche oder Randbedingungen vereinbart haben. Solche Maschinen sind dann im Sinne der EG-Maschinenrichtlinie nicht verwendungsfähig und dürfen keine CE-Kennzeichnung tragen. Für nichtverwendungsfähige Maschinen darf nur eine Herstellererklärung ausgestellt werden. Die Herstellererklärung unterscheidet sich von der Konformitätserklärung durch einen Passus, in dem der Hersteller dem Betreiber die Inbetriebnahme der Maschine so lange untersagt, bis sie als ganzes allen Bestimmungen der EG-Maschinenrichtli-

Bild 2.2-8 CE-Kennzeichnung am Typenschild

nie entspricht. Dieser Zusatz ist für die Rechtssicherheit des Herstellers vor allem dann wichtig, wenn auf Kundenwunsch (unbedingt schriftlich im Kaufvertrag festhalten!) eine, ansonsten der EG-Maschinenrichtlinie entsprechende Maschine ohne Schutzeinrichtungen ausgeliefert werden soll, die der Betreiber vor Ort (kostengünstiger?) selbst anpassen will oder wenn die Maschine mit einer geänderten Schutzkonzeption gebaut werden soll. Um sicherheitsgerechte Maschinen oder Produkte zu konstruieren und nachfolgende Konformitätsbewertungen mit zuverlässigem Ergebnis durchführen zu können, ist u. a. ein permanenter Zugang zu aktuellen Informationen über Entwicklungen der Sicherheitstechnik in den relevanten EG-Richtlinien, harmonisierten Normen und anderen Regeln der Technik notwendig. Das setzt jedoch neben einem - wohl immer mehr anwachsenden - logistischen Aufwand auch eine entsprechende Personalkapazität und ausreichendes Fachwissen voraus. Das sind betriebswirtschaftliche Faktoren, die Hersteller bei der Beantwortung der Frage heranziehen müssen, ob sie ein von einer benannten Stelle genehmigtes QM-System (Quality Management) aufbauen, das die Erfüllung der grundlegenden Sicherheitsanforderungen gewährleistet und sie dann EG-Konformitätsbewertungen selbst ausführen werden oder von einem spezialisiertem Ingenieurbüro bzw. gar einer autorisierten Prüfstelle ausführen lassen. Die Verantwortung, alle Verfahrensschritte für die CEKennzeichnung einzuhalten, als Voraussetzung zum Inverkehrbringen einer Maschine oder eines Produktes, obliegt einzig und allein den Herstellern. Diese Verantwortung ist nicht teilbar, unabhängig davon, ob er eine Prüfstelle in das Konformitätsbewertungsverfahren eingeschaltet hat oder nicht. Mit anderen Worten: Ein Hersteller bleibt immer der Herr des Verfahrens und damit auch in der Verantwortung für die Korrektheit der jeweiligen Konformitäts- bzw. der Herstellererklärungen und für das Anbringen der EC-Kennzeichnung. Modalitäten der Zertifizierung hängen aber auch davon ab, ob Maschinen nach harmonisierten Normen gebaut wurden. Für normkonforme Maschinen können Hersteller selbst Prüfungen ausführen, die ihnen den Nachweis der Konformität mit der Maschinenrichtlinie ermöglichen. Sie können aber auch freiwillig das Verfahren an eine benannte Stelle (akkreditierte Prüfstelle) abgeben, Bild 2.2-9. Eine benannte Stelle muß immer bei Maschinen mit hohem Gefährdungspotential, die im Anhang IV der EG-Maschinenrichtlinie abschließend aufgelistet sind, hinzugezogen werden. Und zwar immer nur dann,

2.2 Europäisches Recht

wenn die Maschine nicht nach harmonisierten Normen gebaut worden ist. "Abschließend aufgelistet" bedeutet, daß nur und nur die in der Liste aufgeführten Maschinenarten als besonders gefährlich gelten, auch wenn einzelne Fachleute anderer Meinung sein sollten. Umgekehrt muß eine, im Anhang IV nicht aufgelistete Maschine nicht einer Baumusterprüfung unterzogen werden auch wenn sie gleiche Gefährdungen aufweist, wie die aufgelisteten Maschinen. Ein hohes Gefährdungspotential ist vor allem dann vorhanden, wenn Maschinen mit bewegten Werkzeugen spanabhebend oder spanlos fasrige organische Stoffe bearbeiten, deren physikalischen Parameter dem Körpergewebe entspre-

Bild 2.2-9 Europäisches Zertifizierungsverfahren

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chen, und die Beschickung, Entnahme oder Werkstückvorschub manuell erfolgt. Wurde eine solche Maschine nicht oder nur teilweise den harmonisierten Normen entsprechend gebaut, weil z. B. der Hersteller die für die jeweilige Maschine geltenden harmonisierten europäischen Normen nicht eingehalten hat oder noch keine harmonisierten Normen existierten, muß der Hersteller zwingend eine Baumusterprüfung bei der benannten notifizierten Stelle innerhalb der Europäischen Union einleiten und durchführen lassen. Positives Ergebnis ist die EG-Baumusterprüfung. Sie muß innerhalb des EWR gegenseitig anerkannt werden. Aber auch beim Einschalten einer

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

Prüfstelle verbleibt die Verantwortung für die rechtzeitige Einleitung sowie Art und Korrektheit des Zertifizierungsverfahrens allein beim Hersteller. Anforderungen der EG-Richtlinien haben Gesetzeskraft und sind für jedes im Europäischen Wirtschaftsraum (EWR) vertriebenes Produkt verbindlich. Europäisch harmonisierte Normen (DIN EN) konkretisieren diese Anforderungen und Schutzziele. Sind harmonisierte Normen bereits veröffentlicht, geben sie den Stand der Technik zum Zeitpunkt ihres Erscheinens wieder. Dieser Sachverhalt löst aber keine Verpflichtung aus, Maschinen nur nach diesen Normen bauen zu müssen, Normen bleiben rechtsunverbindlich. Damit lassen sich Schutzziele auf andere Weise erreichen. Trotz Einhaltens normativer Vorgaben sind zivilrechtliche Haftungsfälle keinesfalls sicher vermieden. Aus Sicht der Zivilhaftung gelten Normen, behördliche Vorgaben und Maschinenabnahmen bestenfalls als Mindeststandards.

Bild 2.2-10 Hersteller im Sinne der EG-Maschinen-Richtlinie

2.2.4 Hersteller Als Hersteller im Sinne der Maschinenrichtlinie, Bild 2.2-10, gilt nicht nur der eigentliche Produzent, in dessen Namen und auf dessen Rechnung Maschinen auf den Binnenmarkt kommen. Als Hersteller gilt z. B. auch derjenige, der Komponenten (Handelsware mit CE-Kennzeichnung und Herstellererklärung eines oder mehrerer Hersteller) zu Maschinen oder CE-gekennzeichnete Maschinen zu Anlagen funktionell verkettet. Er ist dann auch rechtlich verantwortlich für die Sicherheit der gesamten Anlage. Die gleiche Verantwortung gegenüber den zuständigen Behörden kann auch einem Maschinenbetreiber erwachsen, wenn er sich selbst eine Anlage aus CEgekennzeichneten Maschinen aufbaut. Nicht nur das. Sobald er Maschinen für den Eigenbedarf baut, weil er

2.2 Europäisches Recht

auf dem Markt keine "passende" Maschine findet , er eigenes Know-How nicht preisgeben will, oder eine CE-Maschine so umbaut, damit sie seinen Bedürfnissen besser entspricht bzw. eigene Altmaschinen umbaut, gilt er als Hersteller. Ob beim Umbauen das Sicherheitsniveau (einschließlich aller Formalien) einer vergleichbaren CE-gekennzeichneten Maschine erreicht werden muß, hängt entscheidend davon ab, ob durch Umbaumaßnahmen neue Risiken auftreten, die die vorhandenen Schutzmaßnahmen nicht mehr abdecken. Aufschluß darüber können nur redlich durchgeführte Gefährdungsanalysen und Risikobewertungen geben. Anmerkung: Werden an einer Altmaschine höherwertige Schutzmaßnahmen verwirklicht, z. B. einfache Schutzgitter durch verriegelte Verkleidungen ersetzt, gilt dies nicht als Maßnahme, die Herstellerpflichten im Sinne der CE-Kennzeichnung auslöst, da die Arbeitssicherheit verbessert wird, [2.8]. Das würde einen nicht unerheblichen Aufwand erfordern, der sich

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für zukünftige Bemühungen zur Erhöhung der Maschinensicherheit durchaus als kontraproduktiv erweisen könnte. 2.2.5 Technische Dokumentation Der Anhang V der Maschinenrichtlinie verpflichtet Maschinenhersteller zu einer sorgfältig ausgeführten technischen Dokumentation. Sie umfaßt alle Maßnahmen, die grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen späterer Maschinenbenutzer betreffen, Bild 2.2-11. Die Dokumentation muß u. a. umfassen:

Bild 2.2-11 Interne und externe Dokumentation von Sicherheitsmaßnahmen

- einen Gesamtplan der Maschine - alle Steuerungspläne - detaillierte und vollständige Pläne, evtl. mit Berechnungen, Versuchsergebnissen usw., allerdings nur dann, wenn sie für die Überprüfung der Maschine mit den grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen notwendig sind

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

- Listen aller relevanten - Anforderungen dieser Richtlinie - europäischer und nationaler Normen - anderer technischer Spezifikationen, die bei der Konstruktion der Maschine berücksichtigt wurden - Beschreibung sicherheitstechnischer Lösungen - Technische Berichte oder von zuständigen Stellen ausgestellte Zertifikate - ein Exemplar der Betriebsanleitung der Maschine - bei Serienfertigung die Zusammenstellung intern getroffener Maßnahmen zur Gewährleistung der Übereinstimmung der Maschinen mit den Bestimmungen der Richtlinie. Hersteller müssen die technische Dokumentation selbst anfertigen oder anfertigen lassen. Unterlagen brauchen zwar nicht ständig und tatsächlich vorhanden sein, müssen jedoch innerhalb von 14 Tagen zusammengestellt und den Behörden zur Verfügung gestellt werden (zehn Jahre lang). Maschinenbetreiber haben keinen öffentlich-rechtlichen Anspruch auf diese ausführliche Dokumentation, sondern nur auf die Betriebsanleitung, Konformitätsoder Herstellererklärung und auf Informationen, die im Typenschild festgehalten sind. Im Rahmen des Kaufvertrages können jedoch entsprechende Vereinbarungen auf privatrechtlicher Basis getroffen werden. Betriebsanleitungen. Waren sie früher eher Produktbeschreibungen, so sind sie heute untrennbarer Teil des Sicherheitskonzeptes der Maschine. Anforderungen an Inhalt und Gestaltung von Betriebsanleitungen sind im Abschnitt 1.7.4 des Anhanges I der EG-Maschinenrichtlinie festgelegt, die in weiteren Abschnitten noch spezifiert bzw. ergänzt werden. Demnach müssen Betriebsanleitungen die Maschinen und Hersteller eindeutig identifizieren, die bestimmungsgemäße Verwendung genau festlegen, auf sachwidrige Verwendungen hinweisen, richtigen Umgang und Handhabung für alle Lebensphasen vorgeben und

obendrein vor Restgefährdungen warnen, Bild 2.2-12. Betriebsanleitungen sind untrennbarer Bestandteil der Maschine. In ihnen enthaltene Informationsfehler gelten als Produktfehler im Sinne des Produkthaftungsgesetzes und führen zu gleichen rechtlichen Konsequenzen. Beim Anwenden harmonisierter Produktnormen sind deren Vorgaben hinsichtlich Betriebsanleitungen und Gefahrenhinweise unbedingt zu beachten. Betriebsanleitungen müssen u. a. folgendes enthalten: - Alle Angaben zur Identifizierung der Maschine und des Herstellers - technische Beschreibung der Maschine - grundlegende Sicherheitshinweise - bestimmungsgemäße/sachwidrige Verwendung in allen Lebensphasen der Maschine - Anforderungen an das Maschinenpersonal und Arbeitsplätze - Angaben zu Werkzeugen, die verwendet werden dürfen - Angaben über Emissionenswerten von Lärm und Vibrationen - Hinweise auf besondere Gefahren, z. B. durch explosionsfähige Atmosphäre - u. v. m. Sicherheitshinweise, Warnungen vor Restgefahren und das Verbot aller dem Hersteller bekannten mißbräuchlichen Verwendungen sollten dem eigentlichen Text der Betriebsanleitung vorangestellt werden. Es empfehlt sich, diesen Abschnitt typographisch besonders auffallend zu gestalten unter Nutzung von Piktogrammen und Sicherheitszeichen. Die Betriebsanleitung muß alle Informationen enthalten, aus denen Maschinenbetreiber in eigener Verantwortung unter Berücksichtigung aller betrieblichen Gegebenheiten eine Betriebsanweisung für alle Mitarbeiter zum sicheren Arbeiten mit und an der Maschine in seinem Betrieb erstellen können.

2.3 Nationales Recht

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Bild 2.2-12 Wichtige Benutzerinformationen in Betriebsanleitungen

2.3 Nationales Recht Das technische Recht in Deutschland ist im Umbruch. Einerseits strahlt das übergeordnete Europäische Recht konsequent ein, andererseits ist eine generelle Deregulierung und Entbürokratisierung auf nationaler Ebene unverkennbar. Diese an sich positive Entwicklung ist jedoch verbunden mit erhöhter Eigenverantwortlichkeit sowohl der Maschinenhersteller als auch Maschinenbetreiber und Maschinennutzer.

2.3.1 Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG) Das ´Gesetz über technische Arbeitsmittel - Gerätesicherheitsgesetz - GSG´ verpflichtete seit 1968 Herstel-

ler und Importeure, nur sichere technische Arbeitsmittel in Verkehr zu bringen. Die Gültigkeit des zuletzt im Jahre 1992 novellierten Gesetzes wurde zum 30. April 2004 aufgehoben und durch das Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG) einschl. aktualisierter Rechtsverordnungen ersetzt, Bild 2.3-1. Mit diesem Gesetz wurde nicht nur der materielle Inhalt das "alten" Gerätesicherheitsgesetzes der aktuellen Rechtslage im Binnenmarkt angepasst sondern auch die Vorgaben aus der europäischen Produktsicherheitsrichtlinie 2001/95/EG, der EG-Richtlinien 92/59/EWG "Allgemeine Produktsicherheit" und 93/ 68/EWG "CE-Kennzeichnung" (die bisher auf nationaler Ebene im Produktsicherheitsgesetz vom 22. April 1997 geregelt waren) in nationales Recht umgesetzt. Es hat den Zweck, die Sicherheit technischer Produkte (also nicht nur der technischen Arbeitsmittel, son-

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

Bild 2.3-1 Aufbau des Geräte- und Produktsicherheitsgesetzes

dern auch der Verbraucherprodukte) zu verbessern, indem Hersteller (Produzenten, aber auch diejenigen, die sich durch Anbringen ihres Namens, Kennzeichens oder Marke als Hersteller ausgeben) und Händler (auch Importeure) verpflichtet, nur sichere Produkte zur gewerblichen oder privaten Nutzung auf den Markt zu bringen. Desweiteren sorgt das Gesetz dafür, daß die CE-Kennzeichnung nur in den gesetzlich zugelassenen Fällen erfolgt. Das Gesetz gilt für alle verwendungsfähige Arbeitseinrichtungen, wie Werkzeuge, Arbeitsgeräte, Arbeitsund Kraftmaschinen, Hebe- und Fördereinrichtungen, Schutzausrüstungen und Einrichtungen, die nicht Teil technischer Arbeitsmittels sind, wie Einrichtungen zum Beheizen, Kühlen, Be- und Entlüften sowie Beförderungsmittel aber auch Haushalts-, Sport- und Frei-

zeitgeräte und andere Gegenstände der privaten Nutzung, sprich Verbraucherprodukte (consumer products), [2.9]. Dieses Gesetz ist, wie jedes andere Gesetz auch, allgemein gültig und für jeden in der Bundesrepublik Deutschland verbindlich. Genauso verbindlich sind alle Rechtsverordnungen, die an dieses Gesetz angebunden sind. Mit ihnen übernahm die Bundesregierung weitere EG-Richtlinien ins nationale Recht, die sicherheitstechnische Sachverhalte regeln. Für das Konstruieren von Maschinen sind neben der generellen Aussage des § 4 des GPSG vor allem die Maschinenverordnung - 9.GPSGV als nationale Umsetzung der EG-Maschinenrichtlinie als auch aller ihrer Anhänge wichtig. Von besonderer Bedeutung ist ihr Anhang I, in dem viele detailliert Maßnahmen zur

2.3 Nationales Recht

Gestaltung sicherheitsgerechter Maschinen aufgelistet sind, mit denen sich die abstrakten Zielvorgaben des Gesetzes realisieren lassen. Das Einhalten dieser (Mindest-)Vorgaben des Anhangs I ist also eine gesetzliche Pflicht! Der Gesetzestext legt keine technischen Lösungen fest, sondern gibt vor allem relativ abstrakte Schutzziele vor, so z. B. im § 4 Abs.1: § 4 Abs. 1 ...Produkt darf nur in den Verkehr gebracht werden, wenn es den in den Rechtsverordnungen nach diesem Gesetz vorgesehenen Anforderungen an Sicherheit und Gesundheit und sonstigen Voraussetzungen für sein Inverkehrbringen entspricht und Sicherheit und Gesundheit oder sonstige in den Rechtsverordnungen aufgeführte Rechtsgüter der Verwender oder Dritter ...bei bestimmungsgemäßer Verwendung und vorhersehbarer Fehlanwendung nicht gefährdet werden. Hier zeigt sich ein Weg zum Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte: Entspricht eine Norm, die eine harmonisierte Norm umsetzt, einer oder mehreren Anforderungen an Sicherheit und Gesundheit, wird bei einen entsprechend dieser Norm hergestellten Produkt vermutet, daß es den betreffenden Anforderungen an Sicherheit und Gesundheit genügt. Beachtet der Hersteller die im Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG) herangezogenen Rechtssätze nicht, setzt er sich dem Risiko aus, daß zuständige Behörden, z. B. Gewerbeaufsichtsämter, bei Beanstandungen oder Unfällen massiv intervenieren werden. Das Geräte- und Produktsicherheitsgesetz regelt nämlich auch die Pflichten von Herstellern und Händlern sowie die Befugnisse der zuständigen Behörden, wenn sie Kenntnis über nicht sichere Produkte bekommen: Verbot des Inverkehrbringens, öffentliche Warnung vor nicht sicheren Produkten sowie deren Rückruf u. v. m. Behörden, in Deutschland sind das Gewerbeaufsichtsämter bzw. Staatliche Ämter für Arbeitsschutz, können demnach Ausstellungsverbote auf Messen, aber auch öffentliche Warnungen veranlassen oder selbst aussprechen, den Rückruf unsicherer Produkte anordnen und den weiteren Verkauf untersagen. Behördliche Untersagungsverfügungen werden in den Amtlichen Mitteilungen der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin bundesweit und auf ihrer Homepage http://www.baua.de/prax/index.htm unter vollen Namensnennung des Herstellers und Typenbezeichnung der Maschine weltweit veröffentlicht - aus kaufmännischer Sicht ein verheerendes Signal an potentielle Kunden! Vor dem Erlaß einer Untersagungsverfügung muß jedoch die Behörde prüfen, ob der gewünschte Zweck auch durch Rechtsmittel erreicht werden kann, die den

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Hersteller weniger beeinträchtigen. Dies ist z. B. der Fall, wenn er freiwillig die von der Behörde geforderten Maßnahmen unverzüglich praktisch umsetzt und er sich kooperativ zeigt. In solchen Situationen verpflichtet das GPSG Hersteller zur aktiven Zusammenarbeit mit den Behörden und zur weitestgehenden Informationspflicht. Die Informationspflicht umfaßt nicht nur das eindeutige Identifizieren der Produkte (Anbringen der Namen des Herstellers bzw. des Bevollmächtigten bzw. Importeurs und deren Adressen auf dem Produkt bzw. deren Verpackung auch auf Verbraucherprodukten ) sondern auch die Verpflichtung, der Öffentlichkeit allgemein und anlaßunabhängig die den Behörden zur Verfügung stehenden Informationen über von Verbraucherprodukten ausgehenden Gefahren zugänglich zu machen. Mit anderen Worten: Geht von einem Produkt eine Gefahr für Sicherheit und Gesundheit aus, müssen zukünftig Hersteller unverzüglich die zuständige Behörde informieren und mit ihr zusammenarbeiten (§ 5 Abs.2). Für diese Verpflichtung reicht es schon aus, wenn eindeutige Anhaltspunkte vorliegen. GPSG legt noch einen weiteren, auf Prävention ausgerichteter Aspekt fest - die Herstellepflicht zum eigenständigen Rückruf. Sie impliziert letztlich eine unternehmensinterne Rückrufplanung: Hersteller müssen durch Risikomanagement und vorherige Organisation für einen Rückruf gewappnet sein [2.10]. Dies ist vorerst zwar nur für Hersteller von Verbraucherprodukten relevant, aber auch für Hersteller von Arbeitsmitteln können solche Maßnahmen von Vorteil sein. Vor allem dann, wenn sie in großen Serien hergestellt werden. Jeder Staat kann grundsätzlich die Vermarktung und Verwendung von Produkten in seinem Hoheitsgebiet besonderen Auflagen unterwerfen, beschränken oder gar unterbinden, wenn Produkte eine ernste und unmittelbare Gefahr für die Benutzer bedeuten. Er muß aber der EU-Kommission das identifizierte gefährliche Produkt und die mit ihm verbundenen Gefahren melden, die sie je nach Ergebnis der Produktüberprüfung im Sinne des Schutzklauselverfahrens in eine EU-Notifizierungsliste aufnimmt und auch veröffentlicht. Das Geräte- und Produktsicherheitsgesetz regelt auch eindeutig das Verbot mißbräuchlicher Verwendung der CE-Kennzeichnung und mögliche Konsequenzen, die dieser Tatbestand nach sich ziehen kann, Bild 2.3-2. Mißbräuchliches Anbringen der CE-Kennzeichnung ist einer Urkundenfälschung gleichgestellt. Bei mißbräuchlicher ("angemaßter") oder falscher Kennzeichnung, z. B. bei

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

lich für die Weiterentwicklung der Produkte und der Firma des Herstellers gedacht sind. Sie ziehen auch meistens nicht unerhebliche Kosten nach sich, die für Korrekturen und den Rechtsbeistand notwendig sind.

2.3.2 Staatliches und berufsgenossenschaftliches Vorschriften- und Regelwerk In Deutschland gibt es für das technische Recht, seine Festlegung aber auch Überwachung einen historisch gewachsenen Dualismus: die Aktivitäten der Staatlichen Ämter für Arbeitsschutz und der Berufsgenossenschaften, Bild 2.3-3. Staatliche Ämter für Arbeitsschutz (früher Staatliche Gewerbeaufsichtsämter) wurden vor etwa 150 Jahren als Organe der Staatsmacht etabliert (damals als Gewerbepolizei), um zielgerichtet polizeilichen Aufgaben in gewerblichen Betrieben nachzukommen und gesetzliche Vorgaben des (damals etwas anders motivierten) Arbeitsschutzes um- und durchzusetzen. Staatliche Ämter für Arbeitsschutz sind Landesbehörden, aus Steuergeldern finanziert und mit Polizeigewalt ausgestattet. Sie haben zwar in den einzelnen Bundesländern unterschiedliche Bezeichnungen, kommen jedoch regional den gleichen Überwachungsaufgaben des technischen und sozialen Arbeitsschutzes sowie des Umweltschutzes nach. Die Ämter und deren Aufsichtsbeamten verfügen über ein beachtliches Sanktionspotential.

Bild 2.3-2 Rechtsfolgen aus unkorrekter CE-Kennzeichnung

- Nichterfüllung zutreffender EG-Richtlinien - Kennzeichnung nicht kennzeichnungsfähiger Produkte (bußgeldbewehrt, bis zu 3 000 Euro) - Kennzeichnung vor Inkrafttreten der EG-Richtlinie müssen Hersteller ihre Produkte den Forderungen der zutreffenden EG-Richtlinie anpassen. Überwachungsbehörden können kraft Gesetzes Bußgelder erheben, das Inverkehrbringen beschränken, untersagen oder das Produkt vom Markt zurückziehen lassen. Eine falsche CE-Kennzeichnung kann auch eine Untersagungsverfügung durch einzelne oder alle Mitgliedsstaaten des Europäischen Wirtschaftsraums auslösen. Fehler rund um die CE-Kennzeichnung verursachen nicht nur beachtlichen Ärger mit Behörden, sondern binden auch sachliche Mittel und Personal, die eigent-

Bild 2.3-3 Dualismus in der Sicherheitstechnik

2.3 Nationales Recht

Grundlage für Tätigkeit dieser Behörden sind staatliche, für jedermann verbindliche Rechtssätze, d. h. Gesetze und Verordnungen (VO), deren Konkretisierung im technischen Bereich durch Technische Regeln (TR) erfolgt. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Betriebssicherheitsverordnung. Berufsgenossenschaften (BG) sind seit etwa 120 Jahren ein Teil der deutschen gesetzlichen Sozialversicherung. Sie finanzieren sich durch Beiträge, für die ausschließlich die Unternehmer der obligatorisch versicherten Mitgliedsbetriebe aufkommen. Für die Angehörigen der Betriebe (Versicherte) sind Berufsgenossenschaften eine Unfallversicherung. Für die Unternehmer sind sie eine Haftpflichtversicherung gegen zivilrechtliche Folgen von Unfällen in ihren Betrieben. Schon seit ungefähr 100 Jahren sind Berufsgenossenschaften durch Kontrollen, Beratung und Ausbildung präventiv tätig. Vom Status her sind gewerbliche und landwirtschaftliche Berufsgenossenschaften Körperschaften des Öffentlichen Rechts, die von Sozialpartnern (in Sozialwahlen gewählte Vertreter der Unternehmer und der Arbeitnehmer) selbst verwaltet werden. Das Sozialgesetzbuch (SGB VII) räumt im § 15 den Berufsgenossenschaften das Recht ein, Vorschriften für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit (früher Unfallverhütungsvorschriften, zu UVV abgekürzt) als Rechtsgrundlage ihrer Tätigkeit zu erlassen. Sie sind autonomes Recht (Satzungsrecht), gelten also im Unterschied zu Gesetzen und Verordnungen nicht für jedermann, sondern vorerst nur für die jeweilige Berufsgenossenschaft und die bei ihr versicherten Betriebe (Mitgliedsunternehmen) und deren Angehörige (Versicherte). Ihre Präventionsabteilungen (besonders qualifizierte Ingenieure) überwachen einerseits das Einhalten dieser Vorschriften, beraten andererseits die Mitgliedsbetriebe und deren Mitarbeiter in allen Fragen des Arbeits- und Gesundheitsschutzes. Ihre Mitarbeiter sind eher beratende Ingenieure denn Aufsichtspersonen. Gewerbeaufsichtsämter und Berufsgenossenschaften sind durch Verwaltungsvorschriften gehalten zu kooperieren. Die Berufsgenossenschaften überwachen in ihren Mitgliedsbetrieben auch das Einhalten der staatlichen Arbeitsschutzvorschriften, soweit sie den berufsgenossenschaftlichen Präventionsrahmen tangieren. Berufsgenossenschaften verfügen dank branchenspezifischer Ausrichtung und unmittelbarer Erfahrungen ihrer Präventionsabteilungen mit aktuellen Entwicklungen der Technik und dem Unfallgeschehen über umfangreiches sicherheitstechnisches Wissen, das in

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zahlreichen Schriften unterschiedlichster rechtlichen Verbindlichkeit festgehalten ist. Die Verwirklichung des Binnenmarktes hat in den gesetzlich geregelten erweiterten Präventionsauftrag der Unfallversicherer entscheidend eingegriffen, vor allem in das autonome Recht, die sicherheitstechnische Ausführung von Maschinen über Unfallverhütungsvorschriften zu beeinflussen. Das Regelwerk mußte darauf bereinigt und neu geordnet werden mit dem Ziel, die Anzahl der Vorschriften radikal zu verringern, sie transparenter zu gestalten und Doppelregelungen aus den staatlichen Arbeitsschutzvorschriftenzu vermeiden. Das führte zu einem systematisch geordneten und gegliederten Vorschriften- und Regelwerk. Es ist hierarchisch in vier Ebenen aufgebaut: Vorschriften, Regeln, Informationen und Grundsätze, Bild 2.3-4. BGV-Vorschriften. BGV-Vorschriften haben die höchste rechtliche Relevanz. Verstöße gegen sie sind nicht selten bußgeldbewährt. Einige Vorschriften regeln die Organisation des Arbeitsschutzes im Betrieb und das Verhalten der Versicherten. Andere beziehen sich auf Gefährdungsarten und schreiben Anforderungen an Arbeitsverfahren, Arbeitsumgebung sowie Arbeitsmittel im nicht europäisch harmonisierten Bereich fest. Sie dürfen im Unterschied zu den alten Unfallverhütungsvorschriften keine technischen Vorgaben für Arbeitsmittel, für die es EG-Richtlinien und harmonisierte Normen gibt (harmonisierter Bereich), enthalten. Trotzdem finden Konstrukteure in diesen Vorschriften wichtige Informationen, da sie den sicheren Umgang mit Maschinen festlegen, der erst durch konstruktive Maßnahmen ermöglicht werden muß. Berufsgenossenschaften werden auch zukünftig mit Vorschriften Sachverhalte regeln, die von europäischen Rechtssätze nicht berücksichtigt sind, um schneller und flexibler wirksame Sicherheitsmaßnahmen am Arbeitsplatz ergreifen zu können. Auch für Maschinen, die bereits vor dem Stichtag der Umsetzung europäischer Regelungen in Mitgliedsunternehmen in Betrieb waren (Altmaschinen), galten selbstverständlich Unfallverhütungsvorschriften. Viele von ihnen wurden inzwischen von allen Berufsgenossenschaften zurückgezogen. Ihr materieller Inhalt wird in eine oder mehrere BGR-Regeln einfließen. Er ist unter http://www.hvbg.de/d/pages/arbeit/praev/ bgvr6.htm abrufbar. Berufsgenossenschaften können aber an Altmaschinen, an denen sich schwere Unfälle ereignen, Nachrüstungen fordern, damit bestimmte Mindestanforderungen erfüllt werden.

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

Bild 2.3-4 Berufsgenossenschaftliches Vorschriften- und Regelwerk

Berufsgenossenschaften haben die Anzahl gültiger Vorschriften radikal reduziert. Nicht nur Konstrukteure sollten sich aber der Tatsache bewußt bleiben, daß die Verringerung der Anzahl von Vorschriften nicht zugleich die Anzahl zu lösender sicherheitstechnischer Fragestellungen im gleichen Maße reduziert hat. Die ist zumindest gleich geblieben. Nur müssen sicherheits-

technische Fragen jetzt aus eigener Initiative und in eigener Verantwortung gelöst werden! BGR-Regeln. Berufsgenossenschaftliche Regeln konkretisieren bestimmte BG-Vorschriften im Sinne früherer Durchführungsanweisungen (DA) zu Unfallverhütungsvorschriften. Sie enthalten wichtige Teile des

2.3 Nationales Recht

berufsgenossenschaftlichen Erfahrungsgutes, wie z. B. Lösungsansätze, Erläuterungen, Zusammenhänge mit staatlichen Arbeitsschutzvorschriften bzw. Normen und setzen die jeweiligen abstrakten Schutzziele in konkrete Konstruktionsmaßnahmen um. BG-Regeln reagieren zeitnah und flexibel auf Unfallgeschehen, Entwicklungen von Berufskrankheiten, arbeitsbedingte Gesundheitsgefahren und auf Fortschritte der Sicherheitstechnik. BG-Regeln gelten als Stand der Sicherheitstechnik. BGI-Informationen. Sie sind Zusammenstellungen, die sich mit Merkblättern, Hinweisen und Empfehlungen für bestimmte Arbeitsbereiche, Arbeitsverfahren und Arbeitsplätze, an die Mitgliedsbetriebe richten, um die praktische Anwendung der Regeln zu erleichtern. BGG-Grundsätze. Diese Veröffentlichungen umfassen Grundsätze für die Prüfung technischer Arbeitsmittel (z. B. Krane) oder Grundsätze, die Modalitäten zum Qualifikationsnachweis für bestimmte Tätigkeiten, festlegen. Aktueller Stand und Bezugsquellen des Regelwerkes sind im Verzeichnis [2.11] registriert.

2.3.3 GS-Zeichen, BG-PRÜFZERT-Zeichen Das inner- und außerhalb der Bundesrepublik Deutschland bekannte GS-Zeichen (Geprüfte Sicherheit) und die der Vergabe vorangestellte freiwillige Baumusterprüfung bei einer der rund 50 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit autorisierten unabhängigen Prüfstellen, gab bis jetzt Herstellern die Gewißheit, daß sie dem gesetzlichen Auftrag des Geräte- und Produktsicherheitsgesetzes (GPSG) gerecht geworden sind, nur sichere Erzeugnisse in den Verkehr zu bringen. Bestrebungen einiger EU-Länder, andere Zeichen mit dem Inhalt und der Bedeutung der CE-Kennzeichnung nicht mehr zuzulassen, haben sich bis jetzt nicht durchgesetzt, [2.12]. Weder ersetzt das GS-Zeichen die CEKennzeichnung noch konkurriert es mit ihr. Es darf nur zusätzlich an der Maschine angebracht werden. Das GS-Zeichen ist durch das Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG) ein geschütztes Zeichen. Es zeigt an, daß das gekennzeichnete Erzeugnis von einer neutralen Stelle auf Einhalten aller relevanten Vorschriften erfolgreich geprüft worden ist. Das GS-Zeichen ist eine sinnvolle Ergänzung der CE-Kennzeichnung, vor allem für verwendungsfähige Maschinen und Arbeitsmittel, für die noch keine harmonisier-

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ten Produktnormen vorliegen. Das GS-Zeichen und das ihm vorangehende Prüfverfahren streben weitergehende Ziele als die CE-Kennzeichnung an, das lediglich die vom Hersteller bescheinigte Übereinstimmung mit der EG-Maschinenrichtlinie signalisiert, Bild 2.3-4. Das GS-Prüfverfahren berücksichtigt neben europäischen Richtlinien und Normen auch den aktuellen Stand der Technik. Und der ist Richtschnur und Maßstab, nicht nur für die "berechtigterweise zu erwartende Sicherheit" im Sinne der Produkthaftung. Seitdem die rechtliche Grundlage des aus dem Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG) hergeleiteten Prüfverfahrens den europäischen Kriterien angepasst wurde, ist die Bedeutung des GS-Zeichens sogar gestiegen. Hersteller dürfen das GS-Zeichen von sich aus nicht vergeben. Sie bekommen von einer zugelassenen, d. h. einer akkreditierten Prüf- und Zertifizierungsstelle nach einer erfolgreichen Baumusterprüfung eine Lizenz dazu. Die Stelle stellt eine Berechtigung aus, deren Aufbau und Inhalt gesetzlich vorgeschrieben ist. Mißbräuchliche Nutzung des GS-Zeichens gilt als Ordnungswidrigkeit, beharrliche Wiederholungen des Mißbrauchs als Straftat. Im berufsgenossenschaftlichen Bereich führen die im Prüf- und Zertifizierungssystem der Berufsgenossenschaften zusammengefaßten Prüfstellen der jeweiligen berufsgenossenschaftliche Fachausschüsse, die das gesamte Gebiet der Arbeitssicherheit betreuen, diese Prüfungen durch. Einige von ihnen sind zugleich notifizierte Prüf- und Zertifizierungsstellen. Sie haben dann die Befugnis, auch EG-Baumusterprüfungen gemäß Anhang IV der EG-Maschinenrichtlinie durchzuführen. Seit Inkrafttreten der EG-Maschinenrichtlinie im Jahr 1993 wird in Deutschland strikt auf die Trennung zwischen Prüfung und Zertifizierung geachtet. Nach erfolgter Prüfung übergibt der Prüfingenieur die gesamten Akten dem Zertifizierer, der die Einhaltung und richtige Interpretation von Richtlinien und Normen gegenprüft. Hierbei wird in Hinblick auf Neutralität und Objektivität auf eine strenge Personaltrennung geachtet. Erst nach diesem Vorgang wird die GSPrüfbescheinigung ausgestellt oder die EG-Baumusterbescheinigung ausgefertigt. Baumusterprüfungen, die auch die Überprüfung der Maschinendokumentation einschließen, folgen systematische Kontrollmaßnahmen der Prüfstelle zur Überwachung der Produkte und des Qualitätssicherungssystems (produktbezogenes Qualitätsmanagent) beim Herstellen der Maschine und der rechtmäßigen Verwendung des GS-Zeichens. Weder die EG-Maschinenrichtlinie noch das Geräteund Produktsicherheitsgesetz (GPSG) regeln Anforde-

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

Bild 2.3-5 CE-Kennzeichnung, GS- und BG-PRÜFZERT-Zeichen

2.4 Produkthaftungsgesetz

rungen an die Sicherheit von nichtverwendungsfähigen Erzeugnissen, die selbst nur Teile eines technischen Arbeitsmittels sind, z. B. Maschinenwerkzeuge für die Holz- und Metallbearbeitung. Sie können freiwillig, z. B. bei den zuständigen berufsgenossenschaftlichen Prüf- und Zertifizierungsstellen geprüft werden, (BG-PRÜFZERT). Die CE-Kennzeichnung und das GS-Zeichen bedeuten keinesfalls das Gleiche, sie widersprechen sich aber auch nicht. Erfahrungen aus der Vergangenheit lehren, daß weder das GS-Zeichen noch die CE-Kennzeichnung gegen Mißbrauch gefeit waren, sind und es auch zukünftig nicht sein werden. Deshalb gilt weiterhin, daß nur bei GS-Zeichen mit einem eindeutigen Identifikationszeichen, z. B. VDE, TÜV oder BG-PRÜZERT, sich das Prüfverfahren im Falle eines Falles schnell nachvollziehen läßt. Fazit: Die GS-Prüfung besagt, daß eine zugelassene neutrale Stelle ein repräsentatives Produktmuster umfassend auf Sicherheit geprüft hat und daß sie die Fertigung des Produkts regelmäßig, meistens jährlich, kontrolliert. Sobald sie Abweichungen gegenüber dem typgeprüften Produkt feststellt, erfolgt in der Regel eine Korrektur und eine anschließende Nachprüfung. Sind die Abweichungen besonders sicherheitsrelevant, wird die Zeichenlizenz (GS-Zertifikat) entzogen, bis hin zur Veranlassung von Rückrufaktionen und Warnung der Öffentlichkeit durch zuständige Behörden (Staatliche Ämter für Arbeitssicherheit). Vorsicht ist jedoch geboten: Die unabhängige GSPrüfung verbunden mit der Bescheinigung, daß der Stand der Sicherheitstechnik eingehalten ist, gibt dem Hersteller zwar eine Sicherheit vor behördlichen Interventionen, entlastet ihn nicht in einem zivilrechtlichen Haftungsfall: ein Produkt, das verwaltungsrechtlich als in Ordnung empfunden worden ist, ist dadurch nicht zugleich zivilrechtlich unangreifbar geworden. Dies ist vor allem bei solchen Produkten zu beachten, die zwar in den Geltungsbereich der EG-Maschinenrichtlinie fallen, aber nicht nur in gewerblichen Betrieben unter den dort zu erwartenden personellen und organisatorischen Randbedingungen eingesetzt werden, sondern auch von Laien benutzt werden oder bei denen man, lebensnah betrachtet, davon ausgehen muß, daß besondere Personengruppen, z. B. Kinder in Kontakt kommen können. Von besonderer Bedeutung sind hier die auf dem freien Markt angebotenen motorisch angetriebenen Gartengeräte (z. B. Häcksler) oder Büromaschinen (z. B. Aktenvernichter). So bestätigte z. B. der Bundesgerichtshof in einem Urteil [2.13] Schadensersatzansprüche eines Kleinkindes gegenüber einem Hersteller eines Aktenvernichters. Das Kind steckte

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seine Finger in den Papierzuführschlitz, das Gerät lief unvermittelt an. Seine Schneidwalzen verletzten die Finger so schwer, daß sie teilweise amputiert werden mußten. Das Gericht würdigte zwar, daß der Hersteller das Gerät dem Stand der Technik entsprechend gebaut hat und es auch mit Erfolg einer GS-Prüfung durch Dritte unterzogen hat. Es nahm zwar als günstig hin, daß die Vorinstanz die Konstruktion des Aktenvernichters nicht als fehlerhaft beurteilt hat, argumentierte jedoch, daß er 1. einen naheliegenden Fehlgebrauch durch Kinder nicht konstruktiv berücksichtigt hat und 2. schuldhaft seine Informationspflicht verletzt hat, indem er einen gebotenen Warnhinweises am Gerät und in der Betriebsanleitung auf mögliche Verstümmelung von Fingern durch nicht einsehbare Werkzeuge unterlassen hat und somit gegen die ihm obliegende Verkehrssicherungspflicht verstoßen und dadurch die Verletzung verursacht hat. Ob und wie sich das GS-Zeichen als Qualitätszeichen weiterhin behaupten wird, muß die Zukunft zeigen.

2.4 Produkthaftungsgesetz Mit der Richtlinie ´Produkthaftung´ des Rats der Europäischen Gemeinschaft vom 25. 7. 1985 (85/379/EWG bzw 1999/34/EG) setzte der Rat eine weitere Maßnahme zur Schaffung einheitlicher Wettbewerbsbedingungen im Binnenmarkt um [2.14]. In der Bundesrepublik Deutschland wurde sie mit dem Produkthaftungsgesetz vom 15. Dezember 1989 (letzte Änderung 19. 07. 2002.) in verbindliches nationales Recht umgesetzt. Das Produkthaftungsgesetz greift, wenn Schäden durch fehlerhafte Produkte entstehen. Bei Schäden durch überwiegend gewerblich genutzte Produkte, und darunter wird wohl die überwiegende Anzahl der Maschinen fallen, wird auf absehbare Zeit weiterhin die Schadensersatzpflicht im Sinne des § 823 des Bürgerlichen Gesetzbuches, u. a. in Verbindung mit dem Recht zum Regreß der Aufsichtsbehörden, sog. Herstellerregreß der Berufsgenossenschaften, angewendet. Es kommt noch ein Aspekt dazu: Die ursprüngliche Intention des Produkthaftungsgesetzes, Endverbrauchern eine Möglichkeit zu geben, ihre Schadensansprüche auf einfachem Wege dem Hersteller eines fehlerhaften Produktes gegenüber geltend zu machen, hat sich durch die juristische Praxis erweitert. So wird

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

z. B. zunehmend das Produkthaftungsgesetz herangezogen, um die Haftungsverpflichtungen aus Unfällen mit gewerblich genutzten Maschinen zu realisieren, die durch die Leistungen der gesetzlichen Unfallversicherer nicht abgedeckt sind (z. B. Sachschäden), Bild 2.4-1.

Bild 2.4-1 Konsequenzen aus fehlerhaften Produkten

Umgang mit technischen Produkten birgt immer Risiken, vor allem dann, wenn Produkte nicht allen Sicherheitsanforderungen oder -erwartungen entsprechen. Im Unterschied zum öffentlichen Recht, das zwar in vielen Vorschriften zahlreiche technische Sachverhalte regelt, jedoch erst in neuerer Zeit durch das Produkthaftungsgesetz für Hersteller zivil- oder strafrechtliche Folgen nach sich zieht, sieht die Situation im Zivil- und Strafrecht anders aus. Wenn Produkte, Geräte oder Maschinen die zugesicherten oder erwarteten Eigenschaften, z. B. die notwendige Sicherheit nicht aufweisen oder Produkte nachweisbar dem Benutzer bzw. einem Dritten gar Schäden zugefügt haben, müssen Hersteller mit Konsequenzen rechnen, Bild 2.4-2. Das ist jahrelange juristische Praxis. Mit der Verwirklichung des Binnenmarkts kam noch ein neuer Aspekt dazu. Das Produkthaftungsgesetz führt den bis dato in der deutschen Rechtsprechung nicht üblichen Grundsatz der verschuldensunabhängigen Haftung ein. Hersteller haften demnach immer für Schäden, die durch sicherheitsrelevante Fehler ihrer Produkte verursacht worden sind und zwar für Entwicklungsfehler, Konstruktionsfehler, Fabrikations- und Instruktionsfehler sowie für Schäden aufgrund mangelnder Produktbeobachtung am Markt. Die Haftungspflicht besteht schon aufgrund der Tatsache, daß der Hersteller ein fehlerhaftes Produkt auf den Markt gebracht hat, ohne daß man ihm ein konkretes Verschulden nachweisen kann oder muß. Vertragliche Begrenzungen oder Ausschlüsse der Haftung sind nicht möglich. Als Hersteller gilt nicht nur der Produzent, sondern auch derjenige, der als Hersteller auftritt, aber auch der Importeur für Produkte aus nichteuropäischen Wirtschaftsräumen. Produkthaftung ist streng zu unterscheiden von vertraglicher Sachmängelhaftung des Herstellers, insbesondere von der Haftung wegen Fehlens einer zugesicherten Eigenschaft. Im Sinne des Produkthaftungsgesetzes sind nur solche Fehler relevant, die die Sicherheit, nicht aber die Gesamtfunktion des Produkts beeinträchtigen. Die Haftung erfaßt vornehmlich Körperund Gesundheitsschäden, verursacht durch fehlerhafte Produkte ohne Gebrauchseinschränkung, sowie Schäden an Sachen des privaten, nicht aber des gewerblichen Gebrauchs. Das Produkthaftungsgesetz sieht zwar keine zwingende Versicherungspflicht für die Hersteller vor, die verschuldungsunabhängige Haftung hat aber die Bedeutung von Betriebshaftungs- oder besonderer Produkthaftungsversicherungen erhöht. Damit dürften persönliche zivilrechtliche Folgen bei nachgewiesenen

2.4 Produkthaftungsgesetz

Konstruktionsfehlern in den meisten Fällen abzuwenden sein.

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Bei sehr schweren oder tödlichen Unfällen, die sich auf Konstruktionsfehler zurückführen lassen, haben die

Bild 2.4-2 Haftungsgründe nach dem Produkthaftungsgesetz und Prävetnionsmaßnahmen zu deren Abwehr

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

Konstrukteure eine persönliche strafrechtliche Verantwortung und Haftung. Strafrechtliche Haftung kann nicht versichert, sondern muß persönlich mit allen Konsequenzen getragen werden!

2.4.1 Unbestimmte Rechtsbegriffe. Auf der technisch-juristischen Ebene spielen unbestimmte Rechtsbegriffe der Technik (Generalklauseln) eine wichtige Rolle. Sie verknüpfen rechtliche und ingenieurwissenschaftliche Aspekte sicherheitstechnischer Sachverhalte. Die bekanntesten und für Maschinenhersteller wichtigsten Generalklauseln sind - allgemein anerkannte Regeln der Technik, - Stand der Technik und - Stand von Wissenschaft und Technik, Bild 2.4-3.

Bild 2.4-3 Unbestimmte Rechtsbegriffe der Technik (Generalklauseln)

Für Anlagen, die der Störfallverordnung [2.15] unterliegen, kommt noch ein weiterer unbestimmter Rechtsbegriff, der Stand der Sicherheitstechnik, dazu: "Der Stand der Sicherheitstechnik im Sinne dieser Verordnung umfaßt den Entwicklungsstand fortschrittlicher Verfahren, Einrichtungen und Betriebsweisen, der die praktische Eignung einer Maßnahme zur Verhinderung von Störfällen oder zur Begrenzung ihrer Auswirkungen gesichert erscheinen läßt. Bei der Bestimmung des Standes der Sicherheitstechnik sind insbesondere vergleichbare Verfahren, Einrichtungen und Betriebsweisen heranzuziehen, die mit Erfolg im Betrieb erprobt sind". Aus juristischer Sicht haben Generalklauseln (so auch der Stand der Sicherheitstechnik) den Vorteil, daß sie zwar ein Anforderungsniveau beschreiben, die Rechtsvorschriften aber von Detailregelungen freihalten. Aus ingenieurwissenschaftlicher Sicht haben sie den Vorteil, Maschinen und Verfahren flexibel und legal an den technischen Fortschritt anpassen zu können. Des-

2.4 Produkthaftungsgesetz

weiteren ermöglichen sie es, unterschiedliche materielle Sicherheitsmaßnahmen, bestehend aus technischen und organisatorischen Komponenten, als gleichwertig zu betrachten, sofern die schutzzielkonforme Wirksamkeit der Maßnahmen nach den Regeln der praktischen Vernunft nachgewiesen wird. Unvermeidlicher Nachteil aller Generalklauseln ist eine gewisse Unbestimmtheit. Anwender (Hersteller, Betreiber, Behörden, Sachverständige) können nicht unmittelbar erkennen, was materiell verlangt wird. Vielmehr müssen sie Angemessenheit, Wirksamkeit und Zuverlässigkeit getroffener Sicherheitsmaßnahmen vergleichend bewerten. Dies geht über die vereinfachende Frage "Wo steht das?" hinaus. Das Produkthaftungsgesetz führt einen neuen Gesichtspunkt ein: Im Rahmen der verschuldensunabhängigen Haftung schließt die alleinige Einhaltung von Normen eine Haftung im Schadensfall nicht mehr aus. Normen und andere allgemein anerkannte Regeln der Technik legen sicherheitstechnische Mindestanforderungen, nicht aber die aktuellen technischen Möglichkeiten fest, [2.16]. Anforderungen der Normen dürfen nicht unterschritten, wohl aber überschritten werden. Technische Normen, auch harmonisierte Normen, sind für das Produkthaftungsgesetz zwar nicht bedeutungslos, durch Anwenden von Normen entzieht sich jedoch niemand der Verantwortung für eigenes Handeln. Im Sinne des Produkthaftungsgesetzes bedeutet das, daß derjenige, der sich beim Konstruieren nur an aktuelle allgemein anerkannte Regeln der Technik hält, sich zwar um die Produktsicherheit bemüht, jedoch nicht alles unternimmt, sein Produkt an den möglichen Stand der Sicherheitstechnik anzupassen. Stand der Sicherheitstechnik bedeutet vorerst in diesem Sinne, daß das Machbare ausgenutzt werden muß, wobei es nicht notwendig ist, daß dieses Machbare bereits längere Zeit erprobt ist und allgemein anerkannt ist. Das ist jenes Sicherheitsniveau, wie es auch die Maschinenrichtlinie als Stand der Technik vorgibt. Hersteller sollten sich in Sinne der Produkthaftung bei der Entwicklung und Konstruktion ihrer Produkte nicht nur an allgemein anerkannten Regeln der Technik oder am Stand der Technik orientieren. Sie müssen mit aller Sorgfalt zeitbezogen die neuesten allgemein zugänglichen technischen und wissenschaftlichen Erkenntnisse berücksichtigen und alle nach dem Stand von Wissenschaft und Technik möglichen Sicherheitsvorkehrungen treffen. Das ist ein neues Phänomen in einer Gesellschaft, die in fast allen Lebenssphären auf die ordnende Kraft der Normen vertraut.

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Mit dem Bezug auf den jeweiligen Stand von Wissenschaft und Technik verfolgt der Gesetzgeber das Ziel, die Sicherheitstechnik an den technischen Fortschritt zu koppeln und damit den Grundsatz der bestmöglichen Gefahrenabwehr und Risikovorsorge zu verankern, [2.17]. Pragmatisch betrachtet, haben aber widerstreitende wissenschaftliche Theorien und Konzepte nur an der Grenze des menschlichen Erkenntnisvermögens ihre Berechtigung. Bewegt man sich jedoch beim Anwenden des Standes der Technik auf der Basis eines fundierten Wissens, das durch langjährige Erfahrungen gestützt wird, schaffen Rechtssätze wie Normen, Richtlinien und Technische Regeln eine hohe Rechtssicherheit, auch in Haftungsfragen - aber keine absolute! Zivilrechtlich unangreifbar werden die Produkte dadurch aber nicht! Entspricht das Produkt dem in Richtlinien und Normen (auch in harmonisierten ENNormen) festegehaltenen Stand der Technik, so kann der Hersteller mit Fug und Recht erwarten, daß sein Produkt weder an den Binnengrenzen des Europäischen Wirtschaftsraums noch in den Betrieben beanstandet werden kann. Das alles entlastet aber haftungsrechtlich nicht, wenn an einem mit CE oder GS gekennzeichneten Produkt ein Unfall passiert, [2.13]. Sich gegen Haftungsfälle zu sichern, bedeutet immer noch eigenständig anhand von Risikobewertungen zu prüfen, welche weitergehende Sicherheitsvorkehrungen noch notwendig sind bzw. was ist noch mehr zu tun, als der Stand der Technik verlangt. Dies ist besonders bei allen Produkten wichtig, bei denen man bei lebensnaher Betrachtung davon ausgehen muß, daß sie in Hände von Laien oder Kindern gelangen können. Einhalten der in Normen festgehaltenen allgemein anerkannten Regeln der Technik ist aber oft strafrechtlich relevant. So verknüpft z. B. bei schweren Unfällen der § 323 des Strafgesetzbuches "Baugefährdung" Verstöße gegen allgemein anerkannte Regel der Technik mit strafrechtlichen Konsequenzen für jeden, der die Verletzung des Rechtsgutes zu verantworten hat.

2.4.2 Produktfehler Juristisch betrachtet, beginnt der Prozeß zur Herstellung eines jeden Produktes bereits mit seiner Konstruktion. Konstruktionsfehler. Die Maschinenrichtlinie verpflichtet alle Hersteller, die in ihr festgehaltenen Ziel-

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

vorstellungen zu verwirklichen. Zumindest müssen sie den Stand der Technik einhalten. Der Stand der Technik ist die Richtschnur und der Maßstab, nicht nur für die "berechtigterweise zu erwartende Sicherheit" im Sinne der Produkthaftung sondern auch für die Erfüllung der Sorgfalts- und Verkehrssicherheitspflichten im Sinne der zivilrechtlichen Haftung, [2.18]. Erfüllen Hersteller die grundsätzlichen Anforderungen nicht, so liegen bereits ursächliche Fehlerquellen für die Produktsicherheit vor. Schon deshalb ist es sinnvoll, die in der Richtlinie festgelegte Strategie des Konstruierens sicherheitsgerechter Maschinen - Beseitigung und Minimierung von Gefahren durch konstruktive Maßnahmen (unmittelbare Sicherheitstechnik) - Anwendung technischer Schutzmaßnahmen gegen nicht zu beseitigende Gefahren (mittelbare Sicherheitstechnik) - Unterrichtung der Benutzer über die noch verbleibenden Restgefahren (hinweisende Sicherheitstechnik) konsequent und systematisch umzusetzen. Auch die Anwendung des methodischen Konstruierens und konsequenter Einhaltung der Grundregeln eindeutig, einfach und sicher zu konstruieren, senkt die Möglichkeit von Konstruktionsfehlern wesentlich. Konstruktionsfehler treten nicht an einem einzelnen Produkt auf, sondern haften der ganzen Serie an. Konstruktionsfehler, wie z. B. Berechnungsfehler, Fehlkonstruktion sicherheitsrelevanter Teile, unwirksame Verkleidung von Gefahrstellen, konstruktionsbedingte Bedienungserschwerung, nicht zu Ende gedachte Entstör- und Wartungsvorgaben usw. ziehen oft das gerne als Entschuldigung benutzte "menschliches Versagen" nach sich. Dieser Begriff kommt häufig in Unfallberichten vor. Die Erfahrung zeigt, daß dem menschlichem Versagen ein technisches Versagen vorangegangen ist, das Benutzer versucht haben zu kompensieren und dabei Risiken auf sich genommen haben, um trotz technischer Unzulänglichkeiten ihre Arbeitsaufgabe zu erfüllen. Mit anderen Worten: Sie halfen der Maschine, sie bedankte sich dafür mit einem Unfall. Diese Verkettung sollten sich Konstrukteure bewußt machen. Viele Konstruktionsfehler lassen sich auf Entwicklungsfehler zurückführen. Bei diesen Fehlern ist für Haftungsfragen ausschlaggebend, welcher Stand der Sicherheitstechnik bei der Produktentwicklung herangezogen wurde.

Hersteller haften bei Entwicklungsfehlern nicht, wenn sie zum Entwicklungszeitpunkt nach dem Stand von Wissenschaft und Technik nicht erkannt werden konnten. Risiken aus diesen Fehlern hängen nicht von der Beurteilung des einzelnen Herstellers ab, sondern müssen generell anhand des jeweiligen Wissensstandes beurteilt werden. Die Gesellschaft muß bereit sein, solche Schäden als Tribut an die Grenzen der menschlichen Erkenntnisfähigkeit zu tragen. Fabrikationsfehler. Fabrikationsfehler sind meistens keine systematischen Fehler. Sie entstehen erst bei der Herstellung des Produkts und haften deshalb nur einzelnen Serienexemplaren an, nicht der ganzen Serie. Typische Beispiele sind sogenannte Ausreißer, z. B. versteckte Materialfehler (z. B. Gußfehler), Herstellungsfehler (z. B. überschrittene Maßtoleranzen) oder Montagefehler (z. B. Einbau defekter Dichtungen). Instruktionsfehler. Instruktionsfehler liegen dann vor, wenn Hersteller nicht alle für den sicheren Umgang mit dem Produkt erforderlichen Informationen an Benutzer weitergeben. Betriebsanleitungen sind Bestandteile des Produkts. Fehlerhafte Betriebsanleitungen sind Produktfehler im Sinne des Produkthaftungsgesetzes. Betriebsanleitungen müssen alle erforderlichen sicherheitsrelevanten Informationen und Instruktionen für die bestimmungsgemäße Verwendung des Produkts in allen seinen Lebensphasen enthalten. Betriebsanleitungen müssen Benutzern über etwaige Restrisiken informieren, die z. B. durch konstruktive Maßnahmen nicht vermieden oder ausreichend reduziert werden konnten und gegen die Schutzeinrichtungen nicht oder unvollständig wirksam sind. Betriebsanleitungen müssen auch auf bekannte und mögliche sachwidrige Verwendungen des Produkts hinweisen, d. h. auf Verwendungsmöglichkeiten, die von der Bezeichnung und Beschreibung der Maschine her billigerweise erwartet werden können oder die sich aus der Erfahrung des Herstellers bereits ergeben haben. Die Instruktionspflicht der Hersteller beschränkt sich nicht nur auf die Betriebsanleitung. Er muß auch den Benutzer der Maschine unmittelbar warnen, z. B. durch Anbringen von Warnschildern an der Maschine selbst, am besten in unmittelbaren Nähe einer möglichen Gefährdung. Oft unterschätzt, jedoch von großer Bedeutung, ist bei größeren Maschinen oder Anlagen das Rechtsinstrument der Abnahme: Unter Abnahme ist die Billigung des Arbeitsergebnisses des Herstellers durch den Auf-

2.4 Produkthaftungsgesetz

traggeber als im wesentlichen vertragsgerecht zu verstehen. Bei Abnahme bekannte Mängel stehen dem Auftraggeber nur zu, wenn er sie sich hierbei vorbehält. Die Abnahme kehrt die Beweislast um. Ab diesem Zeitpunkt muß der Auftraggeber etwaige Fehler beweisen, bis dahin der Hersteller seines Produkts.

2.4.3 Produktüberwachung Herstellerpflichten. Die nach Inverkehrbringen des Produkts vorgeschriebene Produktüberwachungspflicht setzt dort ein, wo nicht ausgeschlossen werden kann, daß bereits vorhandene Mängel eines Produkts erst nach dessen Inverkehrbringen offensichtlich werden. Die Marktbeobachtung der Produkte muß das systematische Sammeln und Auswerten von Informationen (Kulanzleistungen, Kunden- und Reparaturdienstberichte, Ersatzteilverbrauch, Beanstandungen, Schäden, Unfälle usw.) nach sich ziehen und zur Rückkopplung mit den Entwicklungs- und Konstruktionsabteilungen führen, Bild 2.4-4. Hersteller müssen in ihren Betrieben alle erforderlichen organisatorischen Maßnahmen treffen, damit sie nachträglich aufgetretenen Fehler erkennen und auf sie unter Wahrung des Grundsatzes der Verhältnismäßigkeit reagieren können. Je nach Schwere der Fehler können sich die notwendigen Maßnahmen hochschaukeln, mit einer Warnung beginnend, über einen Auslieferungsstopp bis zu Rückrufaktionen, die nicht nur kostenträchtig sondern auch meistens rufschädigend

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sind. Produktbeobachtung muß auch darauf ausgerichtet sein, sachwidrige, nichtbestimmungsgemäße Verwendungen aufzudecken. Die Verpflichtung, im Rahmen des Zumutbaren alle Gefahren abzustellen, die mit der Benutzung eines ausgelieferten fehlerhaften Produkts verbunden sind, besteht auch dann, wenn es zum Zeitpunkt der Herstellung geltenden normativen Festlegungen entsprochen hat. Normen, vor allem nichtharmonisierte, legen aufgrund der meist langen Entstehungsgeschichte nicht immer den aktuellen Stand der Technik, sondern meistens nur allgemein anerkannte Regeln der Technik und somit Minimalanforderungen fest. Es genügt daher nicht, Normen zu erfüllen, wenn die technische Entwicklung darüber hinausgegangen ist oder wenn sich beim Benutzen eines technischen Gerätes Gefahren gezeigt haben, die in Normen noch nicht berücksichtigt sind, [2.19]. Einhalten von Normen darf nicht als "Ruhekissen" gegen mögliche Haftungsansprüche aus Schädigungen der Produktbenutzer aufgefaßt werden. Nicht nur Hersteller, sondern auch alle Staaten des Europäischen Wirtschaftsraumes bzw. deren Behörden haben Beobachtungs- und Mitteilungspflichten. Staatliche Marktüberwachung. Bürger der Europäischen Union haben im gesamten Binnenmarkt Anspruch auf gleiches Sicherheitsniveau. Das europäische Recht weist daher allen Mitgliedsstaaten die Aufgabe zu, EG-Richtlinien korrekt umzusetzen und anzuwenden. Bei einem CE- gekennzeichneten Produkt, sollen

Bild 2.4-4 Produktbeobachtung

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2 Rechtliche Anforderungen an sicherheitsgerechte Produkte

Behörden vorerst von der Unbedenklichkeit ausgehen. Es erlaubt aber u. a. alle Mitgliedsstaaten mit Stichproben zu überprüfen, ob die in Verkehr gebrachten Produkte alle Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen erfüllen. Dieser Auftrag wird mit behördlichen Marktüberwachungsmaßnahmen realisiert, mit der Zielsetzung, sowohl den Arbeits-, Gesundheits- und Verbraucherschutz zu verbessern als auch für einen fairen Wettbewerb zu sorgen. Marktaufsichtsbehörden überprüfen, ob die in Verkehr gebrachten Produkte allen wesentlichen Anforderungen der anzuwendenden Richtlinien entsprechen und ob geeignete Schritte zur Behebung von Konformitätsmängeln eingeleitet oder gar Sanktionen ergriffen werden müssen. Um Unabhängigkeit und Objektivität der Marktüberwachung sicherzustellen, muß jeder Mitgliedsstaat diese Aufgaben nationalen Behörden übertragen. Die Gestaltung der dazu notwendigen Infrastruktur liegt in der Kompetenz eines jeden Staates. Die Marktaufsicht ist daher in jedem Mitgliedsstaat anders strukturiert. Es ist jedoch davon auszugehen, daß zukünftig die Marktüberwachung unter Ausnutzung aller zeitgemäßen digitalen Kommunikationsmöglichkeiten sowohl innerhalb der Mitgliedsstaaten als auch zwischen ihnen effektiv gestaltet sein wird. In Deutschland ist die Marktüberwachung zweigeteilt. Für Produkte, die unter die Maschinenrichtlinie und Niederspannungsrichtlinie fallen, liegt sie bei den Aufsichtsbehörden der zuständigen Landesministerien, bei Staatlichen Ämtern für Arbeitsschutz (Gewerbeaufsichtsämtern). Für die Überwachung der Einhaltung der Vorgaben der EMV-Richtlinie ist die bundesunmittelbare Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post in Mainz (Reg TP) zuständig. Das europäische Recht schließt systematische Marktkontrollen aus, eine Regelüberwachung ist nicht vorgesehen. Im harmonisierten Bereich und bei Arbeitsmitteln mit GS-Zeichen beschränken sich Überwachungsmaßnahmen auf Stichproben. Behörden müssen allerdings dann aktiv werden, sobald sie Hinweise auf konkrete Gefährdungen erhalten, z. B. durch Unfallanzeigen aus dem gewerblichen Bereich. Gewerbeaufsichtsämter haben das Recht, Verwaltungsakte zu erlassen, z. B. das Inverkehrbringen gefährlicher Produkte zu untersagen, deren Rückruf oder Sicherung anzuordnen und hoheitliche Warnungen auszusprechen. Zuwiderhandlungen gegen ihre Anordnungen können sie als Ordnungswidrigkeit mit Bußgeldern ahnden.

2.5 Zusammenfassung Die Verwirklichung des europäischen Binnenmarktes hat für Maschinenhersteller eine neue Rechtslage gebracht. Die EG-Maschinenrichtlinie und das sie in nationales Recht umsetzende Gerätesicherheitsgesetz (GSG) mit samt seinen Rechtsverordnungen dienen zwei Zwecken: Einerseits soll der innereuropäischer Binnenhandel davor geschützt werden, daß für Importartikel unter Berufung auf nichteingehaltene nationale Sicherheitsstandards das Inverkehrbringen untersagt werden kann. Andererseits soll gewährleistet werden, daß technische Arbeitsmittel und diesen gesetzlich gleichgestellten Gerätschaften und Gegenstände nicht in den Verkehr gebracht werden, ohne daß gewisse Sicherheitsanforderungen erfüllt sind. Bezogen auf die Sicherheit der Produkte erfolgte zwar kaum eine Verschärfung der durch nationale Gesetze, Vorschriften und Normen festgelegten Standards. Die privatrechtliche Verantwortung der Hersteller ist jedoch gewachsen, vor allem durch die hierzulande nicht übliche verschuldensunabhängige Haftung für Produktfehler und durch die Selbstzertifizierung, d. h. durch das in den meisten Fällen in eigener Verantwortung durchzuführende Bescheinigungsverfahren über die Konformität der Maschinen mit der EG-Maschinenrichtlinie einschließlich der CE-Kennzeichnung. Die von Herstellern zu erstellenden sicherheitsrelevanten Informationen in der Produktdokumentation, in der Betriebsanleitung und bei der Sicherheitskennzeichnung haben eine höhere rechtliche Gewichtung bekommen, als es bis jetzt in der deutschen Rechtsprechung üblich war. Weder die CE-Kennzeichnung noch das GS-Zeichen sagen etwas über die Gebrauchstauglichkeit oder technologische Qualität der Maschine aus. CE-Kennzeichnung ist auch nicht primär für Verbraucher bestimmt, sondern ist ein Verwaltungszeichen. Wenn auch die CE-Kennzeichnung und das mit ihr vorrausgehende Verfahren nicht beanspruchen, ein Qualitäts,- Sicherheits- oder Umweltschutzzeichen zu sein, als welches sie von vielen angesehen wird, hat die mit ihr signalisierte Konformität mit dem in der EG-Maschinenrichtlinie festgelegtem Sicherheitsniveau eine nicht zu unterschätzende rechtliche Bedeutung. Diese Aspekte wiegen um so schwerer, so lange davon ausgegangen werden muß, daß auf absehbare Zeit wegen der immer noch bemerkenswert großen Zahl unvollendeter Normungsvorhaben für viele Maschinen keine harmonisierten europäischen Produktnormen vorliegen werden. Trotzdem stehen Maschinenhersteller in der Pflicht,

2.5 Zusammenfassung

nur sicherheitsgerechte Produkte auf dem Markt zu bringen. Europäisches Recht bringt für Maschinenhersteller aber auch Vorteile. Obwohl Maschinenanwender selbstverständlich sichere Produkte fordern, sind sie nicht immer bereit, den für das sichere und damit auch hochwertigere Produkt den notwendigen höheren Preis "zu bezahlen". Hier sorgen europaweit geltenden Sicherheitsstandards für gleiche Wettbewerbsbedingungen und bauen so vermeintliche oder wirkliche Nachteile deutscher Hersteller gegenüber inner- und außereuropäischen Konkurrenten ab. Einhalten rechtlicher Vorgaben ist für die eigene Rechtssicherheit der Hersteller wichtig, allerdings nur gegen behördliche Interventionen. Haftungsrechtlich betrachtet, belegen eingehaltene Normen, daß sich Hersteller bemüht haben, sicherheitstechnische Anforderungen mit Mindeststandards zu erfüllen. Eine zivilrechtliche Haftung ist damit nicht ausgeschlossen. Deshalb ist es wichtig, den Stand der Wissenschaft und Technik zu beobachten und ihn in Konstruktionen einfließen zu lassen. Genauso wichtig ist aber auch, daß dem eigentlichen Entwickeln und Konstruieren eine ausführliche und redliche Analyse betrieblicher Anfor-

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derungen vorangeht, deren Ergebnisse in einer verbindlichen Anforderungsliste festgehalten werden. Andernfalls kann es passieren, daß Produkte oder Maschinen zwar formal und objektiv gesetzlichen Vorgaben entsprechen, trotzdem weder bedarfsgerecht noch sicherheitsgerecht sind. Derartige Maschinen bzw. die an ihnen getroffenen Sicherheitsmaßnamen werden nicht akzeptiert. Vielmehr bringen sie ihre Benutzer auf "Ideen", die meistens nicht im Sinne der Arbeitssicherheit sind. Sie können neue Gefährdungen heraufbeschwören, an die während des Konstruierens niemand gedacht hat. Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte oder Maschinen bedeutet daher mehr als das Einhalten von Vorschriften und anderer rechtlicher Vorgaben. Nachschlagen in Richtlinien und Normen sowie das abwehrende Fragen, "Wo steht das?" - um nur die allernötigsten, vom Gesetzsgeber geforderten Sicherheitsmaßnahmen widerwillig umsetzen zu müssen - können intensives Nachdenken über sicherheits- und menschengerechte aber trotzdem betriebstaugliche Lösungen und deren Verwirklichen niemals ersetzen. Das war, ist und bleibt immer noch die originäre Aufgabe kreativer Konstrukteure.

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3 Der Mensch im Arbeitssystem

Beim Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte und Maschinen verfolgt man das Ziel, gegenseitige funktionelle Beziehungen zwischen Menschen und technischer Umwelt so zu gestalten, daß weder Gesundheit noch Umwelt geschädigt werden. Um möglichst alle Aspekte beim Lösen dieser komplexen Aufgabe zu berücksichtigen, ist ein systemtheoretischer Ansatz vorteilhaft. Eine allgemeine Betrachtungsweise aller in Frage kommenden funktionellen Beziehungen zwischen dem Menschen und seiner technischen und natürlichen Umwelt liefert die Theorie des Arbeitssystems in Verbindung mit den in der Konstruktionswissenschaft angewendeten Methoden und den dort eingeführten Wirkgrößen Stoff, Energie und Information. Erst im Verbund mit allgemeinen Aussagen dieser theoretischen Betrachtungsweisen ist es möglich, die in der Praxis gewonnenen Erkenntnisse für das Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte zu abstrahieren, zu verallgemeinern und zu ordnen aber auch auf möglichst viele Anwendungen zu übertragen.

3.1 Arbeitssystem Beim Arbeiten wirkt der Mensch bewußt und zielgerichtet auf einen Arbeitsgegenstand ein, um ihn gemäß der vorgegebenen Aufgabe zu verändern. Geschah dies in den frühen Technisierungsstufen nahezu ohne bzw. nur mit einfachen Hilfsmitteln, so arbeitet man heute mit mannigfaltigen, meistens hochentwickelten komplizierten und komplexen Arbeitsmitteln (Apparaten, Geräten, Maschinen). Heute ist es kaum möglich, Produktionsaufgaben ohne Einsatz maschineller Einrichtungen zeitgemäß zu lösen. Zwischen den originären Grundkomponenten des Arbeitssystems MenschArbeitsgegenstand befindet sich jetzt, systemtechnisch betrachtet, eine dritte Komponente, die Maschine. Zu den gegenseitigen Wirkungen zwischen Arbeitsperson und Arbeitsgegenstand kommen noch Wirkungen zwischen Mensch und Maschine, sowie Wirkungen zwischen der Maschine und dem Arbeitsgegenstand hinzu. Diese drei Komponenten und ihre gegenseitigen Beziehungen bilden die Grundstruktur und den Kern eines jeden Arbeitssystems, Bild 3.1-1.

Bild 3.1-1 Grundstruktur des Arbeitssystems

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3 Der Mensch im Arbeitssystem

In der Grundstruktur des Arbeitssystems lassen sich formal zwei funktionelle Bereiche unterscheiden: Wirkbereich und Arbeitsbereich. Der Wirkbereich des Arbeitssystems befindet sich zwischen Maschine und Arbeitsgegenstand. Im Wirkbereich ändern Werkzeuge der Maschine unter Ausnutzung bekannter physikalischer oder chemischer Effekte das Produkt im Sinne der vorgegebenen Arbeitsaufgabe. Sensoren erfassen dort die erfolgten Änderungen und leiten gewonnene Informationen an bzw. in die Maschine weiter. Maschinen werden so konstruiert, daß sie zur Erfüllung einer gewünschten Arbeitsaufgabe die dazu notwendigen technologischen Gesamtfunktionen im Wirkbereich realisieren. Arbeitsbereich ist primär der geometrische und funktionelle Bereich der Maschine, auf den sich alle Aktivitäten der Arbeitspersonen während der Nutzung, d. h. im Normalbertrieb der Maschine beziehen, um mit der Maschine die gestellte Arbeitsaufgabe erfüllen zu können. Über seine Funktionselemente geben sie z. B. Befehle mit Bedienteilen ein und entnehmen aus Anzeigern prozeßrelevante Informationen. Zum Arbeitsbereich gehören auch Funktionselemente, die zum

Bild 3.1-2 Umgebung und Umwelt der Arbeitssysteme

Reinigen, Entstören, Rüsten und Warten usw. außerhalb der eigentlichen Nutzung, im Sonderbetrieb der Maschine erreicht werden müssen. Dort, wo sich Arbeits- und Wirkbereich räumlich und zeitlich überschneiden, dürfen die im Wirkbereich bewußt genutzten physikalischen oder chemischen Effekte niemanden gefährden, weder Personen die mit oder an der Maschine arbeiten, noch jene, die sich in der Nähe der Maschine aufhalten. Vor allem dann nicht, wenn ein unmittelbares Zusammenwirken zwischen der Arbeitsperson und dem Arbeitsgegenstand noch möglich oder gar notwendig ist. Arbeitssysteme existieren nicht für sich allein, sondern sind untereinander funktionell verbunden und in eine betriebliche Umgebung integriert. Betriebliche Einheiten agieren wiederum in einer wirtschaftlichen, gesellschaftliche und natürlichen Umwelt, Bild 3.1-2. Arbeitssysteme sind demnach über ihre pragmatisch festgelegten Systemgrenzen sowohl mit der unmittelbaren Umgebung als auch der Umwelt über Eingangsund Ausgangsgrößen verbunden. Arbeitssysteme wirken sowohl auf andere Arbeitssysteme als auch auf die Umgebung und Umwelt ein. Umwelt und Umgebung

3.1 Arbeitssystem

wirken durch die Systemgrenzen hindurch auf Arbeitssysteme ein. Bei Arbeitssystemen mit stationären Maschinen, wie z. B. Druckmaschinen oder Werkzeugmaschinen werden betriebliche Umgebungseinflüsse dominieren. Bei Arbeitssystemen mit mobilen Maschinen, wie z. B. Erdbaumaschinen oder Maschinen der Land- und Forstwirtschaft werden unmittelbare Einflüsse aus der Umwelt und auf die Umwelt eine wichtige Rolle spielen, da z. B. mit bodenbearbeitenden Maschinen Teile der Umwelt als Arbeitsgegenstand bearbeitet und verändert werden. Arbeiten mit oder an Maschinen erfordert zielgerichtete Handlungen und Tätigkeiten. Maschinenbenutzer müssen z. B. Bedienteile betätigen, Gegenstände bewegen, an bestimmte Stellen der Maschinen sicher gelangen können, sich festhalten können, Vorgänge beobachten oder Informationen aufnehmen und verarbeiten können usw. Alle diese Aktivitäten stellen eine objektive Belastung dar, die bei konkreten Personen zu individuell unterschiedlichen Beanspruchungen führen, [3.1]. Ob eine Tätigkeit (für alle Menschen objektiv gleiche Belastung) für ein Individuum ausführbar, erträglich, zumutbar oder unzumutbar ist, hängt vor allem von seiner konkreten, subjektiven Beanspruchung ab. Beim Konstruieren und Gestalten von Maschinen werden technische, d. h. geometrische, stoffliche, energetische und informationstechnische Größen und Abläufe festgelegt. Maschinen weisen dann zahlreiche meßbare technische Parameter auf. Aber auch Menschen haben "technische" Eigenschaften. Im Vergleich zu technischen Systemen bewegen sich die den Menschen charakterisierenden Kenngrößen mit ihren Werten in relativ engen Grenzen. Konstrukteure müssen sich immer bewußt machen, daß der Mensch als Gattung und jede Person als Individuum eine Anhäufung von Variablen ist, die dazu noch inter- und intraindividuellen Streuungen unterliegen. Kenngrößen streuen einerseits aufgrund naturgegebener Individualität eines jeden Einzelnen nicht nur von Person zu Person (interindividuelle Streuung), sondern sie ändern sich bei Individuen im Laufe ihres Lebens (intraindividuelle Streuung). Im jungen Erwachsenenalter erreichen praktisch alle physiologischen Parameter ihre höchsten, im ganzen Leben erreichbaren Werte. Ab 30 verschlechtern sie sich mit zunehmendem Alter, einmal durch Krankheiten bedingt aber auch durch Verschleißerscheinungen und den allgemeinen körperlichen und geistigen Rückbau, [3.2].

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Sollen Produkte, Maschinen und Abläufe menschengerecht ausgeführt sein, müssen sie mit den, diesmal von Natur aus vorgegebenen technischen, geometrischen, stofflichen, energetischen und informationstechnischen Eigenschaften der Menschen in Einklang gebracht werden, Bild 3.1-3.

Bild 3.1-3 Technische Eigenschaften des Menschen

Beim Anpassen von Maschinen an Menschen darf man sich weder an feste, nur für eine bestimmte Person gültige Werte oder gar an durchschnittliche Werte halten. Eine Maschine oder ein Arbeitsplatz, der Maßgeschneidert auf eine konkrete Person abgestimmt ist, wird sich wahrscheinlich für eine andere Person genauso katastrophal auswirken, wie Maschinen oder der Arbeitsplätze, die an einen "durchschnittlichen" Menschen angepasst sind. Deshalb müssen alle menschenbezogene Kenngrößen mit ihren Streuungen berücksichtigt werden. Dieses Postulat ist einer der wichtigsten Grundsätze für das Gestalten menschengerechter Arbeitsplätze, Maschinen und Produkte. Alle menschenbezogene Einflußfaktoren im Sinne technischer Eigenschaften müssen beim methodischen Entwickeln und Gestalten einer menschengerechten Technik als determinierende Größen, d. h. als feste Forderungen in Anforderungslisten für das zu konstruierende Produkt aufgenommen werden. Beispiele für die wichtigsten charakteristischen "technischen" Parameter der Menschen sind im Bild 3.1-4 aufgeführt.

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3 Der Mensch im Arbeitssystem

Bild 3.1-4 Charakteristische "technische" Parameter des Menschen

Die getroffene Aufteilung technischer Eigenschaften der Menschen ist zwar methodisch sinnvoll, darf aber nicht dazu verleiten, beim konkreten Gestalten sicherheits- und ergonomiegerechter Maschinen beide Aspekte getrennt zu betrachten und zu behandeln. Die Parameterbereiche Geometrie, Energie und Information berühren vornehmlich ergonomische Fragestellungen; Festigkeitsparameter tangieren hauptsächlich sicherheitstechnische Aspekte der zu gestaltenden Maschinen bzw. Arbeitssysteme. Sowohl ergonomische als auch sicherheitstechnische Gestaltungsbereiche beeinflussen sich gegenseitig, meistens im Sinne einer Synergie, wenn auch nicht immer zwingend. So kann sich die in der Ergonomie grundsätzlich positiv aufgefaßte Erreichbarkeit, z. B. von Bedienteilen, negativ auswirken, wenn sie sich auf Gefahrstellen bezieht. Andererseits müssen z. B. beim Festlegen der Abmessungen von Schutzeinrichtungen anthropometrische Gegebenheiten der Bevölkerung genauso berücksichtigt werden, wie die zum Öffnen und Schließen von Schutzeinrichtungen benötigten Körperkräfte oder Wahrnehmungsgrenzen des Gesichtssinns beim Durch-

blicken durch Schutzeinrichtungen, um Prozesse zu beobachten usw. Ergonomiegerecht gestaltete Schutzeinrichtungen beeinflussen entscheidend deren Akzeptanz und somit die Sicherheit der zu schützenden Personen. Konstrukteure müssen sowohl den Arbeits- als auch den Wirkbereich funktionell abgrenzen und menschengerecht gestalten. Der Arbeitsbereich muß natürlichen Kenngrößen konkreter Personen angepaßt sein. Das ist die Aufgabe des ergonomiegerechten Konstruierens. Im technologisch notwendigen Arbeits- und Wirkbereich dürfen sich Maschinenfunktionen mit ihren Gefährdungen nicht auf Personen auswirken. Das ist die Aufgabe des sicherheitsgerechten Konstruierens. Um Mißverständnissen vorzubeugen: Es geht nicht darum, Arbeitssysteme so zu gestalten, daß Arbeitende unterfordert oder gar geschont werden, sondern darum, daß sie keinen schädigenden Wirkungen ausgesetzt werden. Die durch die Konstruktion von Maschinen bzw. durch die Gestaltung von Arbeitssystemen festgelegten Arbeitsbedingungen können sich förderlich, neutral oder schädigend auswirken. Werden Maschinen nicht menschengerecht gestaltet, sind arbeitsbedingte Gesundheitsgefährdungen nicht ausgeschlossen. Sie haben nicht nur Folgen für Arbeitende, sondern nicht selten auch für Hersteller. Sie beginnen mit einem schlechten Image und reichen bis zu behördlichen Auflagen. Arbeitsbedingungen, die zu einer normalen Ermüdung führen, verursacht durch die für die Arbeit notwendige Vorausgabe physischer und psychischer Kräfte, gelten nicht als schädigend. Belastungen gelten erst dann als schädigend, wenn sie arbeitsbedingte Gesundheitsgefahren hervorrufen. Sie können als plötzlich auftretende, von außen einwirkende, körperschädigende Ereignisse (Unfälle bzw. durch sie entstehende Verletzungen) auftreten oder sich allmählich als Krankheiten manifestieren. Nur ein Teil arbeitsbedingter Erkrankungen wird im Sinne der Sozialversicherung als entschädigungsfähige Berufskrankheiten anerkannt. Damit eine Erkrankung als Berufskrankheit anerkannt werden kann, muß die versicherte Arbeitstätigkeit die Ursache für die schädigende Einwirkung sein, die Einwirkung wiederum muß ursächlich für die Erkrankung sein und die Erkrankung muß in der Liste ´Anlage 1 zur Berufskrankheiten-Verordnung´ [3.3] aufgeführt sein. Diese Liste enthält ausschließlich solche Erkrankungen durch gefährliche Einwirkungen, denen bestimmte Personengruppen durch ihre Arbeit in erheblich höherem Maße ausgesetzt sind als die übrige Bevölkerung.

3.2 Funktionelle Systeme von Maschinen

Viele durch ungünstige Arbeitsbedingungen hervorgerufene Erkrankungen werden weder als Berufskrankheit noch als Unfall anerkannt; sie gehen in das allgemeine Krankheitsgeschehen ein, Bild 3.1-5. Fazit: Maschinen und Produkte sind dann menschengerecht gestaltet, wenn sie eine humane Produktivität gewährleisten, d. h. wenn beim Umgang mit ihnen in allen ihren Lebensphasen sich Menschen weder Unfällen (plötzlich auftretenden Körperschäden) aussetzen noch längerfristig auftretende Gesundheitsschädigungen durch mangelnde ergonomische Anpassung oder gar eine Berufskrankheit erleiden. In den Händen der Konstrukteure liegt nicht nur die Verantwortung für die funktionsgerechte Auslegung der Maschinen gemäß den in der Anforderungsliste festgelegten Vorgaben, sondern auch für die körperliche Unversehrtheit späterer Maschinenbenutzer.

Bild 3.1-5 Arbeitsbedingte Gefährdungen

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3.2 Funktionelle Systeme von Maschinen Maschine ist eine der drei bestimmenden Komponenten des Arbeitssystems. Sie ist ein technisches Gebilde, in dem Stoff, Energieund Informationen gespeichert, geleitet, umgeformt, gewandelt oder verknüpft werden, gemäß ihrer technologischen Funktion [3.4]. Eine andere Definition enthält die EG-Maschinenrichtlinie [3.5]: Eine Maschine ist eine Gesamtheit von miteinander verbundenen Teilen oder Vorrichtungen, von denen mindestens eins beweglich ist, sowie gegebenenfalls von Antriebselementen, Steuer- und Energiekreisen usw., die für eine bestimmte Anwendung, wie die Verarbeitung, die Behandlung, die Fortbewegung und die Aufbereitung eines Werkstoffs zusammengefügt sind. Maschinen setzen sich demnach aus mehreren unterscheidbaren und beschreibbaren Baugruppen zusammen, zwischen denen logische Beziehungen und Strukturen bestehen, also aus Systemen, die untereinander funktionell gekoppelt sind. Die Systeme erfüllen konkrete technische Teilfunktionen. Erst ihr Zusammenwirken ermöglicht die Gesamtfunktion der Maschine, Bild 3.2-1. Baugruppen des statischen (tragenden) Systems nehmen Kräfte, Schwingungen und Verformungen auf. Sie stehen für den mechanischen Zusammenhalt der Maschine und sorgen für ihre statische Stabilität. Das statische System bestimmt die Abmessungen der Maschine. Mit ihm sind alle übrigen Systeme der Maschine mittelbar oder unmittelbar mechanisch verbunden und funktionell gekoppelt. Das statische System (Gehäuse, Rahmen, Tragwerk) muß auch Freiräume und Volumina aufweisen, die ständig oder Teilweise zum Stoff-, Energie- und Informationsfluß benötigt werden: von Durchführungen für Kabel und Energieketten über Werkstückkanäle bzw. -zuführungen bis zu ergonomischen Freiräumen, wie Sichträume, Greifräume, Beinräume usw., [3.6]. Das kinematische System (Bewegungssystem) gewährleistet Bewegungen und Führung bewegter Teile der Maschine, der Werkzeuge bzw. Bewegungen mobiler Maschinen. Es wandelt Informationen in kinematische Größen (Positionen, Weglängen, Geschwindigkeiten) mit Hilfe von Energie und Informationen um. Das Bewegungssystem umfaßt auch Baugruppen, die Relativbewegungen zwischen Werkzeugen und Werkstück sowie Relativbewegungen der Maschine zur Umgebung ermöglichen. Das energetische System (Antriebssystem) versorgt alle Systeme mit den für die Arbeitsaufgabe notwendi-

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3 Der Mensch im Arbeitssystem

Bild 3.2-1 Funktionelle Systeme von Maschinen

gen Energiearten und -mengen. Es umfaßt sowohl stoffliche Energieträger als auch Baugruppen zur Zufuhr, Speicherung, Verteilung, Übertragung und Umwandlung von Energien. Sie kommen aus internen und externen Energiequellen. Auch die von biochemischer Energie gespeiste Muskelkraft kann eine Energiequelle für Maschinen und Geräte sein. Das Informationssystem versorgt alle Systeme mit den für die Steuerung, Regelung und Optimierung des Arbeitsprozesses erforderlichen Informationen. Es verarbeitet, leitet und speichert Informationen, stellt sie zum richtigen Zeitpunkt allen anderen Systemen zur Verfügung, überwacht die Einhaltung bestimmter Zustände und Abläufe und zeigt deren Verlauf und Ergebnisse dem Menschen an. In letzter Zeit ist der Trend zur konsequenten Trennung zwischen Information und der physikalischen Funktion, die an bestimmte Bauteile anderer Maschinensysteme gebunden ist, unverkennbar. Zum Wirkorgansystem (Werkzeugsystem) gehören Baugruppen, die auf den Arbeitsgegenstand einwirken und ihn verändern. Es umfaßt neben den eigentlichen Wirkorganen, sprich Werkzeugen, auch Baugruppen zur Speicherung, Bewegung, Aufnahme, Fixierung und Entnahme der Werkzeuge. Werkzeuge bewirken mit durch Informationen gesteuerten Relativbewegun-

gen und Energieeinwirkungen beim Arbeitsgegenstand die Bildung oder Änderungen seiner Form bzw. seiner Lage, seiner Stoffeigenschaften usw. Baugruppen des Arbeitsgegenstandsystems (Werkstücksystems) gewährleisten, daß der Arbeitsgegenstand den Wirkorganen (Werkzeugen) in einem prozeßgerechten Zustand zur Verfügung gestellt wird und als Produkt die Maschine verläßt. Es umfaßt alle Baugruppen zur Speicherung, Bewegung, Aufnahme, Fixierung und Entnahme des Arbeitsgegenstands und ist unmittelbar mit dem Wirkbereich des Arbeitssystems funktionell verknüpft. Im Bild 3.2-2 ist ein Schablonendrucker für Leiterplatten dargestellt und seine typischen Bauteile bzw. Baugruppen den funktionellen Systemen und den drei Gestaltungsbereichen beispielhaft zugeordnet. Zur Technologie: Diese Maschinen sind meistens ein Teil verketteter Produktionslinien und dienen zum maßgenauen Auftragen von Lotpasten auf Leiterplatten. Die Leiterplatten durchlaufen die Maschine quer zur Bedienungsseite. Um Verformungen der Leiterplatten beim Auftragen der Lotpaste entgegenzuwirken, werden magnetisch fixierbare Auflagepunkte softwaregesteuert positioniert. Leiterplatten werden vor dem Beschichten fixiert und mit Hilfe eines Kamerasystems und Aktoren automatisch exakt an Passermar-

3.2 Funktionelle Systeme von Maschinen

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Bild 3.2-2 Funktionelle Systeme eines Schablonendruckers zu genauen Auftragen der Lötpaste auf Leiterplatten

ken ausgerichtet. Zum Auftragen drückt eines der alternativ einsetzbaren Beschichtungssysteme (Rakel, Pendeldruckknopf) die genau dosierte Menge Lotpaste durch die Freiräume einer auswechselbaren Schablone auf die Leiterplatte. Alle Beschichtungssysteme bewegen sich translatorisch in Führungen. Ein automatischer, mit separatem Antrieb ausgerüsteter Schablonenreiniger beseitigt bei Bedarf Verschmutzungen von der Unterseite der Schablone. Zum Arbeitsbereich gehören mehrere Bedienteile, eine Tastatur, Maus, ein Bildschirm und optische Signalgeber. Eingriffe in den Prozeß erfolgen über eine

bedienungsfreundliche Bildschirmoberfläche. Der gesamte Wirkbereich ist mit schwenkbaren, elektrisch verriegelten Verkleidungen gesichert (Schutzbereich). Die technische bzw. technologische Aufgabe einer Maschine gilt vordergründig als gelöst, wenn alle funktionellen Systeme so gestaltet und verknüpft sind, daß die Maschine Arbeitsgegenstände bzw. Produkte in der vorgegebenen Stückzahl, Geschwindigkeit, Toleranz, Qualität, Reproduzierbarkeit usw. herstellt. Dabei wird jedoch oft übersehen, daß die Maschine ihre volle Leistungsfähigkeit nur dann entwickeln kann, wenn sie samt ihren funktionellen Systemen mit den

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3 Der Mensch im Arbeitssystem

von Natur gegebenen Eigenschaften des Menschen harmonisiert ist. Deshalb ist im Sinne der Zielvorgabe des Arbeitssystems, optimale Produktivität unter humanen Bedingungen zu erreichen, neben der rein technisch-funktionellen noch eine menschbezogene Betrachtungsweise der Maschinen unbedingt notwendig. Die Einbindung des Menschen hängt von der jeweiligen Technisierungsstufe des Arbeitssystems ab.

3.2.1 Technisierungsstufe Die Technisierungsstufe spiegelt vordergründig wieder, welche technischen Mittel zum Bewältigen einer Arbeitsaufgabe herangezogen werden, aber auch welche Teilfunktionen Menschen im Arbeitssystem übernehmen müssen, Bild 3.2-3. Rein manuelle Tätigkeiten haben die niedrigste Technisierungsstufe. Menschen erledigen eine Arbeitsaufgabe ohne technische Hilfsmittel. Sie übernehmen mit ihrem Körper alle Funktionen eines Arbeitsmittels und somit auch die Funktionen aller Systeme, vom tragenden System bis zum Informationssystem. Skelett und Muskulatur müssen Gewichts- und Reaktionskräfte aufnehmen (Funktion des statischen Systems), Arme, Hände und Finger halten das Produkt (Arbeitsgegenstandsystem), führen zugleich Wirkbewegungen aus (Aufgabe des kinematischen Systems und des Werkzeugsystems), um das Produkt gemäß der Arbeitsaufgabe zu verändern. Die von Natur gegebenen Werkzeuge (Hände) werden durch Muskelkräfte (Energiesystem) bewegt und durch die im zentralen Nervensystem verarbeitete Sinneswahrnehmungen und dadurch hervorgerufenen Handlungen koordiniert (Informationssystem). Mit fortschreitender technischer Entwicklung übernahmen Maschinen mit ihren funktionellen Systemen immer mehr Teilaufgaben, die vorher Menschen verrichten mußten. Maschinen bzw. ihre Systeme haben immer mehr Funktionen den Menschen abgenommen und sie von anstrengender körperlicher Arbeit befreit, mit den Aufgaben des statischen Systems beginnend (Haltearbeit) bis zu den informationstechnischen Aufgaben in automatisierten Arbeitssystemen. Ihre Aufgaben haben sich zu informationsverarbeitenden Tätigkeiten verschoben. Diese Entwicklung ist noch nicht abgeschlossen. In vielen heutigen Arbeitssystemen müssen Menschen neben relativ einfachen, routinemäßigen informationsverarbeitenden Aufgaben auch Aufgaben in höheren Entscheidungsebenen übernehmen.

Spektakuläre Unfälle und Störfälle der letzten Zeit deuten darauf hin, daß das Wissen über die naturgesetzmäßigen Wirkungen und Ursachen der Prozesse und deren Auswirkungen allmählich zum reinen Bedienungswissen abgeflacht ist, das man durch Eingliedern in festgelegte Arbeitsabläufe erwirbt. Wegen der Tragweite eventueller Fehlentscheidungen in kritischen Phasen, die oft in vom Prozeßgeschehen räumlich entfernten Ebenen getroffen werden, ist die Bedeutung der Menschen als funktionelles Element des Arbeitssystems eher gewachsen und nicht gesunken, wie man aufgrund der verbliebenen geringeren Anzahl der Entscheidungen und Handlungen in hochtechnisierten Arbeitssystemen vermuten könnte. Dies gilt besonders für aufkommende oder bereits eingetretene kritische Zustände oder Störungen! In frühen Technisierungsstufen war das Gefährdungspotential für Menschen relativ gering. Durch die von Natur aus beschränkte mechanische Leistungsfähigkeit der Menschen konnten die auf Körper einwirkenden Energiedichten niemals die heute üblichen Größenordnungen der Körper- und Umweltgefährdungen erreichen. Einbinden von Arbeitspersonen in jeweilige Teilfunktionen der Maschine ist in der EG-Maschinenrichtlinie beim Festlegen des Gefährdungspotentials und der mit ihm verbundenen Modalitäten des Zertifizierungsverfahrens eindeutig festgelegt. Die EG-Maschinenrichtlinie unterscheidet hierbei normales und hohes Gefährdungspotential. Ein besonders hohes Gefährdungspotential ist vor allem dann vorhanden, wenn Maschinen mit bewegten Werkzeugen spanlos oder spanabhebend fasrige organische Werkstoffe bearbeiten oder verändern, deren physikalischen Parameter denen des menschlichen Gewebes entsprechen und die Werkstückbeschickung, Werkstückbewegung (Vorschub) oder Werkstückentnahme manuell erfolgen. Arbeitspersonen übernehmen dann teilweise Aufgaben des Arbeitsgegenstandsystems und gelangen somit unmittelbar in den Wirkbereich der Maschine. Hier besteht das Risiko, daß Werkzeuge die ihnen zugedachten technologischen Operationen am Menschen ausführen. Das führt unweigerlich zu schwersten Verletzungen. Der Anhang IV der EG-Maschinenrichtlinie listet abschließend Maschinen mit besonders hohem Gefährdungspotential auf. Die Übereinstimmung der getroffenen Sicherheitsmaßnahmen mit den dort getroffenen Vorgaben darf nicht der Hersteller feststellen, sondern muß im Rahmen einer Baumusterprüfung von einer zugelassenen Stelle erfolgen.

3.2 Funktionelle Systeme von Maschinen

Bild 3.2-3 Aufgabenteilung zwischen Menschen und Maschine in unterschiedlich entwickelten Arbeitssytemen [3.7]

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3 Der Mensch im Arbeitssystem

3.2.2 Äußere Funktionselemente von Maschinen Betrachtet man in der Struktur des Arbeitssystems das zielgerichtete Zusammenwirken der Menschen mit Maschinen im Arbeits- und Wirkbereich, lassen sich vorerst zwei äußere funktionelle Bereiche unterscheiden: Wahrnehmungsbereich und Handlungsbereich. Aus dem Wahrnehmungsbereich strömen Informationen über die Wirkungen und Zustände der Maschine und des Prozesses auf die Menschen zu, die sie mittelbar mit Anzeigern oder unmittelbar mit seinen Sinnen wahrnehmen. Auf den Handlungsbereich der Maschine richten sich alle zielbewußten Aktivitäten der Menschen, die für das Erfüllen der Arbeitsaufgabe mit der Maschine notwendig sind. Sowohl im Wahrnehmungs- als auch im Handlungsbereich können Gefährdungen vorkommen. Vor allem dann, wenn der Arbeitsbereich der Maschine mit ihrem Wirkungsbereich räumlich und funktionell zusammenfällt. Deshalb muß ein dritter Bereich, der Schutzbereich, mit seinen Baugruppen allen potentiellen Gefährdungen entgegenwirken, um die körperliche Unversehrtheit aller, d. h. sowohl der Arbeitspersonen als auch Dritter zu gewährleisten, Bild 3.2-4.

Bild 3.2-4 Wahrnehmungs-, Handlungs- und Schutzbereich

Jeder dieser Bereiche hat äußere Funktionselemente, mit denen Menschen unmittelbar in Kontakt kommen. Sie sind im weitesten Sinne Maschinenelemente. Nicht

nur weil sie Teile der Maschine sind, sondern weil sie physikalische Funktionen im Rahmen des Stoff-, Energie- und Informationsflusses innerhalb und außerhalb der Maschine übernehmen. Am Beispiel einer Planschneidemaschine, einer in der Papierverarbeitung weitverbreiteten Maschine, sollen die funktionellen Bereiche des Arbeitssystems und der Maschine erläutert werden, Bild 3.2-5. Planschneidemaschinen werden zum formatgenauen Schneiden von Papierstapeln oder ähnlichen bogenförmigen Materialien benutzt. Sie bestehen aus einem Ständer 1 und einem Tisch 2, den ein Joch 3 überspannt. Der Papierschneider legt das Schnittgut 4 von Hand auf den Tisch unter das Joch. Der z. B. mit einer Gewindespindel bewegter Sattel 5 schiebt das Schnittgut maßgenau unter die senkrechte Messerebene. Die Sattelbewegung geschieht entweder automatisch gemäß vorher eingegebenen Schnittfolge oder wird manuell mit einem Bedienteil von der Frontseite der Maschine ausgelöst. Aus dem Joch bewegen sich der Preßbalken 6 und der Messerbalken 7, der das extrem scharfe Messer 8 trägt, zum Schneiden heraus und tauchen danach in das Joch wieder ein. Die tabellarische Darstellung im Bild 3.2-6 gibt, wie eine Partitur, die zeitliche und funktionelle Ablauffolge des Schneidens ähnlich in einem Harmonogramm nach [3.8] wieder. Im Kopf der Tabelle sind der Arbeits- und Wirkbereiche der Planschneidemaschine sowie deren äußeren Funktionselemente schematisch dargestellt. Jedes Funktionselement steht im Kopf einer Spalte, in der die mit ihm auszuführenden Tätigkeiten aufgezeichnet werden. Für die einzelnen Schritte des Papierschneidens sind die Zeilen der Tabelle vorgesehen. Die zum Aktivieren der Funktionselemente benutzten Gliedmaßen sind schematisch in Sechsecke eingezeichnet. Ihre senkrecht orientierten Spitzen symbolisieren den Anfang und das Ende der Aktivierung, der parallele Zwischenteil deren Dauer. Die Zeitachse ist in dieser Darstellung senkrecht ausgerichtet. Das Schneiden eines Papierstapels läuft wie folgt ab: Nach dem manuellen Auflegen des Papierstapels 4 und dessen Positionieren mit dem Sattel 5 kann der Papierschneider durch das Betätigen des Pedals 10 den Preßbalken 6, der unmittelbar hinter dem Messer 8 angeordnet ist, kontrolliert mit gefahrlos geringer Kraft und Geschwindigkeit herablassen, um zu überprüfen, wo die Schnittkante auf dem Papierstapel verlaufen wird (Schnittandeuten). Nach dem Loslassen des Pedals kehrt der Preßbalken selbsttätig in seine Ausgangslage nach oben zurück. Das eigentliche Schneiden wird mit der Zweihandschaltung 11 ausgelöst. Der Preßbalken 6 senkt sich

3.2 Funktionelle Systeme von Maschinen

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Bild 3.2-5 Wahrnehmungs-, Handlungs- und Schutzbereich am Beispiel einer Planschneidemaschine

jetzt mit erheblicher Kraft unmittelbar vor dem Schnitt, um den Stapel und seine einzelnen Blätter zu fixieren, damit das ihm nachfolgende Messer einen genauen und sauberen Schnitt ausführen kann. Der über eine kinematische Kette hydraulisch angetriebene Messerbalken 7 bzw. das von ihm getragene Messer 8 bewegen sich danach gegen das Schnittgut, das mit den Sattel 5 genau zur Schnittkante auf dem Tisch positioniert wurde. Das Messer setzt auf eine Ecke des Stapels auf und durchschneidet ihn mit einer ziehenden Bogenbewegung. Das Messer zerteilt nicht nur das Schnittgut sondern trennt mit seiner Keilform auch das abgeschnittene Material nach vorne ab, wo der Papierschneider die Abschnitte nach beendigen des Schnittes von Hand entfernt. In der tiefsten Stellung taucht das Messer geringfügig in die Schneidleiste aus Kunststoff 9 ein, um auch den untersten Papierbogen des Stapels durchzutrennen. Das Messer kehrt danach selbsttätig in die Ausgangsposition nach oben zurück, gefolgt vom nacheilenden Preßbalken. Somit ist die sehr scharfe Messerschneide jederzeit vom Preßbalken verdeckt und gegen zufälliges Berühren von vorne gesichert. Während der Absenkbewegung des Messers muß der Papierschneider synchron mit beiden Händen die Zweihandschaltung gedrückt halten, damit sie während der gefahrbringenden Messerbewegung an einen sicheren Ort gebunden

sind. Läßt er nur einen der Knöpfe während des Schneidens los, hält der Vorgang abrupt an, Messer und Preßbalken bleiben stehen. Nach regulärem Ablauf des Schnittvorgangs kehren beide Werkzeuge in ihre Ausgangslagen so zurück, daß der Preßbalken jetzt dem Messer nacheilt und es somit gegen Zugriff sichert. Nach jedem Schnitt greift der Papierschneider unter das Messer und unter den Preßbalken, um den Stapel für den nächsten Schnitt zurechtzurücken. Damit gelangen seine Hände regelmäßig unter diese beiden (nicht aktiven) Werkzeuge. Der Wirkbereich der Planschneidemaschine, d. h. der räumliche Bereich, in dem ihre Werkzeuge (Sattel, Preßbalken und Messer) auf das Schnittgut einwirken, erstreckt sich auf die ganze Fläche des Maschinentisches. Der Arbeitsbereich der Planschneidemaschine, in dem sich der Papierschneider während des Normalbetriebs überwiegend aufhält um mit ihr zu arbeiten, befindet sich auf der Frontseite der Maschine. Der Wahrnehmungsbereich umfaßt nicht nur diverse Leuchtmelder, Anzeigegeräte oder Bildschirme, sondern auch die unmittelbar einsehbare Messerebene. Zum Handlungsbereich gehören nicht nur Bedienteile zum Ein- und Ausschalten der Maschine und zum Steuern der Sattelbewegung bzw. zum gefühlvollen

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3 Der Mensch im Arbeitssystem

Bild 3.2-6 Betätigungsabfolge beim Schneiden mit einer Planschneidemaschine (Harmonogramm nach [3.8])

3.2 Funktionelle Systeme von Maschinen

Absenken des Preßbalkens durch Betätigen des Pedals, um Schnitte anzudeuten, sondern auch die Tischebene, auf der der Papierschneider mit dem Schnittgut hantiert. Äußere Funktionselemente auf der Rückseite der Maschine, z. B. der Exzenterhebel für den Messerbalken 12, werden zwar beim eigentlichen Schnittvorgang nicht betätigt, werden aber für Rüstarbeiten benötigt. Sie liegen frei zugänglich auf der Maschinenrückseite, d. h. im Verkehrsbereich der Maschine. Der Wirkbereich mit seinem hydraulisch und mechanisch bewegten Messer, seinem Preßbalken und dem mechanisch bewegten Sattel fällt vollständig mit dem Arbeitsbereich und dem frei zugänglichen Verkehrsbereich räumlich deckungsgleich zusammen. Da der Papierschneider darüber hinaus verfahrensbedingt sehr häufig in die Messerebene greifen muß, um z. B. das Schnittgut zurecht zu rücken oder Papierschnipsel zu entfernen, müssen die Baugruppen des Schutzbereichs - der Lichtvorhang, die Zweihandschaltung samt nachgeordneter Steuerung sowie die Verkleidung an der Rückseite der Maschine - den gesamten Wirkbereich vollständig und zuverlässig sichern.

3.2.3 Typologie der äußeren Funktionselemente Maschinen und ihre Systeme werden zweckgebunden für konkrete Aufgaben konstruiert. Um sie zu erfüllen, benötigen Maschinen zwar unterschiedlich ausgeprägte Werkzeuge. Alle Maschinen und deren Systeme haben aber typische äußere Funktionselemente, auf die Arbeiter einwirken oder die auf sie einwirken. Jedes der Maschinensysteme hat, einzeln betrachtet, jeweils einen Wahrnehmungs-, Handlungs- und Schutzbereich mit äußeren Funktionselementen, die menschengerecht, d. h. ergonomie- und sicherheitsgerecht gestaltet sein müssen. Voraussetzung dafür ist jedoch, daß man alle äußeren Funktionselemente schon frühzeitig erkennt. Der Anhang I der EG-Maschinenrichtlinie enthält zwar viele Beispiele äußerer Funktionselemente. In ihm sind auch Vorgaben zu deren Ausführung vorgegeben. Trotzdem muß man sie in allen Maschinensystemen systematisch und konsequent suchen (lernen). Trotz aller Unterschiede haben äußere Funktionselemente Gemeinsamkeiten, die es ermöglichen, sie in eine allgemeingültige Typologie einzuordnen. Leitgedanke dafür ist das Auffinden von ordnenden Gesichtspunkten und systematisierenden Merkmalen .Die ordnenden Gesichtspunkte sind die Grundlage für die

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Typologie der äußeren Funktionselemente, Bild 3.2-7. Mit ihr erkennt man in der Fülle der verschiedenartigen Erscheinungsformen eine verständliche und überschaubare Ordnung. Sie ist zugleich ein Hilfsmittel für die Konzeptphase des Konstruktionsprozesses, da sie ermöglicht, die meisten äußeren Funktionselemente relativ früh zu erkennen und sie daher rechtzeitig beim Konstruieren und Gestalten von Maschinen zu berücksichtigen. Zu erst müssen dazu die Phasen innerhalb der Lebensdauer der Maschinen berücksichtigt werden, Bild 3.28. Da während des Konstruktionsprozesses über die meisten technischen Einzelheiten aller Lebensphasen der Maschinen entschieden wird, müssen im Konstruktionsprozeß auch alle ergonomischen und sicherheitstechnischen Gesichtspunkte, die in den jeweiligen Lebensphasen wichtig sind, abschließend geklärt und im Sinne menschengerechter, d. h. sicherheits- und ergonomiegerecht gestalteter Maschinen umgesetzt werden. In der Nutzungsphase, in der Arbeiter mit Maschinen zielgerichtet Arbeitsgegenstände verändern, also produzieren, erfüllen die Maschinen den Auftrag, für den sie gebaut wurden. In der Nutzungsphase lassen sich zwei Betriebsarten unterscheiden, der Normalbetrieb und der Sonderbetrieb. Während des Sonderbetriebs werden Maschinen auf den Normalbetrieb (Produktion) gerüstet, entstört, gewartet usw. damit sie ihren vorgegebenen Bestimmungszweck erfüllen können. Die Nutzungsphase ist zwar die wichtigste und meistens auch die längste Lebenshase der Maschinen, jedoch nicht die einzige, in der Nutzer mit ihnen in Kontakt kommen. Um sie auf die Produktion vorzubereiten oder sie nachbereiten, müssen Personen mit Maschinen auch vor und nach der Nutzung umgehen. Maschinen werden dann selbst zum Arbeitsgegenstand, auf den Personen mit Werkzeugen oder anderen Hilfsmitteln einwirken. Das gilt zwar auch für den Sonderbetrieb innerhalb der Nutzungsphase, vor allem aber für alle der Nutzung vorausgehenden Phasen, (Transport und Versand, Aufbau und Inbetriebnahme, Probelauf usw.) und für alle der Nutzung nachfolgenden Phasen (Abbau zum Umziehen oder zum Verschrotten, Demontage, Entsorgung bzw. Recycling). In allen diesen Lebensphasen treten Personen mit Maschinen im Sinne eines Arbeitsgegenstandes eines anders ausgerichteten Arbeitssystems über äußere Funktionselemente in Kontakt und können sich dabei ungünstigen oder gar schädigenden Einwirkungen aussetzen, [3.9, 3.10, 3.11].

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3 Der Mensch im Arbeitssystem

Bild 3.2-7 Typologie sicherheitsrelevanter äußerer Funktionselemente von Maschinen (Fortsetzung S. 59)

3.2 Funktionelle Systeme von Maschinen

Bild 3.2-7Typologie sicherheitsrelevanter äußerer Funktionselemente von Maschinen

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3 Der Mensch im Arbeitssystem

Bild 3.2-8 Lebensphasen einer Maschine

Der zweite ordnende Gesichtspunkt ist die bereits vorgenommene systemtheoretische Unterteilung von Maschinen in funktionelle Systeme. Der dritte ordnende Gesichtspunkt berücksichtigt die WahrnehmungsHandlungs- und Schutzbereiche mit ihren Funktionen Leiten oder Hindern. Maschinen können ihre technologische Funktion nur dann erfüllen, wenn zwischen ihren Systemen ein im Konstruktionsprozeß festgelegtes geordnetes Zusammenwirken der allgemeinen Größen Stoff, Energie und Information besteht. Und da auch Maschinenbenutzer

diese allgemeinen Größen über äußere Funktionselemente des Wahrnehmungs-, des Handlungs- und des Schutzbereichs eingeben oder sie mit ihrer Hilfe entnehmen, geht der vierte ordnende Gesichtspunkt auf diese allgemeinen Größen ein und berücksichtigt sie als systematisierende Merkmale. Die allgemeine Größe Stoff hat dabei eine Besonderheit: Man muß unterscheiden zwischen physikalischen bzw. chemischen Eigenschaften des Stoffs, die auf Menschen unmittelbar biochemisch einwirken und geometrischen Eigenschaften des Stoffs. Sie wirken im Sinne einer raumfüllenden Materie mittelbar über Form (Abmessungen, Entfernungen) oder räumliche Disposition (Anordnung im Arbeits- und Wirkbereich) als dimensionsbehaftete körperliche Gegenstände der materiellen Umwelt. Der letztgenannte Sachverhalt wird mit dem Merkmal Raum berücksichtigt. Die in der Typologie aufgeführten Beispiele äußerer Funktionselemente erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Vielmehr soll die Typologie helfen, alle vorkommenden äußeren Funktionselemente schon in der Konstruktionsphase einer konkreten Maschine zu erkennen und zu berücksichtigen. Darüber hinaus zeigt sie den konsequenten Weg zum Auffinden von äußeren Funktionselementen in konkreten Arbeitssystemen. Die Typologie hat sich in der Praxis als universeller Leitfaden für die Beurteilung und Überprüfung der ergonomischen und sicherheitstechnischen Gestaltung von Maschinen bewährt und hat geholfen, gestalterische Schwachstellen im Handlungs- Wahrnehmungs- und Schutzbereich konsequent zu ermitteln, sowohl in der Planungsphase beim Hersteller als auch an fertiggestellten und beim Betreiber aufgestellten Maschinen. Im Bild 3.2-9 sind am Beispiel einer größeren mechanischen Presse (Exzenterpresse) die wichtigen äußeren Funktionselemente der jeweiligen Subsysteme für den Sonderbetrieb dargestellt. Alle Funktionselemente müssen für Einstellungs- und Rüstarbeiten vor und nach der Nutzungsphase erreichbar sein. Und zwar ohne besondere körperliche Anstrengung oder gar Verletzungsgefahr. Offensichtlich ist, daß einige äußere Funktionselemente von der Standfläche aus nicht zu erreichen sind. Für ein sicheres Arbeiten an ihnen müssen zusätzliche Aufstiegshilfen, Podeste, Maschinentritte usw. vorgesehen werden, damit die unzugänglichen äußeren Funktionselemente vom Personal, auch mit Werkzeugen oder Ersatzteilen in der Hand, erreicht werden können, ohne sich der Gefahr eines Absturzes auszusetzen.

3.3 Zusammenfassung

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Bild 3.2-9 Äußere Funktionselemente für Einstellarbeiten an einer mechanischen Presse der Metallverarbeitung

3.3 Zusammenfassung Die allgemeinen, systematischen Betrachtungsweisen des Arbeitssystems und das erweiterbare Beschreibungssystem der äußeren Funktionselemente als Kontaktstellen der Menschen mit technischen Gebilden liefern Grundideen und Leitgedanken zum Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte. Beide Verfahren sind zugleich universell einsetzbare Werkzeuge für menschenbezogene Analysen von Maschinen und Arbeitsprozessen. Mit ihnen lassen sich schon in frühen Phasen des Konstruktionsprozesses viele Gefahren und Gefährdungen identifizieren.

Nachfolgende Kapitel behandeln die wichtigsten äußeren Funktionselemente des Schutzbereiches, die für Gesundheit und Sicherheit aller Maschinenbenutzer und Dritter von Bedeutung sind sowie Regeln des sicherheitsgerechten Gestaltens dieser äußeren Funktionselemente. Schwerpunkt liegt hierbei vorerst auf der systematischen Ermittlung von Gefahren und Gefährdungen, die mit diesen Funktionselementen im Arbeitssystem verknüpft sind und der mit ihnen verbundenen Risiken (Kapitel 4), gefolgt von der konstruktionssystematischen Aufbereitung wichtigster sicherheitstechnischer Maßnahmen zur Beherrschung von Gefahren und Risiken (Kapitel 5 und 6).

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4 Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

In Maschinen werden unterschiedliche Stoffe und Energien genutzt, um sie in für die Arbeitsaufgabe nützliche Effekte, z. B. in Wirkbewegungen von Werkzeugen, umzusetzen. Das heutzutage dabei vorherrschende Energieniveau bedeutet für alle, die mit oder an Maschinen arbeiten, meistens potentielle Gefahren. Sie dürfen sich nicht schädigend auswirken, weder auf Menschen, noch auf die Umwelt. Maschinenhersteller müssen ihre Produkte mit dem Sicherheitsniveau ausstatten, welches die Gesellschaft erwartet. Um dieses Niveau technisch zu realisieren, müssen Hersteller erstmal alle Gefahren an ihren Produkten erkennen, dann die aus ihnen resultierenden Gefährdungen analysieren und schließlich alle mit ihnen verbundenen Risiken bewerten, damit sie aus diesen Erkenntnissen Maßnahmen herleiten und umsetzen können (Diagnose-Therapie Konzept). Geschah diese Prozedur früher eher pragmatisch, entstand mit der Verwirklichung des Binnenmarktes in den Staaten des Europäischen Wirtschaftsraums EWR eine neue Rechtslage. Die EG-Maschinenrichtlinie legt für die Anwendung der Sicherheitsmaßnahmen verbindlich drei Schritte fest: 1. Gefährdungsanalyse 2. Risikoabschätzung und -bewertung 3. Festlegung der Sicherheitsmaßnahmen Hersteller sind jetzt verpflichtet, alle mit der Maschine verbundenen Gefahren zu ermitteln, vorhandene Gefährdungen zu analysieren und die mit ihnen verbundenen Risiken zu bewerten. Die dann zu ergreifenden Sicherheitsmaßnahmen richten sich jeweils nach der ermittelten Gefährdungsart und dem sie begleitenden Risiko. Hersteller müssen dann nachweisbar Maschinen unter Berücksichtigung der gewonnen Erkenntnisse entwerfen, konstruieren und bauen. Damit sind Gefährdungsanalysen und Risikoabschätzungen bzw. -bewertungen an die vorderste Stelle aller Maßnahmen des sicherheitsgerechten Konstruieren gerückt.

4.1 Gefährdungsanalyse Ziel der Gefährdungsanalyse ist, eine Grundlage zu schaffen, um systematisch und organisiert festzustellen, ob Risiken, die sich aus den ermittelten Gefährdungen ergeben, unterhalb vereinbarter Grenzrisiken liegen. Begriffe Gefahr, Gefährdung, Risiko sind Grundlage für Gefährdungsanalysen bzw. die Risikobewertungen, deren Ergebnis jede konstruktive Sicherheitsmaßnahme beeinflußt. Diese Begriffe sind hierarchisch aufgebaut und sachlogisch begründet. Im praktischen Sprachgebrauch, aber leider auch in vielen Rechtssätzen wird diese Differenzierung nicht konsequent eingehalten und die Begriffe werden auch dort nicht immer korrekt benutzt. Zur Begrifssbestimmung: Als Gefahr wird im allgemeinen Sprachgebrauch [4.1] die Möglichkeit bezeichnet, daß ein Schaden oder Unfall eintritt. Im sicherheitstechnischen Sinne ist Gefahr ein objektiv vorhandenes energetisches oder stoffliches Potential, das von sich aus zu unterschiedlich schweren Beeinträchtigungen, gesundheitlichen Schäden oder Unfällen führen kann. Das ist z. B. immer dann der Fall, wenn das hinter der Gefahr stehende Energiepotential Größenordnungen erreicht, die zu körperschädigenden Energiedichten am oder im Körper führen, d. h. wenn bei ihrem Einwirken relevante physiologische Grenzwerte ("Festigkeitswerte") des Menschen überschritten werden. Von Gefährdung spricht man, sobald es möglich ist, daß Menschen mit bestimmten Gefahren zeitlich und räumlich zusammentreffen und sich diesen konkreten Gefahren aussetzen. Erst das Zusammentreffen ist die notwendige Bedingung, damit Beeinträchtigungen, gesundheitliche Schäden oder Unfälle eintreten. Risiko ist die daraus hergeleitete Wahrscheinlichkeitsaussage zu den mit unterschiedlicher Häufigkeit auftretenden Auswirkungen von Gefährdungen auf Mensch bzw. Umwelt und zu deren Schwere. Schwere der Folgen ist dabei der dominierende Aspekt. Eintrittswahrscheinlichkeit hängt von der Auftrittwahrscheinlichkeit der Gefahren und der prozeßbedingten Eingriffshäufigkeit der Personen, d. h. von

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

der Häufigkeit der Gefährdungen ab. Höhe des Risikos einer gesundheitlichen Gefährdung oder eines Schadens ergibt sich zudem noch durch die Möglichkeit oder Unmöglichkeit technischer, organisatorischer oder personenbezogener Schutzmaßnahmen. Diese Sachverhalte sind in der Funktionsstruktur des Risikos im Bild 4.1-1 dargestellt. Für die vor jeder konstruktiven oder organisatorischen Maßnahme notwendigen Risikobewertung ist es erfahrungsgemäß oft hinreichend, wenn eine konsequente Gefährdungsanalyse durchgeführt wird, vor allem dann, wenn es sich um deterministisch auftretende Gefahren, z. B. um mechanische Gefahrstellen handelt. Für die Beurteilung der Risiken aus stochastisch auftretenden Gefahren gibt es z. Z. kein allgemein anerkanntes, universell anwendbares Verfahren. Gefährdungsanalysen und die konstruktive Umsetzung ihrer Ergebnisse sind für Maschinenhersteller grundsätzlich nichts Neues. Konstrukteure haben schon lange vor der Einführung der EG-Maschinenrichtlinie pragmatisch aufgebaute Analysen durchgeführt, wenn auch nicht immer mit dem jetzt geforderten formalen Aufwand (Dokumentation) und der gebotenen Konsequenz. Die Ergebnisse solcher nichtformalisierter Analysen wurden auch konstruktiv umgesetzt, sonst hätten die heutigen Maschinen ihr beachtliches Sicherheitsniveau wohl kaum erreichen können. Haben Hersteller darüberhinaus ihre Maschinen einer freiwilligen GS-Prüfung unterzogen, war die von der Prüfstelle systematisch vorgenommene Schwachstellenanalyse und konsequent dokumentierte Mängelliste die erste Stufe der Gefährdungsanalyse. Sie wurde durch die von den Maschinenprüfern unterbreiteten Lösungsvorschlägen zur Abwendung der an der Maschine festgestellten Gefährdungen ergänzt. Die vorgeschlagenen Maßnahmen berücksichtigten nicht nur allgemein anerkannte Regeln der Technik, sondern entsprachen mindestens dem Stand der Technik. Welcher der Vorschläge letztlich umgesetzt wurde, lag in alleiniger Verantwortung der Hersteller, die ihre Lösungen gegenüber der Prüfstelle nachweisen und dokumentieren mußten. Die europäische Gesetzgebung veränderte die Lage wesentlich. Die Eigenverantwortung der Hersteller erhöhte sich: Sie sind für die Analyse der Gefahren und für die ermittelten Ergebnisse der Gefährdungsanalyse selbst verantwortlich. Zwar können sie Gefährdungsanalysen an Prüfstellen oder spezialisierte Ingenieurbüros delegieren, von der Verantwortung für die sicherheitsgerechte Ausführung ihrer Produkte können sich Hersteller dadurch grundsätzlich nicht lösen.

Bild 4.1-1 Zusammenhang zwischen Gefahr, Gefährdung und Risiko

4.1 Gefährdungsanalyse

4.1.1 Pflicht zur Gefährdungsanalyse Wortwörtlich steht in den Vorbemerkungen zum Anhang I der EG-Maschinenrichtlinie, in dem alle z. Z. relevanten Gefahren aufgelistet sind: "Der Hersteller ist verpflichtet, eine Gefahrenanalyse vorzunehmen, um alle mit seiner Maschine verbundenen Gefahren zu ermitteln; er muß die Maschine dann unter Berücksichtigung seiner Analyse entwerfen und bauen". Demnach sollen Gefährdungsanalysen schon in frühen Stadien des Konstruktionsprozesses erfolgen. So sinnvoll dieses Anliegen auch ist, so zeigt die Erfahrung, daß dazu ein umfangreiches Praxis- und Expertenwissen notwendig ist, das stets durch aktuelle Erfahrungen an fertigen und eingesetzten Maschinen korrigiert werden muß. Denn Gefährdungsanalysen und Risikobewertungen "vom grünen Tisch aus" durchgeführt, sind ohne Berücksichtigung konkreter Unfalluntersuchungen, die das gesamte Gefährdungsbild offenlegen, nur von begrenzter Aussagekraft. Schon aus diesem Grund sind systematische Beobachtungen eigener Produkte auf dem freien Markt und eine vertrauensvolle Zusammenarbeit mit Aufsichtsbehörden und Unfallversicherern nur von Vorteil. Denn die wissen über das Unfallgeschehen am besten Bescheid. Gefährdungsanalysen sollten nicht als unvermeidbarer, bürokratischer Aufwand aufgefaßt werden. Sie geben auch Impulse für die Entwicklung, Konstruktion und Dokumentation der Maschinen durch:

Erkennen von Gefährdungen stehen grundsätzlich zwei Methoden zur Verfügung, Bild 4.1-2: 1. vorausschauende (prospektive) Methoden, 2. nachträgliche (retrospektive) Methoden. Bei prospektiver Gefährdungsermittlung geht es darum, durch Analyse aller in Betracht kommenden Bedingungen möglichst viele Gefährdungen zu erkennen, bevor es zu Unfällen oder anderen Gesundheitsschädigungen kommt. Retrospektiv werden Gefährdungen erfaßt, indem Ursachen eingetretener Unfälle, Berufskrankheiten und sonstiger arbeitsbedingter Gesundheitsschädigungen systematisch ermittelt werden. Hier sei auf die Pflichten des Herstellers zur Produktbeobachtung nochmals hingewiesen, die im Produkthaftungs- und im Geräte- und Produktsicherheitsgesetzes festgelegt sind. Beide grundsätzlichen Möglichkeiten der Gefährdungsanalyse stehen nicht isoliert nebeneinander. Vielmehr ergänzt die eine Möglichkeit die andere, es bestehen Wechselwirkungen. Welche Art der Gefahrenermittlung im konkreten Fall überwiegen wird,

- Auflistung der Gefahren, Gefährdungen und Risiken - Auflistung aller konstruktiven Möglichkeiten zur Abwehr - Festlegen notwendiger Maßnahmen und Prüfungen - Auflistung notwendiger Benutzerinformationen für die sichere Nutzung. Dieses produktbezogene Wissen läßt sich immer zum Vorteil des Herstellers gewinnbringend umsetzen.

4.1.2 Durchführung von Gefährdungsanalysen Bei der Gefährdungsanalyse wiederholt sich das grundlegende Dilemma des Konstruierens: Informationsbedarf und Entscheidungsräume sind am Anfang des Konstruktionsprozesses sehr groß, die Menge zuverlässiger Informationen aber relativ gering. Am Ende des Konstruktionsprozesses ist es umgekehrt. Dieser Widerspruch spitzt sich bei Gefährdungsanalysen mit der Innovationshöhe der Konstruktionsaufgabe zu. Zum

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Bild 4.1-2 Methoden der Gefährdungsanalyse

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

hängt von der Art der Konstruktionsaufgabe ab, d. h., obBasisinnovationen, Neukonstruktionen, Anpassungsund Variantenkonstruktionen durchzuführen sind, [4.2], Bild 4.1-3. Bei Basisinnovationen und Neukonstruktionen werden prospektive Methoden dominieren, da meistens nur wenige oder gar keine Erfahrungen mit Gefahren vorliegen, die mit dem grundlegend neuen Produkt und unbekannten Lösungsprinzipien verbunden sind. Trotzdem müssen aufgrund unvollständigen Wissens Gefahren möglichst richtig vorhergesagt und in ihrer Tragweite richtig abgeschätzt werden. Hier spielen alle im Sinne des Standes von Wissenschaft und Technik veröffentlichten Erkenntnisse eine besondere Rolle. Aber man muß wissen und akzeptieren: Auch in der Sicherheitstechnik lassen sich nicht alle Eventualitäten vorausdenken. In die Zukunft kann man nicht schauen. Auch wenn bei Basisinnovationen nicht selten nur unvollständige Erkenntnisse über Gefahren vorliegen - vor allem dann, wenn andere, noch wenig übliche Verfahren, Energiearten oder Stoffe zum Einsatz kommen - ergänzen retrospektive Methoden prospektive Vorgehensweisen. Oft kann man auf ähnliche, affine Sachverhalte zurückgreifen. Bei Variatenkonstruktionen, am anderen Ende der Innovationsskala, werden an bekannten Produkten hauptsächlich Technologie- und Gestaltungsfragen geklärt. Auch wenn jetzt retrospektive Methoden der Gefährdungsanalyse vorwiegen, kommen auch pro-

spektive Methoden zum Tragen, wenn auch zum geringeren Teil. Da Gefährdungsanalysen aufgrund ihrer grundlegenden Bedeutung auch von rechtlicher Relevanz für evtl. behördliche Nachprüfungen sind, sollten alle Rechtssätze, die zum Umsetzen der Maschinenrichtlinie notwendig sind, d. h. europäische und nationale Normen, Vorschriften der Berufsgenossenschaften, technische Spezifikationen usw., in den Konstruktionsabteilungen so präsent sein, daß auf sie ohne Umwege zugegriffen werden kann. Das zu aussagekräftigen Gefährdungsanalysen notwendige breite Expertenwissen ist z. Z. in den Konstruktionsabteilungen nicht immer vorhanden. In Gefährdungsanalysen muß auch Wissen über den praktischen Einsatz der Maschine unter Betriebsbedingungen einfließen. Deshalb sollten Gefährdungsanalysen immer von einer interdisziplinär zusammengesetzten Arbeitsgruppe vorgenommen werden, in der neben Konstrukteuren und Sicherheitsfachleuten auch kompetente Mitarbeiter aus der Fertigung, Montage, Wartung und aus dem Kundendienst zumindest beratend mitwirken. Sind die Maschinen für den Eigengebrauch vorgesehen, ist es ratsam, zur Gefährdungsanalyse auch noch den Betriebsrat und den Betriebsarzt hinzuzuziehen. Herstellern stehen grundsätzlich zwei Verfahrenswege zur Gefährdungsanalyse offen: die verkürzte und die ausführliche Gefährdungsanalyse, Bild 4.1-4. Verkürzte Gefährdungsanalyse. Vereinfachte, verkürzte Gefährdungsanalyse kommt nur dann in Frage, wenn Hersteller Maschinen strikt nach harmonisierten C-Normen (Produktnormen) bauen. Herstellern können sich dann auf die Konformitätsvermutung berufen und müssen lediglich prüfen, ob die in der Norm aufgelisteten Gefahren auch von ihren Maschinen ausgehen. Um die im Anhang I der Maschinenrichtlinie festgelegten Prüfpunkte brauchen sie sich dann nicht mehr zu kümmern, da sie beim vollständigen Umsetzen einer C-Norm davon ausgehen können, daß die geforderten Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen der Maschinenrichtlinie erfüllt sind. C-Normen sind noch aus folgenden Gründen wichtig und hilfreich:

Bild 4.1-3 Gefährdungsanalysen während des Konstruktionsprozesses

- viele listen systematisch, oft in Tabellenform, maschinenspezifische Gefährdungen auf - stellen diesbezüglich Zusammenhänge zu relevanten A- und B-Normen her und - beschreiben praxisbewährte sicherheitstechnische Maßnahmen.

4.1 Gefährdungsanalyse

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Bild 4.1-4 Verfahren zur Gefährdungsanalyse

Da jedoch Normen (auch C-Normen!) Lösungen nur für Standardfragestellungen vorgeben und der Vorteil des allgemeinen Maschinenbaus in Deutschland eben darin besteht, flexibel auf spezielle Kundenwünsche zu reagieren, wird sich die verkürzte Gefahrenanalyse nur in Ausnahmefällen anwenden lassen. Ausführliche Gefährdungsanalyse. Anhang I der EGMaschinenrichtlinie ist die Richtschnur zum Gestalten richtlinienkonformer Maschinen und zugleich eine wichtige Informationsquelle für ausführliche Analysen von Gefährdungen. Konsequentes und aufwendiges Abarbeiten aller in diesem Schriftsatz aufgeführten Punkte ist aber für eine ausführliche Gefährdungsanalyse konkreter Maschinen meistens nicht notwendig. Sowohl die von der Theorie des Arbeitssystems als auch die vom Anhang I zur Maschinenrichtlinie herrührenden Vorgaben muß man bei lebensnaher Betrachtung als strategische Ziele betrachten und pragmatisch angehen. Der Drang zum Perfektionismus, konsequent ohne Maß und Ziel umgesetzt, kann bei Gefährdungsanalysen jeden vernünftigen Rahmen sprengen, da dann alle denkbaren Situationen berücksichtigt werden müßten, aus denen sich Gefährdungen ergeben könnten.

Hier muß man wissen, wann nichts zu tun ist. Das setzt allerdings voraus, daß in Konstruktionsabteilungen sicherheitsrelevantes Erfahrungswissen über reale Gefährdungen und Risiken an konkreten Maschinen vorliegt. Checklisten. Checklisten gibt es nur für das Vorhersehbare. Der Zwang zur Allumfassendheit ist der größte Nachteil beim Einsatz von veröffentlichten oder kommerziellen Checklisten, die möglichst alle denkbaren Gefahren stichpunktartig auflisten. Das ´Abarbeiten´ der meistens umfangreichen, ausführlichen Checklisten führt nicht selten zum formalistischen Vorgehen, zum oberflächlichen Betrachten jeweiliger Gefahrensituationen und zu Fehleinschätzungen tatsächlicher Risiken. Der Verdacht, daß vor lauter erhobenen Daten die realen Schwachstellen nicht mehr gesehen werden, läßt sich nicht immer von der Hand weisen. Zwischenruf in einem Seminar: Checklisten contra Denken! Maschinenspezische Gefährdungsanalyse. Zu aufschlußreicheren Ergebnissen kommt man, wenn man sich auf wirkliche Gefahren konzentriert, um nicht ins Formale abzugleiten. Um alle relevanten Gefährdungsarten und ihre Risiken konsequent zu ermitteln, bietet

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

sich bei einer vollständigen Gefährdungsanalyse an, von den Gesetzmäßigkeiten des Zusammenwirkens des Menschen im Arbeitssystem mit der konkreten Maschine auszugehen und für jede Lebensphase der Maschine möglichst viele stochastische und alle deterministischen körperschädigenden energetischen und stofflichen Wirkungen vorauszusehen, ihre Effekte richtig einzuschätzen und sie bei der Wahl von Schutzmaßnahmen zu berücksichtigen. Praktische Erfahrungen zeigen, daß dieses Vorgehen in den Konstruktionsabteilungen schnell verinnerlicht wird und zu aussagekräftigen Ergebnissen führt. Nach relativ kurzer Zeit entwickelt sich dort ein maschinenbzw. firmenspezifisches Erfahrungswissen. Bei Gefährdungsanalysen darf man nicht dem Hang zum Perfektionismus unterliegen, sondern den bewährten Ingenieurgrundsatz "so ungenau wie möglich, so genau wie nötig" umsetzen, will man Gefährdungsanalysen einerseits nicht ins Banale abgleiten lassen, anderseits nicht ins Uferlose steigern. Hier muß zielgerichtet ein theoretisch gestütztes Erfahrungswissen über Inhalt und Methodik maschinenspezifischer Gefährdungsanalysen erarbeitet und so dokumentiert werden, damit es in der Konstruktionsabteilung verfügbar bleibt. Einschalten einer Prüfstelle. Es gibt noch eine andere Möglichkeit: Hilfestellung durch eine Prüfstelle. Obwohl die meisten Maschinen in eigener Verantwortung, d. h. ohne Einschaltung einer Prüfstelle, zertifiziert und in Verkehr gebracht bzw. in Betrieb genommen werden können, ist zu überlegen, ob es nicht von Vorteil ist, anfangs eine oder zwei nichtprüfungspflichtige Maschinen von einer notifizierten Prüf- und Zertifizierstelle (bennannten Stelle) prüfen und somit zur Zertifizierung vorbereiten zu lassen. Dies bedeutet zwar erstmal einen finanziellen Aufwand. Man kauft sich aber externes Expertenwissen ein. Damit vermeidet man einerseits zukünftig formelle Fehler, andererseits lernt man das systematische Vorgehen bei der Gefährdungsanalyse vor Ort an eigenen Produkten kennen. In Verbindung mit dem auf die Besonderheiten der jeweiligen Konstruktionen zugeschnittenen Vorgehen läßt sich dann fremdes und eigenes Erfahrungswissen ohne größeren Aufwand auf andere Maschinen des gesamten Produktionsprogramms übertragen. Dieses Wissen bekommt eine strategische Bedeutung, sobald man sich auf dem Binnenmarkt oder Weltmarkt behaupten will.

Nutzung zeitgemäßer Software-Tools. Gefährdungsanalysen sind die Basis von Konformitätsbewertungsverfahren und zugleich Bestandteile interner Produktdokumentation, s. Abschnitt 4.2.4. Dem heutigen Stand der Informationsverarbeitung und der Dokumentenverwaltung in der Konstruktion entsprechend, werden sie immer häufiger rechnergestützt durchgeführt. So vielversprechend der Einsatz zeitgemäßer Werkzeuge auch ist, man muß jedoch die Erfahrung aus der betrieblichen Praxis akzeptieren, daß Laien mit ihnen keine redlichen Gefährdungsanalysen erstellen können, die dem Geist der EGMaschinerichtlinie entsprechen. Vermag auch die beste Software Prozeduren wirkungsvoll zu unterstützen, solides Fachwissen kann sie aber nicht ersetzen. Um Gefährdungsanalysen systematisch und zielgerichtet durchzuführen, sind immer noch ingenieurmäßiger Sachverstand, sicherheitsrelevantes Wissen und konsequentes Vorgehen notwendig. Am Markt sind verschiedene Softwarelösungen im Einsatz, z. B. von /4.1, 4.2/ und Eigenentwicklungen. Es werden auch Checklisten auf Word- oder ExcelBasis verwendet. Da solche Dateien wegen der Arbeitsteilung oft gleichzeitig von mehreren Benutzern bearbeitet werden müssen, kommt es häufig zu Aktualisierungskonflikten. So werden z. B. frühere Versionen durch aktuelle Dateienänderungen überschrieben. Dies führt zu Datenverlusten. Für Konstruktionsteams von zwei oder mehreren Personen sollten allein schon aus diesem Grund Systeme bevorzugt werden, die relevante Daten in eine strukturierte Datenbank einbinden. Für ihre nachhaltige Nutzbarkeit in der täglichen Praxis sind u. a. folgende Aspekte von Bedeutung: - zentrale und einheitliche Dokumenten- und Datenverwaltung - Kompatibilität zu firmenspezifischen Datensicherungsmaßnahmen - Integrationsmöglichkeit der Gefährdungsanalysen in den arbeitsteiligen Konstruktionsprozeß und dessen Fortschritt - parallele Nutzbarkeit und Dokumentation im Netzwerkbetrieb ohne Aktualisierungskonflikte - effektive Suchmöglichkeiten, vor allem in ENNormen - organisiertes Wissensmanagement durch Verknüpfungen zu Richtlinien- und Normendatenbanken, Sicherheitsbauteile- und Maßnahmenbibliotheken - umfassende Kontrollmöglichkeiten, wie z. B. Auflisten aller noch offenen Punkte eines angefangenen bzw. laufenden Konformitätsbewertungsverfahrens.

4.1 Gefährdungsanalyse

Diese Anforderungen erfüllt z. B. das Softwaretool "Safexpert" von /4.1/, das hier stellvertretend vorgestellt wird. Es ist wie eine Datenbank aufgebaut, hat daher eine modulare Struktur. Somit erleichtert es nicht nur die Dokumentenverwaltung sondern gewährleistet auch die Pflege der Daten, erhöht die Qualität der Aufzeichnungen, garantiert die notwendige Flexibilität in den Such- und Zugriffsmöglichkeiten zu relevanten Daten und Abläufen, und beschleunigt dadurch die Arbeit der Konstrukteure, Bild 4.1-5. Kristalisationskern des Programms ist das Modul "CE"-Leitfaden, das auf formalisierten Gefährdungsanalysen fußt, die den Vorgaben des Anhangs I der EGMaschinenrichtline entsprechen. Ausgeführt sind sie als tabellarische Gefährdungslisten gemäß EN 1050, optional aufgebaut nach den Zugriffskriterien Gefährdungen-Gefahrstellen-Lebensphasen der Maschine, in denen sie auftreten können, Bild 4.1-6. Alle dokumentierten Gefährdungen lassen sich auch in anderen Reihenfolgen auflisten, z. B. in der Reihenfolge Gefahrstellen-Gefährdungen-Lebensphasen. Dieser Ablauf ist vor allem bei späteren Umbauten techni-

Bild 4.1-5 Modularer Aufbau von Safexpert /4.1/

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scher Arbeitsmittel von Vorteil, da sich Sicherheitskonzepte der ursprünglichen Konstruktion auch nach Jahren sehr rasch nachvollziehen lassen. Zudem ist es möglich, alle konstruktiven Maßnahmen (die in EN-Normen empfohlenen aber auch eigene), die zur Beherrschung der in der Gefährdungsanalyse festgestellten Risiken zu treffen sind, zu registrieren und allen Konstrukteuren zugänglich zu machen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt in der Zusammenstellung der wichtigsten sicherheitsrelevanten ENNormen, die als Volltext in Deutsch und Englisch , einschließlich eines Stichwortregisters, im weitverbreiteten PDF-Format vorliegen. Mit der Software AcrobatReader ist es jetzt erstmals möglich, EN-Normen als Nachschlagwerk zu nutzen und nach Stichworten zu durchsuchen. Die Anzahl verfügbarer Normen richtet sich nach der jeweiligen Ausrüstungsstand des Programms (neun in der Grundausstattung, 55 im Normenpaket "Sicherheit von Maschinen" und weitere CNormen bei Bedarf). Weiterhin stehen die Texte der für den Maschinenund Anlagenbau wichtigsten EU-Richtlinien sowie eine Bibliothek sicherheitsrelevanter Symbole und Pik-

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.1-6 Auflistungen im Safexpert /4.1/

togramme zur Verfügung. Alle Listen werden vom Softwareanbieter zyklisch aktualisiert. Eine wesentliche Erleichterung der Sacharbeit und der Vereinfachung der Verwaltungsarbeit übernehmen die Module Projektmanagement und CE-Leitfaden. Sie organisieren nachvollziehbar den Ablauf des Verfahrens sowie die gesamte Protokoll- und Dokumentationsverwaltung. Die Überwachungsfunktion "Statusauswertung" listet alle Punkte auf, die im gesamten Konformitätsbewertungsverfahren noch offen geblieben sind - ein wesentlicher Beitrag zur Rechtssicherheit aller Beteiligter, vor allem der Unterzeichner von Hersteller- oder Konformitätserklärungen! Das Modul "Prüf- und Abnahmeassistent" ermöglicht, die Übereinstimmung ausgelieferter Maschinen mit den Anforderungen der EG Maschinenrichtlinie vor Ort zu überprüfen und Qualitätssicherungsprüfungen vor der Auslieferung vorzunehmen. Die zwischen Maschinenherstellern, Maschinennutzern und Überwachungsbehörden abgestimmten Prüflisten vereinfachen Maschinenabnahmen wesentlich und beugen Mei-

nungsverschiedenheiten vor. Für jeden Prüfpunkt kann bestimmt werden, ob eine Sichtprüfung, Funktionsprüfung, Messung oder Dokumentationsprüfung und in welcher Prüftiefe sie durchgeführt werden soll. Die Ergebnisse sind in einem Abnahmeprotokoll niedergelegt. Aber auch hier gilt, daß Prüflisten den Sachverstand des Prüfers nicht aufwiegen können. Darauf weist der Anbieter explizit in seinem Handbuch hin. Safexpert läßt sich Dank seiner Konzeption einerseits problemlos in die Erstellung der Produktdokumentation integrieren. Es verleitet andererseits nicht zu einem formalen Vorgehen. Synchron zu den jeweiligen Phasen des Konstruktionsprozesses eingesetzt, vereinfacht es die Prozedur der Konformitätsbewertung wesentlich und macht Ergebnisse transparenter und zum Teil personenunabhängig. Es ist z. Z. das einzige dem Autor bekannte System, das nach Prüfung durch einen Notifizierte Stelle (TÜV Österreich) als Hilfsmittel zur Konformitätsbewertung empfohlen wird.

4.1 Gefährdungsanalyse

4.1.3 Suchstrategie für Gefährdungen Wie in anderen Gebieten der Technik, hilft auch beim konstruieren sicherheitsgerechter Produkte nur systematisches Vorgehen beim Finden von Lösungen effektiv weiter. Bei der Gefährdungsanalyse muß das systematische und methodische Vorgehen in zwei Ebenen ablaufen. Einmal in der Ebene der einzelnen Lebensphasen der Maschine und dort weiter in der Ebene einzelner Systeme bzw. Baugruppen. Gefährdungen während der Lebensphasen einer Maschine. Beim Umgang mit Maschinen können nicht nur in der eigentlichen Nutzungsphase sondern auch in allen frühen und späten Lebensphasen Gefährdungen auftreten, sobald Menschen an oder mit Maschinen arbeiten, Bild 4.1-7. Auswirkungen dieser Gefährdungen werden oft unterschätzt. Konstrukteure müssen dafür sorgen, daß Gefährdungen nur zu akzeptablen und auch akzeptierten Restrisiken führen. Einerseits müssen sie präventiv

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Konstruktionsfehler vermeiden, z. B. durch Umsetzen der Regeln des montage-, demontage- oder recyclinggerechten Konstruierens. Andererseits müssen sie energetische und stoffliche Potentiale möglicher Gefahren einzelner Lebensphasen ermitteln und ihnen mit Konstruktionsmaßnahmen entgegenwirken. Zugleich müssen sie aber so konstruieren, daß alle, die mit oder an Maschinen arbeiten, sich aufgrund vorgegebener Sicherheitskonzepte nicht gezwungen sehen, unnötige Risiken auf sich zu nehmen, wenn sie in den jeweiligen Maschinenlebensphasen vorgegebene Arbeitsaufgaben erfüllen (müssen). Dazu erweisen sich zeitgemäße 3D-CAD-Programmme als besonders hilfreich. Sie ermöglichen z. B. Montage- und Demontagevorgänge oder Bewegungen einzelner Elemente oder Baugruppen zu simulieren. Damit lassen sich viele Unverträglichkeiten und gefahrbringende Situationen vorab entdecken und vermeiden, die nicht selten vor Ort zu gefährlichen Improvisationen führen würden. Aber nicht alles ist vorhersehbar, simulierbar und von Konstrukteuren beeinflußbar!

Bild 4.1-7 Beispiele für Gefährdungen in den jeweiligen Lebensphasen der Maschine

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Betriebsanleitungen sind in diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung. Sie müssen die bestimmungsgemäße Verwendung von Maschinen sowie alle sicherheitsrelevanten Informationen für die jeweiligen Maschinenlebensphasen festlegen. Zugleich müssen Betriebsanleitungen Benutzer über etwaige sachwidrige bzw. nichtbestimmungsgemäße Verwendungen oder Verhaltensweisen informieren und unvermeidbare Restrisiken angeben. Gefährdungen in den Baugruppen. Um konkrete Gefährdungen zu erkennen, müssen erst einmal alle Gefahrstellen bekannt, identifiziert und lokalisiert sein. Sie müssen daher systematisch gesucht und gefunden werden. Im Idealfall schon in der Konstruktionsphase, spätestens aber an der fertigen Maschine, jedenfalls noch vor der Auslieferung an den Kunden. Das nachfolgend vorgestellte Vorgehen beim Suchen mechanischer Gefahrstellen ist die Quintessenz zahlreicher Maschinenprüfungen. Es hat sich bei kleinen Geräten genauso wie bei Maschinen oder großen Anlagen bewährt. Zuerst müssen die Untersuchungsgrenzen festgelegt und dokumentiert werden. Nach dem Festlegen der Untersuchungsgrenzen einer Maschine durchläuft man systematisch folgende Schritte, Bild 4.1-8: - Identifikation und funktionelle sowie räumliche Festlegung der jeweiligen Systeme mit ihren äußeren Funktionselementen und des funktionellen Zusammenwirkens dieser Systeme (auf die Untersuchungstiefe abgestimmte Funktionsstruktur). - Identifikation der Energie- und Kraftflüsse in der Funktionsstruktur und deren Verfolgung in der Maschine, um Ort und Zeit aller möglicherweise körperschädigender Energiewirkungen festzulegen. - Vom statischen System beginnend, den mit Informationen beaufschlagten Energiefluß im Bewegungs-, Energie- und Informationssystem bis zu den Baugruppen des Werkzeug- und Werkstücksystems verfolgen und dabei konsequent nach Gefahrstellen und gefahrbringenden Situationen suchen. - Da der Werkstückdurchlauf den Aufbau und die Wirkungsweise der meisten Maschinen bestimmt, ist es für das systematische Auffinden von Gefahrstellen und gefahrbringenden Situationen zweckdienlich, den Weg des Werkstücks durch die Maschine zu verfolgen und dabei alle für den Bearbeitungsprozeß relevante Teilfunktionen, wie z. B. Aufnehmen, Bewegen, Positionieren, Fixieren, Bearbeiten, Kontrollieren, Lösen und Verlassen des

Bild 4.1-8 Suchstrategie für Gefahrstellen der Nutzungsphase

Werkstücks zu analysieren. Man erkennt dann ziemlich schnell, welche Teilfunktionen in welcher Reihenfolge und mit welchen Baugruppen verwirklicht werden und welche Gefährdungen dabei entstehen. Von besonderer Bedeutung ist dabei das Zusammenwirken der Werkzeuge mit dem Werkstück im Wirkbereich der Maschine, d. h. das Werkzeug- und Werkstücksystem.

4.1 Gefährdungsanalyse

Am Beispiel einer Untertischhubkreissäge soll die Suche nach Gefahrstellen und aus ihnen resultierenden Gefährdungen im Bereich des Werkzeug- und Werkstücksystems erläutert werden, Bild 4.1-9. Mit Untertischhubkreissäge werden fixierte, plattenförmige Werkstücke, z. B. einzelne oder gestapelte Spanplatten mit einer längs unterhalb der Tischplatte verfahrbaren Kreissäge einzeln aufgeteilt [4.3]. Die Spanplatten laufen bei der Bearbeitung wie folgt durch die Maschine: Der Maschinentisch 1, auf den die Werkstückemeistens von Hand aufgelegt werden, nimmt sie auf und stützt sie gegen vertikale Kräfte ab. Kraftbewegte Spannzangen 2 erfassen die Werkstücke und bringen sie in Sägeposition. Dabei können die Spannzangen mit den Werkstücken oder mit dem Maschinengestell Quetschstellen bilden. Anschläge legen die Schnittposition am Werkstück fest. Auch hier sind Quetschstellen zwischen den Anschlägen und Werkstücken bzw. dem Maschinengestell möglich. Ähnlich strukturierte Quetschstellen können am vertikal verfahrbaren Druckbalken 3 entstehen, der die positionierten Werkstücke gegen den Maschinentisch drückt. Das Kreissägeaggregat 4 ist auf einem Lauf- und Hubwagen montiert und ist zunächst unter der Tischfläche versenkt. Kurz vor dem Sägen taucht es auf, führt

Bild 4.1-9 Gefahrstellen an einer Untertischhubkreissäge [4.3]

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den Schnitt aus, taucht unter die Tischplatte und fährt unterhalb des Tischs in die Ausgangsposition zurück. Daß die Schneiden des schnelldrehenden Sägeblatts während des Sägens Schneidstellen mit erheblichem Verletzungspotential bilden, ist offensichtlich. Zu prüfen ist aber auch, ob sich das versenkte Sägeblatt nicht mit den Fingern durch den Schlitz im Maschinentisch erreichen läßt. Nach dem Sägen wird der Druckbalken angehoben auf mögliche Quetschstellen in der obersten Position ist zu achten! Danach können die Werkstücke in eine neue Sägeposition gebracht werden oder die Zuschnitte aus der Maschine entnommen werden. Beim Positionieren der Spanplatten können sie an der Frontseite Anstoßstellen bilden, wenn sie formatbedingt aus der Maschine in den Arbeitsbereich hineinragen. Wie geht man an großen Maschinen und Anlagen vor? Mag dieses Aufteilen in (Sub)systeme bzw. Baugruppen für kleinere, überschaubare Maschinen etwas akademisch anmuten, erweist es sich bei größeren Maschinen oder Anlagen, die immer aus wohl unterscheidbaren Baugruppen oder koordiniert zusammenarbeitenden industriellen Maschinen (oft mit mehreren lokalen und einer zentralen Steuerung) bestehen, als sehr hilfreich. Nur mit einem systematischen Ansatz lassen sich einzelne Gefährdungen konsequent aufspüren. Und das auch an Maschinen, für die es noch keine C-Norm gibt oder für die noch andere Rechtssätze als die drei "klassischen" Richtlinien - Maschinenrichtlinie, Niederspannungsrichtlinie, EMV-Richtlinie - relevant sind! Auch hier müssen zuerst Untersuchungsgrenzen festgelegt und dokumentiert werden. Lassen sich bei Geräten oder Einzelmaschinen diese Grenzen räumlich und funktionell relativ einfach festlegen, ist die Situation bei großen Maschinen oder Anlagen, die aus mehreren starr oder flexibel funktionell verketteten Maschinen bestehen, etwas schwieriger. Größere Maschinen oder Maschinenanlagen haben Außen- und Innenschnittstellen, z. B. wie in Bild 4.1-10 dargestellt: Außenschnittstellen (externe Schnittstellen) grenzen einzelne Anlagen voneinander ab. Abgrenzungskriterien müssen von Fall zu Fall pragmatisch gewählt werden, z. B. unter verfahrenstechnischen, funktionellen, steuerungstechnischen und/oder arbeitsorganisatorischen Gesichtspunkten. Innerhalb einzelner Anlagen sind deren Maschinen oder andere Komponenten über Innenschnittstellen (interne Schnittstellen) funktionell miteinander gekoppelt.

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.1-10 Extrene und interne Schnittstellen in großen Anlagen [4.4]

Hier müssen einerseits einzelne Maschinen betrachtet werden, andererseits müssen auch Gefahrstellen und aus ihnen resultierenden Gefährdungen an allen Schnittstellen zwischen den jeweiligen Maschinen systematisch gesucht werden. Dies ist besonders dann wichtig, wenn Maschinen mehrerer Hersteller und/oder Generationen zum funktionierendem Ganzen integriert werden müssen. Ausgehend von einer Übersicht müssen an einzelnen Maschinen bzw. Baugruppen und deren internen Schnittstellen, wie oben dargelegt, Gefährdungen konsequent und systematisch ermittelt werden.

4.2 Risikobewertung Der Ursprung des Begriffs Risiko liegt wohl im arabischen risq mit der Bedeutung Gabe von Gottes Gnade, Löhnung, Glück, [4.5]. Demnach war ursprünglich der Begriff Risiko nicht ausschließlich negativ besetzt. Risiko im heutigen Sinne leitet sich vom frühitalienischen risicare ab, was nicht nur die Möglichkeit bedeutet, Verluste zu erleiden, sondern auch ein Wagnis, das Chancen eines Gewinns in sich birgt. Gewinn und Risiko gehören zusammen. Zur Lebenserfahrung gehört das Faktum: Risiko ist die Kehrseite der Chance. Um Chancen zu ergreifen, muß man handeln, und jegliches Handeln ist mit Risiken verbunden. Risiko ist ein Wagnis mit Aussicht auf einen Vorteil, bei dem

nachteilige Wirkungen aller Art zwar eintreten können, aber nicht eintreten müssen. In jüngster Zeit werden viele Vorschläge zur Klassifizierung technischer Risiken diskutiert, eine allgemeine Einigung ist noch nicht in Sicht, obwohl nach [4.6] schon in der Mitte des 17. Jahrhunderts ein Anonymus eine aufschlußreiche Sicht des Risikos gefunden hat: ´Die Furcht vor Schäden sollte nicht nur der Schwere des Schadens, sondern auch der Wahrscheinlichkeit des Ereignisses proportional sein´. Diese Auffassung bildete die Basis nicht nur für die mathematische Behandlung von Glücksspielen oder Versicherungen sondern auch für die damals neu aufkommenden unternehmerischen Tätigkeiten im kapitalistischen Sinne, für die bewußtes Inkaufnehmen kalkulierter Risiken mit der Aussicht auf Gewinne charakteristisch ist. Das ist die wirtschaftliche Dimension des Risikos.

4.2.1 Risiken in der Technik Vorab: Das Freisein von Gefahren im Sinne eines zeitlich und örtlich eingegrenzten Zustandes sehr geringer Schadenswahrscheinlichkeit - und nur so kann der Begriff Sicherheit interpretiert werden - kann weder nachtr äglich erprüft, geschweige (herbei)zertifiziert werden, sondern muß vorher konstruiert und produziert werden. Zwar ist ein möglichst frühes Erkennen und Abschätzen von Fehlern und

4.2 Risikobewertung

deren Auswirkungen, verbunden mit konsequenten fehlervermeidenden Maßnahmen der beste Weg, zukünftige Risiken schon während der Entstehung der Produkte zu vermeiden. Der Versuch aber, stets so zu konstruieren, daß technische Risiken möglichst gering gehalten werden, in dem man bewußt weit von Verschleiß- oder Lebensdauergrenzen, z. B. durch Überdimensionieren, entfernt bleibt, zieht schnell wirtschaftliche Risiken nach sich, daß solche Produkte sich auf dem Markt nicht mehr erfolgreich behaupten können. Konstrukteure müssen technische und wirtschaftliche Risiken in Einklang bringen, [4.7]. Hersteller von Maschinen müssen möglichst alle zu erwartenden oder vorliegenden Gefährdungen in allen Lebensphasen der Maschine und die mit ihnen verknüpften Risiken ermitteln und bewerten. Bei allen bisherigen normativen Festlegungen im europäischen Rechtssystem zur Gefährdungsanalyse bzw. zur Risikobewertung blieb ein Aspekt unberücksichtigt, der das Ergebnis entscheidend beeinflussen kann: die zu ermittelnden Gefährdungen und die zu bewertenden Risiken werden immer von konkreten Personen mit individuellen Einstellungen zu Risiken eingestuft. Risikofreudige Personen werden dabei eher zu Entscheidungen tendieren, die den größten Gewinn versprechen. Risikoscheue Personen werden dagegen Folgen betonen, die besonders hohe Verluste oder negative rechtliche Konsequenzen nach sich ziehen können, auch wenn sie unwahrscheinlich sind. Kühle Rechner werden die Eintrittswahrscheinlichkeiten in Beziehung zum möglichen Verlust und Gewinn setzen und sich für die Option mit größtem

Bild 4.2-1 Subjektive Wahrnehmung von Risiken nach [4.11]

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Erwartungsnutzen entscheiden. Mit anderen Worten: ein objektiv vorhandenes Risiko kann subjektiv durchaus unterschiedlich eingestuft werden, sobald es nur einzelne Personen beurteilen. Erfahrungen aus der Praxis bestätigen, daß es noch andere Diskrepanzen zwischen der objektiven Risikolage und der subjektiven Risikowahrnehmung gibt. Die wichtigste fußt darauf, daß sich Gefahrenkognition umgekehrt proportional zur Gefahrenexposition verhält: Bei häufig ausgeführten Tätigkeiten werden Risiken deutlich unterschätzt, bei seltenen Tätigkeiten dafür gerne überschätzt. So überrascht es nicht, daß im gewerblichen Bereich ausgebildete Elektrofachleute in schwere Stromunfälle häufiger verwickelt sind als elektrotechnische Laien, [4.8, 4.9]. Glaubt man gar erfahrenen Arbeitspsychologen, so sind wir wahrscheinlich überhaupt nicht in der Lage, Risiken zuverlässig abzuschätzen: "Einer der am meisten mißlingendsten geistigen Leistungen ist das Abschätzen von Risikowahrscheinlichkeiten im Arbeitsschtuzzusammenhang ", [4.10]. Noch anders verhält es sich mit der Akzeptanz von Risiken. Nach [4.11] sind für eine unterschiedliche Akzeptanz objektiv vorhandener Risiken u. a. ausschlaggebend: - Sachverhalt, ob jemand ein Risiko freiwillig eingeht oder ob es ihm aufgezwungen wird - der persönliche (gesellschaftlicher) Nutzen - katastrophale Gefahrenpotentiale - mögliche Konsequenzen erst in ferner Zukunft, Bild 4.2-1.

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Schon deshalb ist es empfehlenswert, für Risikobewertungen Verfahren anzustreben, die einen inneren Fehlerausgleich haben, z. B. Entscheidungsfindung in Arbeitsgruppen. Eine interdisziplinäre Zusammensetzung der Arbeitsgruppe aus kompetenten Mitarbeitern unterschiedlichster betrieblicher Bereiche (z. B. Entwicklung, Konstruktion, Elektrokonstruktion, Fertigung, Montage, Vertrieb, Kundendienst, Sicherheitsabteilung) kann nur von Vorteil sein, da Gesichtspunkte angesprochen werden, an die Konstrukteure allein nicht denken (können). Prinzipiell müssen für jede gefundene Gefährdung alle mit ihr verbundenen Risiken bewertet werden. Die Frage, nach welchen Kriterien Hersteller die sich aus der Gefährdungsanalyse ergebenden Risiken als hoch oder niedrig einzustufen haben, oder die Frage nach der Festlegung von Restrisiken als Risiken, welche nach Einsatz konstruktiver, sicherheits- und verhaltenstechnischer Maßnahmen noch verbleiben dürfen, ist bis heute nicht allgemeingültig geklärt, [4.12]. Verfahren zur Gefährdungsanalyse und Risikobewertung, die reproduzierbare, personenunabhängige Ergebnisse erwarten lassen, gibt es bis heute noch nicht. Risiko ist eine zu erwartende Häufigkeit und Schwere eines Schadens bei fest umrissener Sachlage. Im technischen Sinne (z. B. DIN EN 954 - 1, DIN EN 1050 und IEC EN 61 508) wird Risiko als ein zukünftiges Ereignis aufgefaßt, d. h. als ein mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zu erwartender Schaden aus einem vorhandenen Schadenspotential. Das Risiko hat vorerst zwei Komponenten: die Tragweite des Schadens (S) bzw. den Erwartungswert des Schadensausmaßes und seine Eintrittshäufigkeit (H). Das Risiko ergibt sich demnach aus der Beziehung zwischen einer potentiellen Gefahr, die eintreten und einen Schaden verursachen kann, und der Wahrscheinlichkeit des Schadenseintritts (Eintrittswahrscheinlichkeit ist der Grenzwert der relativen Häufigkeit eines zufälligen Ereignisses nach unendlich vielen ³Läufen´). Eine Gefährdung wird erst zum Risiko, wenn zu der zu erwartenden Schadenshöhe noch die Eintrittswahrscheinlichkeit oder -häufigkeit des unerwünschten Ereignisses hinzugezogen wird. Oft wird das Risiko als Produkt von S und H als Risikozahl umschrieben, [4.13]:

Je häufiger (wahrscheinlicher) ein bestimmter Schaden ist, desto geringer muß dessen Tragweite sein, damit ein bestimmtes Risiko nicht überschritten wird. So einsichtig und einfach dieser Zusammenhang rechnerisch auch erscheint, die Wirklichkeit gibt er nur bedingt wieder. Errechnete Werte lassen sich nicht ohne weiteres vergleichen. Arithmetisch betrachtet, kann der berechnete Wert des Risikos eines großen, wenn nicht katastrophalen, aber sehr selten auftretenden Schadens gleich sein mit dem Zahlenwert eines Risikos kleiner, aber sehr häufig auftretender Schäden. Der multiplikativer Ansatz birgt noch eine weitere prinzipielle Unzulänglichkeit in sich: Fordert man im Hinblick auf unermeßlichen Schaden eine verschwindende Eintrittswahrscheinlichkeit, so führt das zur Multiplikation einer extrem großen Zahl mit einer extrem kleinen Zahl (Unendlich mal Null). Das Ergebnis kann, mathematisch betrachtet, jeden beliebigen Wert annehmen: Damit wird das Risiko zwar kalkulierbar aber nicht mehr bewertbar [4.14]. In der Realität werden Risiken in erster Linie nach ihrer Tragweite und erst dann nach deren Eintrittswahrscheinlichkeit bewertet und akzeptiert. Risiken mit hohen Personenschäden bei geringer Häufigkeit, z. B. Flugzeugabstürze, werden weder vom Individuum noch von der Gesellschaft akzeptiert, im Gegensatz zu den weit höheren Risiken im Straßenverkehr. Risiken werden z. Z. außer in der Versicherungswirtschaft kaum quantifiziert. Auf der anderen Seite ist beim Beurteilen der Arbeitssicherheit von Maschinen die Tendenz unverkennbar, sich weniger um Risiken zu kümmern, bei denen nur Bagatellkörperschäden oder reine Sachschäden zu erwarten sind. Anders ist die Situation im Bereich der Umweltsicherheit. Hier können sich Risiken, die ³lediglich´ zu einem, wenn auch hohem, Sachschaden führen, z. B. Verschmutzung der Umwelt durch freigesetzte Chemikalien, für den Verur-

R=S *H Dieser Zusammenhang ergibt im H-S Diagramm Hyperbeln gleichen Risikos. In doppeltlogarithmischer Darstellung ergeben sich aus ihnen Geraden gleichen Risikos, Bild 4.2-2.

Bild 4.2-2 Risiko als Zusammenhang von Häufigkeit und Schadenshöhe unerwünschter Ereignisse

4.2 Risikobewertung

sacher in der Öffentlichkeit katastrophal auswirken. Derartige Risiken müssen und werden firmenpolitisch auch entsprechend hoch bewertet. Läßt sich das Schadensausmaß noch relativ einfach einschätzen, ist das Abschätzen der Eintrittshäufigkeit dadurch erschwert, daß es sich um einen komplizierten Zusammenhang mehrerer Einflußgrößen handelt, wie z. B. die Zeitspanne, in der sich Personen dem Risiko aussetzen und die technischen Möglichkeiten der Beherrschung der Gefährdungen usw., [4.15]. R = S * f(A,G,W) mit A: Zeitlicher Aufenthalt von Personen im Gefahrenbereich G: Möglichkeit einer Gefahrenabwendung W: Eintrittswahrscheinlichkeit des unerwünschten Ereignisses Eintrittswahrscheinlichkeit und Entwicklung von Schäden hängen von technischen Randbedingungen ab, z. B. von Berechnungsansätzen und Auslegungsverfahren der Maschinenteile, ihrer Betriebsbelastung, Beanspruchung und Qualität der späteren Wartung. Eintrittswahrscheinlichkeit läßt sich zumindest theoretisch aufgrund bekannter oder aus Erfahrung geschätzter Daten potentieller Vorgänge prognostisch eingrenzen. Prognosen über die Tragweite des zu erwartenden Schadens sind immer mit Unwägbarkeiten behaftet. Die Tragweite wird maßgeblich von vielen Randbedingungen und Umgebungsverhältnissen beeinflußt, die nicht immer vorhersehbar sind. Das Auftreten eines einzelnen, früher noch nicht beobachteten zufälligen Ereignisses ist auch mit Mitteln der Zuverlässigkeitsbetrachtung nicht vorhersehbar! Erst bei vielfacher Wiederholung des zufälligen Ereignisses wird man möglicherweise Gesetzmäßigkeiten ableiten können, die dann für die Vorhersage zukünftiger Ereignisse bei ähnlich gelagerten Fällen herangezogen werden können, [4.16]. Bei allen abgeschätzten oder gar in Zahlen gefaßten und auf Zeitabstände bezogenen Eintrittswahrscheinlichkeiten muß man sich immer der Tatsache bewußt bleiben, daß man aus Wahrscheinlichkeiten keine absolute Sicherheiten herleiten kann: Auch mit allerkleinsten Wahrscheinlichkeitswerten ist es verträglich, daß das zufällige Ereignis heute und morgen und übermorgen eintritt, vielleicht aber auch erst in -zig Jahren. Der Zufall hat kein Gedächtnis!

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Erfahrungen zeigen, daß diese Zusammenhänge nicht einer eindimensionalen Kausalkette gehorchen, sondern daß es noch andere dynamische Prozesse geben muß, die den Verlauf eines Schadens beeinflussen. Um Risiken zu begegnen, muß deshalb die Vorstellung über Sicherheitsziele korrigiert werden: von der angestrebten und prinzipiell nicht erreichbaren absoluten Sicherheit (Nullrisiko) hin zu einem individuell a als auch gesellschaftlich akzeptierten Rest- bzw. Grenzrisiko.

4.2.2 Grenzrisiko, Restrisiko Vor Gefahren sicher zu sein ist ein grundlegendes menschliches Bedürfnis. Gesellschaftliche und individuelle Akzeptanz von Gefahren bzw. der mit ihnen verbundenen Risiken beruht auf abwägenden Entscheidungen (Risikobewertungen), die sich auf qualitative oder quantitative Verfahren stützen. Man versucht, alles zu bedenken und allem vorzukehren, um potentielle Gefahren und die mit ihnen verbundenen Risiken zu erkennen, die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen umzusetzen und die Eintrittswahrscheinlichkeit und Schwere des Schadens auf ein tragbares Maß zu verringern. Es besteht auch Konsens unter Fachleuten, daß Risiken bzw. deren Bewertungen immer an Grenzwerte gebunden sind. Das ist die rationale Ebene der Fragestellung. Neben dieser rationalen Ebene haben Risiken bzw. deren Akzeptanz noch eine emotionale Ebene, die der rationalen Ebene letztlich überlegen ist. Die Risikoakzeptanz ist wesentlich durch subjektive Einstellungen jedes Einzelnen und der Gesellschaft geprägt. Deshalb müssen in sensiblen Bereichen der Technik oft Urteile von Laien beachtet werden, auch wenn sie erhebliche Schwächen aufweisen. Vor allem in Deutschland, wo Begriffe Gefahr, Gefährdung, Risiko, Grenzund Restrisiko politisch-philosophisch bis emotionsgeladen diskutiert werden. Politiker leisten bewußt oder unbewußt dieser Haltung nicht selten Vorschub. Fordern sie z. B. sinngemäß: ´..alle nach Art und Ausmaß der möglichen Gefahren erforderlichen Vorkehrungen zu treffen, um Störfälle auszuschließen´, so erwecken sie bei Nichtfachleuten die der Realität widersprechende Vorstellung, daß Stör- und Unfälle bei Erfüllung der genannten Forderung ein für allemal vermieden sind. Ein lobenswertes, aber unerreichbares Schutzziel! Die DIN V 19 250 und DIN EN 1050 beschreiben die Zusammenhänge zwischen den Begriffen Risiko, Grenzrisiko, Restrisiko, Gefahr und Sicherheit, Bild 4.2-3. Im ISO/IEC-Guide 51:1999, der diese Begriffe auf

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.2-3 Zusammenhang zwischen Gefahr, Grenzrisiko und Sicherheit nach DIN V 19 250

internationaler Ebene festlegt, benutzt man statt des Begriffs Grenzrisiko den Begriff vertretbares (toleriertes) Risiko (tolerable risc), als das "Risiko, das im gegeben Kontext basierend auf den gültigen Wertvorstellungen der Gesellschaft akzeptiert wird." eingeführt. Risiken können beliebige positive Werte auf einer Werteachse annehmen. Das Grenzrisiko ist das größte noch vertretbare oder hinzunehmende Risiko eines bestimmten Vorgangs oder Zustandes. Es gibt dabei technische aber auch wirtschaftliche Grenzen, deren Erreichen man zwar anstreben kann, ihre Endlichkeit bzw. Unerreichbarkeit man aber akzeptieren muß. Betrachtet man bei betrieblichen Vorgängen das Risiko eines tödlichen Arbeitsunfalls, so kann man z. B. aus der Statistik des Hauptverbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften [4.9] entnehmen, daß im Jahr 2001 bei ca. 30,7 Millionen Vollarbeitern 811 tödliche Unfälle im gewerblichen Bereich zu verzeichnen waren (Quote 2,6.10-5). Welches Todesrisiko ist dagegen mit der Natur verbunden? Aus der offiziellen Todesursachenstatistik des Statistischen Bundesamtes, Wiesbaden, kann man entnehmen, daß im Jahr 2001 in der Bundesrepublik Deutschland durch Naturgewalten (Blitzschlag, Hochwasser, Erdbeben, freilebende Tiere, klimatische Einwirkungen usw.) ca. 80 Einwohner zu Tode kamen (Quote 1.10-6,).

Für den technische Unfallverhütung ist diese Zahl einerseits eine Zielgröße, deren Erreichen man anstreben muß. Zugleich markiert sie aber die natürliche und daher sinnvolle Grenze des Erreichbaren, die man jedoch tolerieren und akzeptieren muß. Sicherheit ist immer eine relative Aussage, auch im zeitlichen Sinne. Sicherheitsvorräte von Produkten verbrauchen sich. So betrachtet, besteht die Sicherheit (Sachlage bzw. ein Zustand sehr geringer aber vereinbarter Schadenswahrscheinlichkeit), nur innerhalb einer festgelegten Zeitspanne, z. B. der Lebensdauer eines Produkts. Es ist sinnvoll, diesen Sachverhalt in der technischen Dokumentation festzuhaltenen. Somit sind Restrisiken wert- und zeitmäßig eingegrenzt. Restrisiken lassen sich zwar direkt als (unscharfe) Größe quantitativ erfassen aber auch durch sicherheitstechnische Festlegungen indirekt beschreiben. Es wird oft durch autorisierte Stellen in Form von Rechtssätzen festgelegt, z. B. in berufsgenossenschaftlichen oder staatlichen Vorschriften. Das Grenzrisiko (vertretbares Risiko) trennt die komplementären Bereiche der hohen und der niedrigeren Schadenswahrscheinlichkeit, oft nicht ganz treffend als die Bereiche der Gefahr und der Sicherheit bezeichnet. Gefahr in diesem Sinne ist eine Sachlage, bei der das vorhandene Risiko, d. h. bei der die Häufigkeit und Auswirkung der zu befürchtenden direkten und indirekten Schäden aller Art für Leben und Gesundheit ein Grenzrisiko überschreitet. Aufgabe der Sicherheitstechnik ist es, mit zielgerichteten Maßnahmen Risiken und vertretbarem Aufwand das Grenzrisiko RT zu erreichen, Bild 4.2-4. Reduziert sie z. B. mit einer Sicherheitsmaßnahme S1 das aktuelle Risikos R0 auf R1, hat sie dennoch ihr Ziel verfehlt, weil es immer noch weit oberhalb des akzeptierten Grenzrisikos RT liegt. Das Risiko R1 ist nicht tolerabel. Es müssen weitere, meist aufwendigere Sicherheitsmaßnahmen S2 getroffen werden, um das Risiko R2 gleich oder noch besser, kleiner als RT zu setzen. Dann liegt das zu erwartende Risiko R2 unterhalb des akzeptierten (Grenz)risikos und muß erstmal als sozial toleriert werden. Die Notwendigkeit einer kontinuierlichen kritischen Überprüfung des aktuellen vertretbaren Risikos bleibt davon unberührt, vor allem wenn Entwicklungen in der Technik und Wissenschaft wirtschaftlich machbare Verbesserungen erlauben. Dabei sind drei Aspekte zu beachten: 1. Der sicherheitstechnischer Aufwand wächst nicht linear sondern mindestens überproportional, wenn nicht gar exponentiell 2. Technische und gesellschaftliche Entwicklungen zeigen sich gegenüber Risiken immer weniger tole-

4.2 Risikobewertung

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Bild 4.2-4 Risiken und sicherheitstechnischer Aufwand

rant. Sie werden zukünftig Grenzrisiken immer mehr nach unten drücken. Ein heute akzeptiertes Restrisiko wird zukünftig nicht mehr hingenommen. 3. Trotzdem wird immer ein prinzipiell nicht zu eliminierender Teil des Restrisikos RR verbleiben ein sozialadäquates hinzunehmendes Risiko - wer wird wohl die Tatsache bestreiten wollen, daß das Leben nun mal lebensgefährlich ist. Denn auch mit noch so ausgeklügelten und aufwendigen Sicherheitsmaßnahmen ist es prinzipiell unmöglich, alle Risiken vollständig zu eliminieren. Zu endlichen Kosten wird es immer ein Restrisiko menschlichen Handelns geben! Als Bemessungsgrundlage für Restrisiken muß man daher Ereignisse annehmen, die von außen kommen, deren Tragweite sich weder vorhersehen noch mit äußerster Sorgfalt abwenden läßt. Sie sind im juristischen Sinne höhere Gewalt und als Elementarereignisse (Jahrtausendhochwasser!) zu werten.

4.2.3 Risikobewertung in der Praxis Zur Zeit gibt es noch weder ein allgemein gültiges, universell einsetzbares noch ein genormtes Bewertungsverfahren. Eine Beurteilung konkreter Risiken an Maschinen ist nur unter Berücksichtigung der Wirkungszusammenhänge aller Risikofaktoren aber auch der Abwägung der zu ihrer Eindämmung möglichen Vorkehrungen möglich. Analytische Verfahren. Im Laufe der technischen Entwicklung haben sich nicht nur die unterschiedlichsten Risiken sondern auch Methoden zu deren Beurteilung entwickelt. Risikobeurteilungen bzw. -bewertungen sind wohl deren wichtigstes Ergebnis. In der Gefährdungsanalyse werden unter Nutzung aller verfügbaren Informationen Gefährdungen festgelegt und die mit ihnen verbundenen Risiken eingeschätzt. Unter Berücksichtigung gesellschaftlicher, wirtschaftlicher und umweltrelevanter Gesichtspunkte werden die ermittelten Risiken bewertet und dann über ihre

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Vertretbarkeit entschieden. Für besonders sensible oder komplexe bzw. komplizierte technische Einrichtungen und Anlagen mit erheblichem Gefährdungspotential (Reaktortechnik, Luft- und Raumfahrt, chemische Anlagen) sind zum Abschätzen von Risiken, die sich aus stochastischen Gefährdungen ergeben und schon aufgrund der hohen Zahl miteinander funktionell gekoppelten, potentiell ausfallgefährdeten Komponenten von Interesse sind, sowie zur systematischen Ermittlung von Schwachstellen und unerwünschter Ereignisse mehrere Verfahren zur Risikoanalyse im Einsatz, Bild 4.2-5. Sie haben sich in diesen Gebieten der Technik bewährt. Die meisten Verfahren gehen von der logisch-systematischen Abbildung diskreter Systemzustände aus, mit

dem Ziel, Gefährdungen zu erkennen und zu kategorisieren, deren Ursachen und Auswirkungen festzustellen, ihnen mögliche und erforderliche Sicherheitsmaßnahmen zuzuordnen und die Ergebnisse zu dokumentieren. Nicht zuletzt wegen des hohen Aufwands (für die Fehlerbaumanalyse eines Systems mit ca. 1000 Eingängen und ebensovielen Verknüpfungen gibt [4.17] zehn Mannmonate, für die Analyse eines Gebläses in einem Kernkraftwerk drei Mannmonate an) und aufgrund des Aufbaus typischer Maschinen (breites Beanspruchungsprofil der Maschinenelemente und Baugruppen, kaum gesicherte Ausfallraten dieser Bauteile, funktionelles Zusammenwirken mechanischer und elektronischer Bauteile usw.) werden diese Methoden im

Bild 4.2-5 Verbreitete Verfahren zur Analyse stochastischer Gefährdungen und zur Risikobewertung komplexer Systeme

4.2 Risikobewertung

allgemeinen Maschinenbau immer noch relativ selten angewendet, zumal nur solche Fehler oder Ausfälle berücksichtigt werden, die vorausgedacht werden können. Auch hier zeigt die Praxis mit ihren spektakulären Unfällen, deren banale Ursachen trotzdem niemand vorhergesehen hat, die Grenzen des menschlichen Geistes immer wieder auf. Die Möglichkeit und das Eintreten unvermuteter Ereignisse aufgrund der latenten Gefahr, die in jedem technischen System steckt, d. h. die Möglichkeit von Überraschungen im wahren Sinne des Wortes, muß man akzeptieren. Das ist ein Charakteristikum stochastischer Gefährdungen. Trotzdem sind diese Verfahren zur Risikoabschätzung dieser Gefährdungen geeignet, wenn ihre Grenzen berücksichtigt werden. Multiplikative Verfahren. Sie definieren das Risiko als Produkt aus Schadensausmaß und Eintrittswahrscheinlichkeit des Schadens. Als Beispiel für dieses Vorgehen sei das Verfahren nach [4.18] vorgestellt. Es beschreibt eine quantifizierte Risikobewertung, die auf diesen multiplikativen Ansatz zurückgreift. Die Eintrittswahrscheinlichkeit AW ist in fünf Stufen, die Schwere möglicher Verletzungen in vier Stufen klassifiziert. Das Produkt beider Zahlen führt zu einem Wert der Risikoprioritätenzahl RPS, Bild 4.2-6.

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Ist die Risikoprioritätenzahl gleich oder größer 8, sind Sicherheitsmaßnahmen notwendig. Es ist offensichtlich, daß in der Festlegung von Werten, die bestimmte Maßnahmen implizieren, die Schwierigkeit des Verfahrens liegt. Außerdem muß man sich beim Anwenden dieses Verfahrens aller im Abschnitt 4.2.1 diskutierten Grenzen und Unzulänglichkeiten bewußt sein. Risikographen. Sie lassen sich auf das Grundkonzept der DIN V 19 250 aus dem Jahr 1989 zurückführen. Die DIN V 19 250 versuchte Risikobewertungen zu vereinheitlichen. Sie bezieht sich zwar vornehmlich auf sicherheitstechnische Aspekte von Meß-, Steuerund Regeleinrichtungen, enthält auch grundlegende, auf andere sicherheitstechnische Fragestellungen übertragbare Ansätze zur Risikobetrachtung. Sie ermöglicht konkrete Risiken aufgrund einiger weniger, das jeweilige Risiko kennzeichnenden Parameter anhand eines Zuordnungs- und Klassifizierungsschemas mit Hilfe eines Entscheidungsbaumes abzuschätzen . Sinnvolles Kombinieren der Beschreibungsmerkmale der vier Beurteilungskriterien - Schadensausmaß, Aufenthaltsdauer, Gefahrenabwendung und Eintrittswahrscheinlichkeit des unerwünschten Ereignisses - führt zu acht Risikoanforderungsklassen [4.19], Bild 4.2-7. Eine für die Praxis des allgemeinen Maschinenbaus sinnvolle Grundlage zur Risikobewertung an Arbeits-

Bild 4.2-6 Risikoprioritätenzahl nach [4.18]

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.2-7 Risikograph der DIN V 19 250, nach [4.15]

mitteln regelt die Norm DIN EN 954-1 in Verbindung mit der Grundnorm DIN EN 1050, die jedoch aufgrund ihrer sehr allgemeinen Ausrichtung nur als Leitlinie herangezogen werden kann. Die Einordnung des bei einem Arbeitsmittel bzw. in seiner Steuerung auftretenden Risikos in Risikoklassen ergibt sich aus der Kombination von drei Beurteilungsgesichtspunkten mit jeweils zwei Merkmalen. Nach [4.19] sind dem Gesichtspunkt ³Schwere der Verletzung´ S zwei Merkmale zugeordnet: leichte Verletzungen mit reversiblen Folgen S1 (leichte Quetschungen oder Schnittwunden) und schwere Verletzungen mit irreversiblen Folgen (z. B. Amputationen, Lähmumgen oder tödliche Folgen) S2. Der zweite Gesichtspunkt F berücksichtigt den zeitlichen Rahmen, in dem sich Personen Gefährdungen aussetzen. Hier wird unterschieden zwischen selten bis öfters F1 (z. B. Zugriff, um Fehler zu beheben oder Maschine einzurichten) und häufig bis dauernd F2 (z. B. zyklischer Eingriff in ein Werkzeug, um Teile einzulegen und zu entnehmen). Der dritte Gesichtspunkt P berücksichtigt, inwieweit Betroffene eine Gefährdung erkennen und von sich aus abwenden können (z. B. unmittelbar wahrnehmbar aufgrund beobachtbarer physikalischer Effekte oder nur mittelbar mit technischen Hilfsmitteln visuell oder akustisch angezeigt). Bei diesem Parameter wird unterschieden, ob das Abwenden bedingt P1 oder kaum möglich ist P2. Nach [4.20] beeinflussen u. a. noch folgende Aspekte die Auswahl des Parameters P:

- beaufsichtigter oder unbeaufsichtigter Betrieb - Betrieb der Einrichtung durch Fachleute oder Laien - Schnelligkeit des Auftretens der Gefährdung (schnell, langsam) - Möglichkeit zur Vermeidung der Gefährdung (durch Flucht oder Eingriffe Dritter) Diese Merkmale, sinnvoll und im Einklang mit praktischen Erfahrungen aus dem Unfallgeschehen kombiniert, ergeben für die Risikohöhe fünf Anforderungsklassen I bis V, Bilder 4.2-8 und 4.-9. Bei drohenden Personenschäden ist es bei der Abwägung einzelner Merkmale opportun, immer von der schwerstmöglichen Verletzung oder Gesundheitsgefährdung auszugehen, die eintreten kann. Hier geben Berichte über Unfallursachen - sofern sie zugänglich sind - wertvolle Anhaltspunkte. Höhere Risiken erfordern aufwendigere Sicherheitsmaßnahmen als niedrige Risiken. Insbesondere aktive Schutzeinrichtungen, deren Zuverlässigkeit von der fehlerfreien Funktion mehrerer Subsysteme bzw. der Steuerung abhängt, müssen bei höheren Risiken immer mehr Fehler beherrschen. Risikobewertungen nach diesem Verfahren beziehen sich zwar genau genommen nur auf Bauteilversagen innerhalb der Meß-, Steuer- und Regeleinrichtungen, d. h. Baugruppen des Informationssystems und die Folgen der Bauteilversagen für die Gefährdeten. Dieses Verfahren ist aber im Sinne der EG-Maschinenrichtli-

4.2 Risikobewertung

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Bild 4.2-8 Risikoabschätzung nach [4.19] im Sinne DIN EN 954-1in Verbindung mit DIN EN 1050

nie eine für die meisten normalen Fälle des allgemeinen Maschinenbaus eine praktikable und zugleich ausreichende Möglichkeit, Risiken zu bewerten. [4.21] entwickelte anhand der DIN EN 954-1 und praktischer Erfahrungen aus Maschinenprüfungen ein ähnlich praktikables Verfahren zur Risikobewertung. Es besteht aus einem Risikograph und einer Beurteilungssystematik. Mit ihnen lassen sich konkrete Risiken an Fertigungsanlagen bzw. an deren Komponenten - und damit auch Risiken an Einzelmaschinen - einer der vier Risikogruppen zuordnen. Die dazu notwendigen praxisgerecht formulierten Randbedingungen und Beurteilungsmaßstäbe kann der Anwender durch Vergleichen leicht auf eigene Fragestellungen übertragen. Wichtigste Prämisse für das Verfahren ist, daß alle Beurteilungen (Verletzungsschwere, Eingriffshäufigkeit und Abwehrmöglichkeiten) vorerst ohne Schutzmaßnahmen - auch wenn sie geplant oder schon vorhanden sein sollten - erfolgen. Nur so kommt man zu vergleichbaren Ergebnissen und Aussagen. Für das konsequente Auflisten aller, auch bereits gesicherter Gefahren spricht noch folgender Sachverhalt: Gefährdungsanalysen, Risikobewertungen und die aus ihnen hergeleiteten und dokumentierten sicherheitsrelevante Konstruktionsmaßnahmen dienen letztlich der Rechtssicherheit der Hersteller. Somit begeben sich Konstrukteure auf das Wirkungsfeld von Juristen. Schon aus diesem Grund ist es für alle, die mit

dieser Aufgabe beauftragt sind - und das werden in den meisten Fällen Ingenieure sein - sinnvoll, die schriftliche Dokumentation der Gefährdungsanalysen und Risikobewertungen der Denkweise der Juristen anzupassen. Und die hat eine Besonderheit: Ingenieure versuchen, auf direktem Wege eine praktikable Lösung eines Problems zu finden. Sie konzentrieren sich primär auf vielversprechende Ansätze, die sie auch meistens schnell umsetzen. Alle anderen Überlegungengen verfolgen sie vorerst nicht weiter. Ganz anders verfahren die Juristen: In ihren Überlegungen berücksichtigen sie synchron vorerst alle für und gegen einen Sachverhalt sprechende Argumente bis zur endgültigen Wertung bzw. Entscheidungsfindung. Erst dann trennen sie nach sorgfältiger Abwägung die weniger wichtigen von den entscheidenden Aspekten und begründen mit ihnen die gefundene Entscheidung bzw. Lösung (sog. Gutachterstil). Und da Juristen meistens das letzte Wort haben, ist es sinnvoll und hilfreich, sich bei der Gefährdungsanalyse und Risikobewertung diesem Stil anzupassen: Alle Gefahren, auch wenn sie an der zu beurteilenden Maschine durch Maßnahmen der Sicherheitstechnik schon gesichert sein sollten, aufzulisten und ihnen dann die getroffenen oder noch zu treffenden Maßnahmen zuzuordnen - auch wenn Konstrukteure meinen sollten, bereits gesicherte Gefahren bräuchten nicht mehr aufgelistet werden.

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.2-9 Beispiele für die Risikobewertung sicherheitsrelevanter Baugruppen an Maschinen [4.15]

4.2 Risikobewertung

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In diesem Verfahren, Bild 4.2-10, ist der entscheidende und daher an erster Stelle stehender Beurteilungsgesichtspunkt die zu erwartende Verletzungsschwere, für die das energetische oder stoffliche Schädigungspotential maßgebend ist:

Verhaltensweisen im Sinne nichtbestimmungsgemäßer Nutzung in Betracht ziehen, z. B. Staubwischen an den ³unmöglichsten´ Stellen oder spontanes Entstören aber auch den vernünftigerweise vorhersehbaren Mißbrauch.

1. Verletzungen, die zum Tode oder zu irreversiblen Körperschäden (z. B. Amputationen, Versteifungen, Lähmungen usw.) führen können, sind der Verletzungsgruppe V1 zugeordnet. Die Folgen lassen sich nicht mehr medizinisch rehabilitieren. Als Arbeitsunfälle verpflichten sie Unfallversicherer zu Rentenleistungen und ziehen nicht selten empfindliche Rechtsfolgen für die Verantwortlichen nach sich. 2. Verletzungen, die zu reversiblen Körperschäden (vom Fingerbruch bis zu komplizierten aber ausheilbaren Verletzungen) und zu Arbeitsausfällen von mehr als drei Arbeitstagen (meldepflichtige Unfälle) führen können, sind der Verletzungsgruppe V2 zugeordnet. 3. Bagatellverletzungen, die im Betrieb in das Verbandbuch eingetragen werden, fallen in die Verletzungsgruppe V3.

Der dritte Beurteilungsgesichtspunkt berücksichtigt die Möglichkeit der Gefahrenabwehr durch aktives Handeln gefährdeter Personen. Gefahrenabwehr setzt einerseits eine Schließgeschwindigkeit von höchstens 10 mm/s für bewegte Teile von Gefahrstellen voraus. Vorsicht ist jedoch geboten: Dieses Geschwindigkeitslimit ist nur an Quetsch- und Scherstellen zu vertreten. Bei Auflauf- und Einzugstellen fallen die Zustellbewegung (Einziehen) und die Wirkbewegung (Quetschen) zusammen. Dieser Effekt ist rein geometrischer Natur, von der Drehzahl und damit auch von der Umfangsgeschwindigkeit unabhängig. Geschwindigkeitsbegrenzungen sind an diesen Gefahrstellen als Möglichkeit einer sebstinitiierter Gefahrenabwehr grundsätzlich nicht zu vertreten! Andererseits geht dieser Beurteilungsgesichtspunkt davon aus, daß akute Gefahren für den Betroffenen wahrnehmbar und erkennbar sind. Die dazu notwendige Aufmerksamkeit und Konzentration werden bei gelegentlichen Eingriffen ausreichen, nicht aber bei zyklischen oder taktgebundenen Tätigkeiten im Wirkbereich der Gefahrstellen. Bei diesen Eingriffen muß davon ausgegangen werden, daß Personen, durch Monotonie ihrer Tätigkeit bedingt, virulente Gefahren nicht mehr wahrnehmen und daher auch nicht erkennen können. Deshalb wird hier eine selbstinitiierte Abwehrmöglichkeit grundsätzlich verneint. Bei Risikobewertungen am anderen Ende der Verletzungsskala (Bagatellverletzungen) wird Möglichkeit der Gefahrenabwehr nicht mehr berücksichtigt. Durch sinnvolles Kombinieren der Merkmale sind acht praxisrelevante Entscheidungspfade hergeleitet, die zu vier Risikogruppen (R1 bis R4) führen. Prinzipiell sind zwar noch mehr Risikogruppen denkbar. Verfeinerte Betrachtungen erschweren jedoch erfahrungsgemäß die praktische Anwendbarkeit des Verfahrens ohne daß die Aussagen über Risiken zuverlässiger werden. Nach Abschluß der systematischen Gefährdungsanalyse und Risikobewertung liegt für einzelne Maschinen, Anlageteile und für die Gesamtanlage die Einstufung in eine der Risikogruppen R1 bis R4 vor. Die jeweilige Risikogruppe am Ende der Pfade bestimmt das Niveau der zu treffenden Sicherheitsmaßnahmen, s. dazu Abschnitt 5.5.2.

Dar zweite Beurteilungsgesichtspunkt ist die Häufigkeit und die Expositionsdauer aller in Frage kommenden Personen im Gefahrbereich: Dabei müssen betriebliche Situationen in allen Lebensphasen, d. h. vor, während und nach der Nutzung und allen Betriebsarten der Maschine redlich analysiert und beurteilt sowie die Qualifikation aller Personen berücksichtigt werden, die in die Fertigungsanlage oder Maschine eingreifen können: 1. Zyklische oder verfahrensbedingte ständige Eingriffe in Gefahrstellen (z. B. in Pressenwerkzeuge), sowie stets zu erwartende Eingriffe (ungehinderter Zugriff oder leicht umgehbare Hindernisse) werden gleichwertig beurteilt. 2. Gelegentliche Eingriffe haben zwar keine exakt festgelegte oder vorhersehbare Häufigkeit, müssen aber immer dann unterstellt werden, wenn für sie Ursachen auftreten (z. B. Prozeßstörungen) oder verfahrensbedingte Anlässe (z. B. Werkzeugwechsel, Justierungen usw.) bestehen. 3. Das Merkmal ³Eingriff möglich, aber nicht zu erwarten,´ setzt voraus, daß zwar die geometrische Konfiguration zwar Eingriffe zuläßt aber zugleich unterstellt es, daß weder eine erkennbare Ursache noch Veranlassung vorliegt, in Gefahrstellen oder Gefahrbereiche einzugreifen. Hier muß man aber

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.2-10 Risikobewertung an Maschinen und Fertigungsanlagen nach [4.21]

4.2 Risikobewertung

Ein auf beliebige Gefährdungen und unterschiedlichste technische Randbedingungen universell anwendbares Verfahren zur einheitlichen Bewertung unterschiedlicher Risiken in der Technik steht noch nicht zur Verfügung. Es wird wohl auch nicht so leicht zu entwickeln sein, da die Arbeitssysteme und deren Aufgaben zu unterschiedlich sind. Risikobewertungen müssen daher pragmatisch aber trotzdem verantwortungsvoll angegangen und werden. Die EG-Maschinenrichtlinie stellt zwar Gefährdungsanalysen und Risikoabschätzungen bzw. -bewertungen an die vorderste Stelle aller Maßnahmen des sicherheitsgerechten Konstruieren. Gefährdungsanalysen und Risikobewertungen sind jedoch, lebensnah betrachtet, iterative Prozesse, die je nach Stand des Entwicklungs-, Konstruktions- und Montageprozesses mehrmals durchlaufen, mit allen an der Entstehung der Maschine beteiligten kommuniziert und vor allem sorgfältig dokumentiert werden müssen. Risiken an mechanischen Gefahrstellen. Für eine Gefährdungsanalyse ist das Identifizieren und das räumliche Festlegen von Gefahrstellen an konkreten Maschinen oder Fertigungsanlagen wohl die wichtigste Voraussetzung zum Ermitteln von Gefahren und aller mit ihnen verbundenen Gefährdungen und Risiken. Zu prägenden Merkmalen mechanischer Gefahrstellen gehören makro- und mikrogeometrische Konfigurationen der sie bildenden Teile sowie das Niveau der sie bewegenden Energien bzw. die in den Gefahrstellen wirkenden Energiedichten. Alle diese Merkmale bestimmen den Schädigungsmechanismus und sind somit ausschlaggebend für die Art und Schwere einer evtl. Verletzung. Zur realistischen Einschätzung der sich an Gefahrstellen ergebenden Gefährdungen und vorhandener Risiken müssen noch die Betriebsart (Normalbetrieb, Sonderbetrieb) und die Wahrscheinlichkeit des Eingriffs bzw. des Eintritts einer Verletzung berücksichtigt werden. Die letztgenannten Aspekte setzen allerdings genaue Kenntnisse voraus über alle technologischen Aspekte, die Bedienungskonzepte und -modalitäten der Maschine, deren Störanfälligkeit sowie über das Verhalten der Benutzer bei Störungen und über das in der Praxis tatsächlich eingetretene Unfallgeschehen (und hier vor allem die Unfallschwere). Unter diesem Gesichtspunkt ist eine vertrauensvolle Zusammenarbeit mit den Trägern der gesetzlichen Unfallversicherung von beidseitigen Vorteil: Berufsgenossenschaften, die anerkannte Arbeitsunfälle entschädigen müssen, sind vom Gesetz-

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geber gehalten, Unfälle systematisch auszuwerten, die aus ihnen gewonnenen Erkenntnisse in Präventionsmaßnahmen umzusetzen und sie zu veröffentlichen. Branchenspezifische Verfahren zur Risikobewertung und zur Festlegung nachgeordneter Sicherheitsmaßnahmen werden aufgrund praktischer Erfahrungen im Sinne retrospektiver Analysemethoden zunehmend in internationalen Normen, vor allem in Produktnormen geregelt. So enthält z. B. die DIN ISO 11 111 ³Sicherheitsanforderungen für Textilmaschinen´ u. a. ausführliche und systematisch aufgebaute Aussagen über Risiken, die mit bestimmten Gefahrstellen an Textilmaschinen verbunden sind. Typische Beispiele aus diesen Zusammenstellungen enthält das Bild 4.2-11. Die dort aufgeführten Risikoklassen sind nach sorgfältiger Abwägung konkreter Randbedingungen auch auf andere Branchen übertragbar. Aufgrund der großen Vielfalt der in der Praxis anzutreffenden Maschinenarten und der an ihnen vorkommenden Gefahrstellen, die zum Erfüllen der technologischen Funktionen notwendig sind, wird es auch in absehbarer Zukunft ohne wissenschaftliche Vorarbeiten kaum praktikabel sein, allumfassende und allgemein anwendbare Verfahren zur Gefährdungsanalyse und zur Risikobewertung herzuleiten.

4.2.4 Dokumentation der Ergebnisse Das europäische technische Recht verlangt ausreichende Dokumentationen aller Risiken, die von Maschinen ausgehen sowie der jeweiligen Gegenmaßnahmen, die gewährleisten, daß Risiken unterhalb akzeptierter Grenzwerte bleiben. Das ist besonders wichtig für Restrisiken, die trotz getroffener technischer Maßnahmen verbleiben. Grundlegende sicherheitstechnische Anforderungen und deren Erfüllung in allen Phasen des Lebenslaufes einer Maschine müssen nachvollziehbar dokumentiert sein. Für die eigene Rechtssicherheit kann es nur von Vorteil sein, wenn diese Dokumentation einerseits von einem systematischen Ansatz ausgeht und andererseits in einer Form vorliegt, auf die ohne großen Aufwand schnell zurückgegriffen werden kann. Gliederung und Aufbau der Dokumentationen kann sich nach Gefahren, z. B. gemäß Anhang I der EGMaschinenrichtlinie, orientieren oder der technischen und technologischen Funktion der Maschine folgen. Zuerst ist es sinnvoll, die (Betrachtungs-)Grenzen der Maschine festzulegen und zu dokumentieren. Damit ist auch der Umfang der durchgeführten Gefährdungsana-

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.2-11 Risikoklassen für Gefahrstellen nach DIN ISO 11 111

lysen und Risikobewertungen eingegrenzt und festgelegt. Ein wichtiger Bestandteil der technischen Dokumentation ist die vollständige Auflistung aller relevanten Gefährdungen (Negativ-Liste) und der technischen Lösungen, mit denen diese Gefährdungen abgewendet werden (Positiv-Liste). Bildhafte Symbole als Planungshilfen, wie sie z. B. von [4.22] entwickelt wurden, helfen, Gefährdungen und getroffene Schutzmaßnahmen in Zeichnungen oder digitalisierten Konstruktionsdaten übersichtlich zu dokumentieren. Formalisierte Vordrucke haben sich dabei genauso bewährt, wie ausführliche Video- und Fotodokumentationen sicherheitstechnischer Lösungen an fertigen

Maschinen. Dazu bieten zeitgemäße Hardware (digitale Photo- und Videokameras) und Software (Bild- und Textverabeitungsprogramme, Tabellenprogramme, spezielle Software-Tools) viele Möglichkeiten, diese Aufgabe rationell und effektiv zu bewältigen. Weder Formblätter noch ihr Aufbau bzw. deren Inhalt sind normativ festgelegt. Ausführung der Dokumentation liegt in der Verantwortung der Hersteller. Aktuelle praktische Erfahrungen belegen, daß Drang zum Perfektionismus oder eigene Unsicherheiten oft dazu führen, möglichst alle denkbaren Gefahren berücksichtigen und dokumentieren zu wollen. Die Variationsmöglichkeiten aller Aspekte, die technische Gefahren an Maschinen ausmachen, können jedoch diesem an sich

4.2 Risikobewertung

vernünftigen und begrüßenswerten Bemühen eher schaden und es vom Aufwand her überfordern. Deshalb gilt auch hier der bewährte Ingenieurgrundsatz: so ungenau wie möglich, so genau wie nötig. So kann durchaus von Fall zu Fall (vor allem dann, wenn strikt nach harmonisierten C-Normen, Produktnormen, gebaut wurde) pragmatisch entschieden werden, ob man nicht mit vereinfachten Listen, wie z. B. in Bild 4.2-12 dargestellt, der geforderten Dokumentationspflicht nachkommt. Die aktuelle rechtliche Auffassung geht davon aus, daß während des Erarbeitens der Normen kompetente Fachleute maschinenspezifische Gefährdungsanalysen durchgeführt haben, sie also weitgehend vorweggenommen haben. Auf der anderen Seite kann sich der Aufwand einer ausführlichen Dokumentation als besonders nützlich bei Rechtsstreitigkeiten nach Unfällen oder Schadensfällen erweisen. Dies setzt aber gehöriges Erfahrungswissen über reale Gefährdungen voraus. Der Übersichtlichkeit halber sollten immer synoptische tabellarische Aufstellungen aller relevanten Gefährdungen und Auflistungen sicherheitstechnischer Lösungen angestrebt werden, wie beispielhaft im Bild 4.2-13 dargestellt oder wie in [4.23] ausführlich behandelt. Das gilt für alle Lebensphasen der Maschine! Je nach Größe der Maschine bzw. Umfang der Anlage und der Untersuchungstiefe kann diese Dokumentation durchaus einen zwei-, manchmal sogar einen dreistelligen Seitenumfang bekommen. Um trotzdem den Überblick nicht zu verlieren, ist es hilfreich, die getroffenen Sicherheitsmaßnahmen im Layout der Anlage

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mit ihren Bezugsnummern der tabellarischen Dokumentation festzuhalten, Bild 4.2-14. Sicherheitsrelevante Informationen fallen an unterschiedlichsten Stellen in allen Entstehungsphasen der Maschine an. Damit alle Informationen spätestens nach Abschluß der Montage nachvollziehbar in der Dokumentation zusammenfließen können, muß die betriebliche Organisation darauf abgestimmt sein. Formblätter sollten der Entwicklungs- und Konstruktionsabteilung bereits in der Konzeptphase der Maschine vorliegen, damit alle sicherheitsrelevanten Informationen von Anfang an und in allen nachfolgenden Phasen festgehalten werden können. Systematische Auflistungen von Gefährdungen und der sie aufhebenden technischen Maßnahmen sind eine wichtige Voraussetzung für das Zusammenarbeiten mit Stellen, die z. B. GS-Prüfungen durchführen, für das Erstellen von Betriebsanleitungen und für Auswahl und Umsetzung konstruktiver Maßnahmen, die den ermittelten Gefährdungen entgegenwirken. In diesen Listen ist firmeninternes Know-How niedergelegt. Nur Aufsichtsbehörden haben aufgrund ihres öffentlich-rechtlichen Auftrags das Recht, sie einzusehen - allerdings nur aus einem gegebenen Anlaß. Dritte, d. h. externe Maschinenbetreiber bzw. Kunden haben dieses Recht grundsätzlich nicht. Im Rahmen der Vertragsgestaltung können aber entsprechende privatrechtliche Regelungen im gegenseitigen Einvernehmen unter vertrauensbildenden Vereinbarungen getroffen werden.

Bild 4.2-12 Vereinfachte Dokumentation der Gefährdungsanalyse und Risikobewertung

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.2-13 Ausführliche Dokumentation der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung

4.2 Risikobewertung

Bild 4.2-14 Übersicht getroffener Sicherheitsmaßnahmen aufgrund der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung nach [4.23]

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

4.3 Verhalten der Menschen im Arbeitssystem Zur Risikobewertung gehören nicht nur das Bestimmen der Einflüsse technischer Sachverhalte sondern auch die Klärung der Fragen, welchen Einfluß das Verhalten der Maschinenbenutzer auf ihre eigene Sicherheit hat, welche Verhaltensweisen zu erwarten sind und wie sie konstruktiv beeinflußt werden können, um die Sicherheit aller zu verbessern.

4.3.1 Verhaltensbedingte Unfälle Konstrukteure können sicherheitsgerechtes Verhalten späterer Maschinenbenutzer sowohl positiv als auch negativ beeinflussen. Konstrukteure verfügen zwar über ein fundiertes Wissen über die zu konstruierenden Maschinen, spätere Benutzer haben aber meistens das bessere Wissen über Aufgaben und die Fertigkeiten, um sie mit Maschinen erfüllen zu können. Beide Wissensbereiche müssen nicht unbedingt übereinstimmen. Mit der Gestaltung der Maschinen legen die Konstrukteure auch fest, wie Benutzer mit ihnen umgehen werden. Es ist nur verständlich und redlich, daß Konstrukteure dabei vorerst annehmen, daß sich spätere Benutzer beim Umgang mit den Maschinen aus ihrer Sicht ³vernünftig´ verhalten werden. Doch Vorsicht: Menschen verhalten sich wie im Leben so auch beim Lösen von Arbeitsaufgaben vor allem ökonomisch. Sie streben an, die ihnen übertragenen oder selbst gestellten Aufgaben so schnell und so gut wie nötig zu erledigen und sich dabei zugleich so wenig wie möglich zu beanspruchen. Dieses Verhalten muß nicht immer vernünftig oder sicherheitsgerecht sein. Unfalluntersuchungen zeigen, daß sich viele Verletzte während des Unfalls oder kurz davor häufig nach diesem Prinzip verhalten haben. Im Sinne des Konstruierens sicherheitsgerechter Maschinen sind der Normalfall nicht stets aufmerksame, überlegt handelnde, konzentriert arbeitende Menschen, sondern konkrete Personen, deren Aufmerksamkeit von innen oder außen abgelenkt sein kann, die unter Zeitdruck handeln, nicht den notwendigen Überblick in konkreten (Gefahren-)Situationen haben, sich aber gerne auf verfestigte Gewohnheitshandlungen verlassen oder bewußt improvisieren. Menschen machen und werden auch immer Fehler machen: bei Routinehandlungen ab und zu, bei Improvisationen oder Panikentscheidungen bzw. unter Streß sogar oft.

Dem Menschen fehlen, wahrscheinlich entwicklungsbedingt, Instinkte für wahrnehmbare technische Gefahren. Offenbar sind die rund 250 Jahre, die moderne Technik alt ist, noch zu kurz, als daß er ihr gegenüber die gleiche vernünftige Einstellung wie gegenüber natürlichen Gefahren (Blitz, Erdbeben, Unwetter) entwickeln konnte. Er muß erst durch langwieriges Beobachten, Identifizieren und Interpretieren lernen, zu einem Urteil über Gefährdungen bzw. Risiken zu kommen, denen sich auszusetzen er letztlich bereit ist. Noch schwieriger wird die Situation für Gefährdungen, die sich seinen unmittelbaren sinnlichen Wahrnehmungen entziehen und die ihm nur als codierte Informationen vermittelt werden können (elektrischer Strom, Strahlungen, Gefahrstoffe). Unverkennbar ist der Trend, Arbeitssysteme so zu gestalten, daß Bauteilfehler unmittelbar keine unerwünschten Folgen für Machinenbenutzer nach sich ziehen und gemachte Verhaltensfehler angezeigt werden, damit Benutzer Irrtümer noch rechtzeitig bemerken, um sie korrigieren zu können. Diese fehlertolerante Technik kann aber auch nur wieder fehlerbehaftet sein. Man muß sich stets bewußt machen, daß Benutzer Vorteile dieser Systemeigenschaften entdecken und sich dann auch auf das Tolerieren eigener Fehler durch das System verlassen. Menschen neigen dazu, viele sicherheitstechnische Vorteile durch erhöhte Risikobereitschaft zu kompensieren, weil sie sich zu sicher wähnen. Menschliche Unzulänglichkeiten können daher die Qualität fehlertoleranter Systeme nur verschlechtern, niemals verbessern. In Unfalluntersuchungsberichten taucht häufig die Floskel ³menschliches Versagen´ auf. Gemeint ist eine fachliche oder moralische Inkompetenz. Obwohl, objektiv betrachtet, nicht leicht festzustellen ist, wo bzw. bei wem die Ursache für einen Unfall liegt, wird das Versagen nicht selten dem Verunglückten selbst angelastet. Oft liegt das tatsächliche Versagen in der Technik, d. h. beim Konstrukteur. Und zwar immer dann, wenn er das wahrscheinliche Verhalten zukünftiger Benutzer nicht berücksichtigt hat oder sie durch die getroffenen Gestaltungsmaßnahmen überhaupt erst zu sicherheitswidrigen Verhaltensweisen veranlaßt hat, Bild 4.3-1. Daher ist es unumgänglich, beim Gestalten von Maschinen und Arbeitsabläufen Grundsätze des menschlichen Verhaltens in möglichst allen seinen Ausprägungen zu berücksichtigen. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird Verhalten als beobachtbare Reaktion der Menschen auf konkrete Situationen aufgefaßt. Die relativ komplizierten und komplexen Abläufe und Zusammenhänge lassen sich in erster Näherung mit der rückgekoppelten Informati-

4.3 Verhalten der Menschen im Arbeitssystem

Bild 4.3-1 Gestaltungsmaßnahmen, die zu sicherheitswidrigem Verhalten führen (Fortsetzung S. 94)

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

, Bild 4.2-1

Bild 4.3-1 Gestaltungsmaßnahmen, die zu sicherheitswidrigem Verhalten führen

onsflußkette Wahrnehmen-Verarbeiten-Handeln vereinfacht umschreiben und erklären. Im oder am Körper befinden sich Rezeptoren, die Informationen aus der Umgebung oder aus dem Körper aufnehmen. Das zentrale Nervensystem verarbeitet diese Informationen, mit Effektoren setzt der Mensch die bewußt oder unbewußt verarbeiteten Informationen in

Handlungen um. Die Informationsumsetzung ist mit einer individuellen und situationsbedingten Zeitverzögerung behaftet. Dabei müssen nicht nur Ebenen bewußter oder unbewußter Handlungen sondern auch die Ebene der Reflexe einbezogen werden. Wenn auch nicht jedes sicherheitswidrige Verhalten zwangsläufig einen Unfall nach sich zieht, läßt sich die

4.3 Verhalten der Menschen im Arbeitssystem

Entstehung vieler Unfälle auf das Verhalten des Verletzten zurückführen. Die zahllosen Möglichkeiten zu einem Unfall führender Verhaltensweisen läßt sich auf typische, immer wieder nachweisbare unfallbegünstigende Verhaltensweisen reduzieren. Sowohl reflexive Reaktionen als auch bewußtes und unbewußtes Handeln können zu Unfällen führen. Es muß sich nicht immer um ein Fehlverhalten im Sinne eines Abweichens von gesetzten oder bekannten Normen handeln. Kaum zu glauben, es ist aber so: Manche Unfälle entsprechen den Vorschriften, weil Normensetzer reale Risiken oder Verhaltensweisen nicht erkannt und falsch bewertet haben oder weil durch die normativen Festlegungen neue Risiken dazukommen sind. Andererseits gibt es leider keine statistischen Angaben, die Verhalten in unfallträchtigen Situationen dokumentieren, die durch spezifische Fähigkeiten des Menschen ohne Unfallfolgen, d. h. erfolgreich bewältigt wurden.

4.3.2 Unfälle durch Reflexe Bei der Informationsverarbeitung auf der Ebene der Reflexe kommt es zu keinen mentalen Entscheidungsprozessen. Typische Beispiele sind schreckhafte, unkontrollierte Bewegungen. Diese spontan ablaufenden Verhaltensweisen dürfen nicht als vollwertige Handlung zur Maschinenbedienung herangezogen werden. Bei Überlegungen über mögliche Abläufe von Gefahren- und Notfallsituationen muß dieses Verhalten unbedingt berücksichtigt werden. Zwei typische Beispiele für solche Zusammenhänge sind im Bild 4.3-2 und Bild 4.3-3 festgehalten:

Bild 4.3-2 Unfälle durch Reflexbewegungen beim manuellen Waschen von Druckzylindern

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Manuelles Reinigen von Walzen an Druckmaschinen geschieht oft im Tippbetrieb: Die Walzen rotieren mit geringer Drehfrequenz, die Umfangsgeschwindigkeit ist auch gering. Beginn und Ende der Drehbewegung kann der Drucker durch Betätigen eines Druckknopfs beeinflussen. Das Schaltelement hat keine Selbsthaltung, so daß sich die Walzen nur so lange drehen, wie der Maschinenbenutzer den Druckknopf betätigt. Wird der zum Reinigen benutzte lose gefaltete Putzlappen eingezogen, hält ihn der Drucker reflexartig fest und versucht ihn aus dem Spalt herauszuziehen. Er stemmt sich für einen Augenblick gegen die Einzugskraft. Zugleich versucht er sich mit der anderen Hand an der Maschine abzustützen, um den Kraftfluß durch seinen Körper auf möglichst kurzem Wege zu schließen. Dabei drückt er spontan den Druckknopf durch anstatt ihn loszulassen. Seine andere Hand wird vorerst so lange eingezogen, bis er den Druckknopf bewußt losläßt. Ein Schalter mit den Schaltzuständen Aus-Ein-Aus, die in gleicher Betätigungsrichtung ausgelöst werden, wirkt dieser Gefährdung entgegen. Solch ein Schalter muß leicht gedrückt werden, um die Bewegung einzuleiten, nach dem Loslassen stoppt die Bewegung. Sie kommt auch dann zum Stehen, wenn der Schalter über den ersten definierten Bewegungswiderstand, z. B. in Panik, durchgedrückt wird. Zu ähnlichen Situationen kann es beim Schnittandeuten an Planschneidemaschinen kommen. Das reflexartige Schließen des Kraftflusses durch den Körper führt bei über Fußhebel betätigten Preßbalken zwar zu keinen ernsthaften, wohl aber zu schmerzhaften Fingerverletzungen, trotz geringer Absenkkräfte. Beim Schnittandeuten senkt der Papierschneider durch ein gefühlvol-

Bild 4.3-3 Unfälle durch Reflexbewegungen beim Schnittandeuten

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

les Betätigen des Pedals den Preßbalken auf den Papierstapel. Die Preßkraft ist dabei auf einen gefahrlosen Wert limitiert. Klemmt er sich dabei die Finger ein, versucht er sie reflexartig herauszuziehen. Auch hier schließt er kurzzeitig den Kraftfluß durch seinen Körper auf möglichst kurzem Wege. Dabei stützt er sich mit einem Bein gegen den Fußboden ab, mit dem anderen drückt er das Pedal unbewußt durch, womit er die Anpreßkraft erhöht. Befreien kann er sich nur, wenn er bewußt die Betätigungskraft reduziert oder den Fuß vom Pedal nimmt. Auch hier würde der oben beschriebene Panikschalter eine verhaltensgerechte Problemlösung bieten. Reflexauswirkungen lassen sich nicht willentlich beeinflussen. Alle Versuche, mit ihnen sicherheitsgerechtes Verhalten zu bewirken, sind zum Scheitern verurteilt. Konstruktionsmaßnahmen zur Vermeidung reflexbedingter Gefährdungen sind deshalb vorrangig.

4.3.3 Unfälle durch unbewußtes und bewußtes Handeln Unfall ist üblicherweise ein so seltenes Ereignis, daß er von Unbeteiligten nicht als Bedrohung empfunden wird - Unfälle passieren nur den anderen, so die allgemeine Meinung. Auf der anderen Seite wird aus Schaden nur klug, wer ihn im Sinne vernunftgemäß verarbeiteter Erfahrung auch als solchen akzeptiert.

Für bewußtes und unbewußtes Handeln ist charakteristisch, daß Menschen in mehreren hierarchisch aufgebauten Ebenen Informationen verarbeiten bzw. generieren. Unbewußten Abläufen liegen Verhaltensweisen oder Fertigkeiten zu Grunde, die durch langes Lernen zur Gewohnheit wurden und als Handlungsautomatismen in tieferen Bewußtseinsebenen ablaufen, ohne daß er über die Handlungen bewußt nachdenken muß. Unbewußte Verhaltensweisen lassen sich, wenn auch schwer, bewußt beeinflussen, anderen Situationen anpassen und modifizieren. Bei bewußten Verhaltensweisen vollzieht sich die Informationsverarbeitung bewußt im Gehirn, dem wirklichen Umweltvermittlungsorgan der Menschen. Aufgrund des redundanten Teils der von Rezeptoren kommenden Informationen und des im Gedächtnis gespeicherten Wissens erkennen Menschen relevante und innovative Teile der Information, verarbeiten sie weiter, indem sie ein geistiges Modell zur Rekonstruktion der Gegebenheiten entwickeln. Danach treffen sie Entscheidungen und entwickeln Strategien, die sie dann in Handlungen umsetzen. Bewußte Informationsverarbeitung überführt objektive äußere Situationen durch Wahrnehmungs- und Beurteilungsprozesse in subjektiv gefärbte innere Abbildungen der Situationen. Wertvorstellungen über Ziele und Ergebnisse von Handlungen sowie eigene Erfahrungen über Chancen des Eintretens von Ergebnissen als Folge von Handlungen spielen dabei eine entscheidende Rolle.

Bild 4.3-4 Regelungstechnischer Ansatz für bewußtes Verhalten in Arbeitssystemen

4.3 Verhalten der Menschen im Arbeitssystem

Der regelungstechnische Ansatz beruht auf dem SollIst-Vergleich nach einer Aktion, Bild 4.3-4. Er ist zwar zum Veranschaulichen des Verhaltens in Arbeitssystemen brauchbar, trifft jedoch nur eine von vielen Facetten des menschlichen Verhaltens. Einerseits ist die Verhaltensvariabilität der Menschen in Arbeitssystemen sehr breit, andererseits läßt sich nachträglich das Wieso oder Warum eines Verhaltens nicht immer eindeutig ermitteln. Menschen reagieren nicht stur nach dem Schema auf Eingangsgrößen mit Ausgangsgrößen zu antworten. Sie unterliegen während der Entscheidungen nicht selten Wahrnehmungsverzerrungen oder inneren Widersprüchen. Andererseits vermögen Menschen relevante Informationen von sich aus zu suchen und sie auch unter erschwerten Bedingungen aus der Umgebung zu trennen. Sie können sich selbst Aufgaben stellen, Ziele vorgeben und entsprechend ihnen nach handeln. Sie sind die tatsächlich agierenden und nicht nur reagie-

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renden Elemente im Arbeitssystem. Schon deshalb beginnt sicherheitsgerechtes Verhalten im Kopf ! Es gibt aber auch sicherheitswidrige Verhaltensweisen, auf die Konstrukteure praktisch keinen Einfluß haben, so z. B. auf Verhaltensweisen, die aus der Persönlichkeit oder aus sozialen oder wirtschaftlichen Zwängen herrühren, Bild 4.3-5. Die Persönlichkeit, dazu gehören Aspekte wie Motivation, Einstellungen, Pflichtbewußtsein, Neugier, Leichtsinn usw., ist im Sinne einer hierarchischen Regelung der Informationsverarbeitungskette übergeordnet. Typische Verhaltensmuster, die in der Persönlichkeit begründet sind, äußern sich z. B. durch folgende unterschiedlich ausgeprägte Neigungen: - Informationen auf Ähnlichkeiten mit gemachten Erfahrungen zu prüfen, um vertraute Zusammenhänge zu erkennen und um die mit ihnen verbundenen Handlungen aus dem Gedächtnis abzurufen

Bild 4.3-5 Psychologische Vielfalt sicherheitsgefährdernder Handlungen in Arbeitssystemen [4.24]

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

- häufig erlebte und leicht aktivierbare Ereignisse mit aktuellen Ereignissen zu verbinden und eingeübte Verhaltensweisen zu wiederholen - persönliche Sichtweisen und Aktivitäten zu bestätigen, zu sichern und abweichende Informationen umzudeuten oder zu vernachlässigen - sich voll den unmittelbar vor Augen befindlichen Aufgaben zu widmen und den Rest, auch gefährliche Situationen, zu vergessen - wenn auch selten, durch Disziplinlosigkeit Vorschriften zu ignorieren bzw. durch Sorglosigkeit oder Selbstzufriedenheit die notwendige Aufmerksamkeit und Vorsicht gegenüber potentieller Gefahren der Technik zu vernachlässigen. Nichtbestimmungsgemäßer Gebrauch. Hersteller müssen bei Gefährdungsanalysen und Risikobewertungen auch Benutzungsarten und sicherheitsgefährdernde Handlungen in Betracht ziehen, die nach vernünftigen Ermessen zu erwarten sind. Dabei dürfen sie sich weder von Naivität (der Mensch ist von vornherein edel, hilfsbereit und gut) noch vom Wunschdenken (man muß den Menschen so behandeln, wie er sein sollte, nicht wie er ist) zu falschen Schlüssen verleiten lassen. Einerseits gehören zu sicherheitsgefährdernden Handlungen Aufmerksamkeits-, Gedächtnis- und Verhaltensfehler andererseits aber auch bewußte Verstöße, zu denen auch der vernünftigerweise vorhersehbarer Mißbrauch gehört. Für den gibt es zwar unbegrenzt viele Möglichkeiten. Aber nur theoretisch, denn erfahrungsgemäß wissen Hersteller ziemlich genau, welche konkreten Mißbraucharten bei ihren Maschinen naheliegen und auch vorkommen. Sind nichtordnungsgemäße Verwendungen mit inakzeptablen Risiken verbunden, müssen Maschinen so konstruiert sein, daß diese Verwendungen möglichst verhindert werden. Vor allem dann, wenn die Maschinen in Hände von Laien kommen können. Darüberhinaus müssen Betriebsanleitungen den bestimmungsgemäßen Gebrauch eindeutig festlegen und auf sachwidrige Verwendungen hinweisen. Umgehen von Schutzeinrichtungen ist so eine "Verwendung". Es ist eine bewußte Handlung, von der Konstrukteure nicht selten meinen, daß sie von ihnen kaum beeinflußbar ist, da sie durch die konstruierten Schutzeinrichtungen ihrer Pflicht zu Genüge nachgekommen sind. Umgehen von Schutzeinrichtungen oder Abweichen von sicheren, in Betriebsanleitungen festgehaltenen Entstörprozeduren bedeutet unerlaubte, sogar rechtswidrige Eingriffe. Unfalluntersuchungen, in denen das Umfeld der Betroffenen oder sie selbst vertrauensvoll mitgearbeitet haben, führen meistens zum Ergebnis,

daß allen Betroffenen und ihren Kollegen sowohl die Gefährlichkeit als auch die Illegalität derartiger Eingriffe bewußt war, [4.25]. Ihr Handeln läßt sich jedoch überwiegend auf betriebliche und nicht auf solche Umstände zurückführen, die in der Struktur der Persönlichkeit liegen. Betriebliche Ursachen hängen mit planerischen oder konstruktiven Unzulänglichkeiten zusammen. Sie äußern sich z. B. durch: - Wiederkehrende Störungen im Arbeitsablauf, hervorgerufen z. B. durch Mängel in der Anlage oder in der erreichbaren Teilegenauigkeit (Seufzer eines Betriebsingenieurs: ³Den größten Beitrag zur aktiven Arbeitssicherheit können Konstrukteure leisten, indem sie Maschinen konstruieren, die so funktionieren, wie es beim Kauf versprochen wurde!´) - Fehlende oder erschwerende Eingriffs- oder Zugriffsmöglichkeiten, um z. B. notwendige Stichproben gefahrlos entnehmen zu können - Fehlende Segmentabschaltung, um bei Störungen gefahrlos in Teilbereiche eingreifen zu können, ohne daß die Gesamtanlage abgeschaltet und dann wieder umständlich und zeitraubend hochgefahren werden muß. - Ungünstige Plazierung ungefährlicher oder häufig zu betätigender Funktionselemente z. B. Bedienteile, Vorratsbehälter, Einfüllöffnungen usw. hinter Schutzeinrichtungen, Bild 4.3-6 Treten bei derart konzipierten Maschinen bzw. Anlagen Störungen auf, versuchen Betroffene sie auf schnellstem und einfachsten Wege zu beseitigen. Läßt dies die Konstruktion oder das in der Betriebsanleitung festgehaltene Entstörverfahren nicht zu, suchen Betroffene einen Ausweg, denn sie fassen den Mehraufwand als Mißerfolg für die reibungslose Erfüllung ihrer Arbeitsaufgabe auf. Lernpsychologisch betrachtet, tendieren Mißerfolge dazu, das sie auslösende Verhalten zu ändern, hier die Maschine unter Umgehung der vorgesehenen Sicherheitsmaßnahmen zu entstören. Die jetzt weniger aufwendige Beseitigung der Störung wird fataler Weise als Erfolg erlebt. Erfolgreiches Verhalten tendiert dazu, wiederholt zu werden, bis es sich zu einer, leider sicherheitswidrigen, gefährlichen Gewohnheit verfestigt, [4.26]. Im Laufe der Zeit stumpft das Bewußtsein über eingegangene Risiken ab, da Betroffene davon überzeugt sind, Gefahren durch umsichtiges Verhalten zu beherrschen. Die Gefahr ist jedoch objektiv vorhanden und wartet auf ihre Chance, die sie auch bekommt! Bereits geringfügige Änderungen im Prozeßablauf oder im

4.3 Verhalten der Menschen im Arbeitssystem

Bild 4.3-6 Gestaltungsmaßnahmen, die sicherheitsgerechtes Verhalten fördern

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Verhalten können schwere Unfälle nach sich ziehen. Es steht außer Frage, daß die den Unfall auslösenden Faktoren im Verhalten der Betroffenen liegen. Planungsfehler begünstigen jedoch ihr Fehlverhalten. Planer und Konstrukteure müssen sensibler auf die aus der Praxis kommenden Forderungen der Benutzer an die Bedienbarkeit von Maschinen und deren Sicherheitskonzepte eingehen. Systematisches Sammeln von Informationen (aus Kulanzleistungen, Kundendienstund Reparaturberichten, Ersatzteilverbrauch, aus Beanstandungen der Kunden, Sachschäden, Unfällen und Unfallberichten der Versicherer) im Rahmen der Produktüberwachung liefert wichtige Erkenntnisse. Sie erschweren nicht das sicherheitsgerechte Konstruieren, sondern bilden die Grundlage, um benutzerfreundliche und zugleich sicherheitsgerechte Maschinen zu bauen. Nur benutzerfreundliche und betriebsgerechte Gestaltung der Sicherheitstechnik wirkt sicherheitswidrigem Verhalten effektiv entgegen.

4.3.4 Menschliche Zuverlässigkeit Es gibt kein menschliches Verhalten mit vollständiger Gewißheit. Definiert man die menschliche Zuverlässigkeit analog zur technischen Zuverlässigkeit als eine angemessene Erfüllung einer Arbeitsaufgabe über eine bestimmte Zeitdauer unter definierten Bedingungen, so kann das immer nur eine relative Aussage sein, [4.27]. Die Annahme fehlerfreier Maschinenbenutzer ist eine Illusion. Menschen verhalten sich nicht immer wie voll funktionsfähige, logisch denkende, vernünftige Wesen, die von hehren Zielen ausgehen und sich bemühen, sie zu erreichen. Es gehört zur menschlichen Natur, sich nach Gewohnheitshandlungen zu richten, an deren Ursprung man sich schon nach relativ kurzer Zeit nicht mehr so recht erinnert oder auch noch so wohlgemeinte Verhaltensvorschriften und Sicherheitsmaßnahmen erst einmal in Frage zu stellen oder gar emotional abzulehnen. Auch bei einer durch Motivation und Schulung herbeigeführten Akzeptanz sicherheitsrelevanter Vorschriften (Wissen, Wollen und Können für sicherheitsgerechtes Verhalten sind vorhanden) sind außergewöhnliche Situationen nicht ausgeschlossen. Jeder Mensch hat eine individuelle und situationsbedingte, stochastische "Daneben-Greif-Quote". Wahrscheinlichkeiten solcher Fehlgriffe faßt das Bild 4.3-7 zusammen. Jedem von uns unterlaufen unbeabsichtigte Fehler, Vergessensfehler, Überlegungs- und Denkfehler, Feh-

ler, die sich auf Auslassen oder Vertauschen von Teilschritten zurückführen lassen, usw. Die mit ihnen verbundenen Risiken und deren Auswirkungen sind in Arbeitssystemen, in denen Menschen Teilfunktionen übernehmen, nicht immer prognostizierbar. Menschliche Fehler müssen in diesem Zusammenhang als zwangsläufige Ereignisse unterstellt werden, vor allem dann, wenn Zeitdruck, emotionale Belastungen (Depressionen, Euphorie, Langeweile) bzw. innere oder äußere Ablenkungen ins Spiel kommen. Zur quantitativen Abschätzung menschlicher Zuverlässigkeit im Sinne der Wahrscheinlichkeitsrechnung wird die menschliche Fehlerwahrscheinlichkeit HEP (Human Error Probability) herangezogen. Das Komplement zur Fehlerwahrscheinlichkeit wird als Zuverlässigkeit menschlicher Handlungen R bezeichnet. HEP = N/n

R = 1 - HEP

N

Anzahl der gemachten Fehler

n

Anzahl der Fehlermöglichkeiten

Menschliche Fehlerwahrscheinlichkeit HEP ist ein Schätzwert für die Wahrscheinlichkeit, daß eine vorgegebene Tätigkeit zu irgend einem beliebigen Zeitpunkt fehlerhaft ausgeführt wird. Ausführliche Datensammlungen mit Aussagen zur Zuverlässigkeit menschlicher Leistungen auf dem Gebiet der Informationsaufnahme, -verarbeitung und -umsetzung sind z. B. in [4.27] aufgelistet. Diese Zahlenwerte sind jedoch mit Vorsicht zu verwenden. Verhaltensfehler kommen wahrscheinlich viel häufiger vor. Vor allem, wenn Selbstkorrekturen möglich sind. Für Fehler in komplexen Situationen kann über die Häufigkeit nur spekuliert werden, [4.28]. Menschliche Fehlerwahrscheinlichkeit hängt zwar stark von der durchzuführenden Aufgabe, aber auch von technischen Randbedingungen (Sinnfälligkeit von Handlungen, Kompatibilität zwischen Bedienteilbewegung und Anzeigerreaktion u. v. m.) und Umgebungseinwirkungen ab, wie folgendes Beispiel zeigt, [4.27]. HEP für das Betätigen von Bedienteilen in falscher Richtung: normale Bedingungen: unter starkem Streß:

0,0001 - 0,001 0,5

Die Praxis zeigt immer wieder, daß in Streß-Situationen viele spontan reagieren, ohne Rücksicht darauf, daß andere Dinge wichtiger sein könnten.

4.3 Verhalten der Menschen im Arbeitssystem

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Bild 4.3-7 Menschliche Zuverlässigkeit (HEP) nach [4.27]

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

So kommt es z. B. bei Kollisionen mit bewegten Massen immer wieder zu schwersten Verletzungen, weil Betroffene die den kippenden, rutschenden oder rollenden Gegenständen innewohnende kinetische Energie unter- und die eigenen Kräfte überschätzen, sich dann den bewegten Massen entgegenstellen und versuchen spontan z. B. schwere Materialrollen aufzuhalten. Beim Zusammentreffen gelten das Impulserhaltungsgesetz und die Gesetzmäßigkeiten des plastisch-elastischen Stoßes. Personen können sich langsam bewegende Gegenstände, die im Verhältnis zum Menschen eine große Masse haben, nicht aufhalten, auch nicht unter Aufbringung maximaler Körperkräfte. Noch so kräftige Personen werden weggeschleudert oder geraten darunter. Erst nach sich immer wiederholenden Üben kann man in Streß-Situationen mit sachgerechten Reaktionen rechnen. Nicht nur übermäßig hoher Streß erhöht die Fehlerwahrscheinlichkeit. Mentale Unterforderungen können ebenfalls die Wachsamkeit reduzieren und die Zuverlässigkeit von Handlungen herabsetzen, Bild 4.3-8.

Bild 4.3-8 Zusammenhang zwischen psychischem Streß und menschlicher Zuverlässigkeit [4.29]

Dieses Phänomen häuft sich bei handlungsarmen Beobachtungstätigkeiten während der Überwachung automatisierter Anlagen.

4.3.5 Verhalten in gefährlichen Situationen Oft wird behauptet - nicht selten von den Gefährdeten selbst - daß man z. B. der Kollision an einer Stoßstelle ausweichen kann, wenn die gefahrbringende Bewegung

nur langsam genug abläuft, oder daß man sich gar aus einer Einzugstelle an langsam laufenden Walzen selbst noch befreien kann. Viele Unfälle widersprechen diesen Ansichten. Wenn auch bei Stoß- und Quetschstellen die Geschwindigkeit der gefahrbringenden Schließbewegung eine Rolle spielen sollte, dann aber bestenfalls bis zum erfolgten Erfassen der Körperteile in der Enge. Sobald Gliedmaße fixiert sind und die Bewegung innerhalb der Zeitspanne der Signalverarbeitung visuell wahrgenommener Gefahr (bis 0,3 s nach [4.30] - die ´Schrecksekunde´ ist dabei noch unberücksichtigt!) weiter fortschreitet, haben sich durch Verformung der Körperteile schon so große Normalkräfte und somit auch Reibungskräfte aufgebaut, die ein Zurückziehen unmöglich machen. Ein Befreien aus einem sich sehr spontan aufbauenden Aufwicklungsvorgang von Kleidungsstücken oder Haaren in einer Fangstelle an einer rotierenden glatten Welle durch Zurückziehen ist prinzipiell unmöglich. Das Zurückziehen verstärkt nur den Wickelvorgang: das Erhöhen einer Trumkraft verstärkt, den Gesetzmäßigkeiten der sich selbstverstärkenden Seilreibung entsprechend, zwangsläufig die ihr entgegengesetzte Reibkraft. Besonders heimtückisch sind Einzugstellen. Beim Einziehen entsteht ebenfalls ein Selbsthilfeeffekt. Sobald ein Körperteil, meistens ein Finger, erfaßt ist, wird er tiefer in den Einzugsspalt eingezogen und mit ansteigenden Normalkräften gequetscht. Aufgrund der Reibungsgesetze bewirken sie direkt proportional höhere Reibungskräfte, die um so kräftiger den Körperteil einziehen. Ein unterer Wert für die Walzenumfangsgeschwindigkeit, bei dem Körperteile nicht mehr eingezogen werden, ist nicht bekannt - wohl aber schwerste Handverletzungen bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 1,8 m/min! Bei der Konfiguration von Walzen, die eine Einzugstelle ausmachen, spielt die Drehrichtung eine entscheidende Rolle. Eine auf den ersten Blick harmlose Auslaufstelle wird bei einer betriebsbedingten Umkehr der Drehrichtung im Tippbetrieb plötzlich zur gefährlichen Einzugstelle. Beim bewußt ausgelösten Stoppen bei einer Drehfrequenz von 50 1/min und einer Reaktionszeit des Gefährdeten und der Maschine von 0,5 s werden beide Walzen noch eine halbe Umdrehung nachlaufen. Ihr entspricht eine Einzugsstrecke von etwa einem halben Umfang der Walze und damit etwa der Länge des Unterarms. Dies führt zu schwersten Verletzungen am Unterarm, Bild 4.3-9.

4.3 Verhalten der Menschen im Arbeitssystem

Bild 4.3-9 Einzugsgefahr durch Maschinennachlauf

Auch bei geringen Geschwindigkeiten lassen sich Zylinder und Walzen wegen ihrer Massenträgheit und der Abbremszeit des Antriebsstrangs nie sofort ohne Nachlauf stoppen. So können lose gefaltete Putzlappen, die in die Einzugstelle geraten, Finger in die Enge der nachlaufenden Einzugstelle nachziehen, weil der Gefährdete den Lappen reflexartig festhält. Helfer versuchen den Eingezogenen befreien und drücken das

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Befehlsgerät zur Bewegungsumkehr der Walzen. Das bedeutet aber für den Betroffenen eine wesentliche Verschlimmerung seiner Verletzungen, da er den engen Spalt der Einzugstelle zum zweitenmal passieren muß, diesmal in umgekehrter Richtung. Die Befreiung gestaltet sich einfacher, wenn konstruktive Maßnahmen vorgesehen waren, mit denen sich der Spaltabstand (und wenn es nur um wenige Millimeter handelt) vergrößern läßt. Nach dem Lösen der Lagerung bricht die Keilwirkung der Enge zusammen und die Normal- und Reibkräfte hören auf zu wirken. Auch an schnellaufenden Schneidstellen kann man sich durch Ausweichbewegungen den drohenden Verletzungen kaum entziehen. Für den Verlauf schwerer Handverletzungen an Kreissägen wurde experimentell nachgewiesen, daß das Durchsägen eines Unterarms von ca. 60 mm Durchmesser in etwa 40 bis 80 ms geschieht. Der dazu notwendige Impuls von 13 bis 18 Ns beträgt höchstens 20% des Impulses, den eine rutschende Person beim Auftreffen auf das Sägeblatt ausübt. Diese Untersuchung bestätigt die praktische Erfahrung, daß Reaktionszeiten der Menschen zu lang sind, um gefährdete Hände bewußt aus dem Flugkreis eines rotierenden Sägeblattes zurückziehen zu können, [4.31]. Zusammenfassend muß festgestellt werden, daß ein bewußtes, selbstinitiertes Befreien aus nahezu allen Gefahrstellen so gut wie unmöglich ist. Konstruktive Schutzmaßnahmen sind daher unabdingbar.

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

4.4 Gefährdungen im Arbeitssystem Zur Begriffsbestimmung: Gefahren sind potentielle oder reale Schadensquellen (Energien bzw. Stoffe mit schädigendem Potential). Die Möglichkeit eines Unfalls oder eines Gesundheitsschadens ist erst dann gegeben, wenn Menschen mit bestimmten Gefahren zeitlich und räumlich zusammentreffen können. Dieser Sachverhalt wird als Gefährdung bezeichnet. Gefährdung ist demnach die einer Sache innewohnende Eigenschaft oder Fähigkeit, potentiell Schaden zu verursachen, sobald Menschen mit ihr zusammentreffen. Das mit einer Gefährdung verbundene Risiko hängt u. a. von der Schwere möglicher Verletzungen und von der voraussichtlichen Häufigkeit unerwünschter Ereignisse ab. Die heutige Arbeitswelt ist durch zahlreiche Einwirkungen und Belastungen gekennzeichnet, von denen Gefahren für Gesundheit oder Leib und Leben ausgehen. Es handelt sich um stoffliche, energetische und informatorische Phänomen, wie z. B. Lärm und Vibrationen, ionisierende und nichtionisierende Strahlungen usw, Bild 4.4-1. Zu den stofflichen Phänomenen gehören reine physikalischen Wirkungen, wie z. B. klimatische Bedingungen. Auch geometrische Gegebenheiten und Masse der Gegenstände als raumfüllende Eigenschaft der materiellen Umwelt können die Gesundheit beeinträchtigen: Defizite in der geometrischen Gestaltung des Arbeitsbereiches, vor allem Diskrepanzen zwischen Körpergrößen, Sehaufgabe und den Arbeitsplatzabmessungen führen zu erzwungenen Körperhaltungen, die auf Dauer Wirbelsäulenerkrankungen genauso hervorrufen können, wie das zu häufige Hantieren mit zu schweren oder sperrigen Lasten. Zu gefährdenden stofflichen Phänomenen gehören auch unmittelbare Einwirkungen von Stoffen, die zu unterschiedlichen biochemischen Reaktionen im oder am Körper führen können. Dazu gehört der beabsichtigter oder unbeabsichtigter Umgang mit Gefahrstoffen und biologisch aktiven Substanzen. Von besonderer Bedeutung für Gefährdungen sind freiwerdende und auf den Körper einwirkende Energiepotentiale, die von ihrem Niveau her Menschen schädigen können. Sie können schon durch kurzzeitiges Wirken zu Schädigungen führen, wie z. B. die Einwirkung von Explosionen, von elektrischer Energie, von ungeschützten bewegten Maschinenteilen, von hohen oder tiefen Temperaturen. Energien können auch durch Langzeitwirkungen gesundheitliche Schäden hervorrufen, wie z. B. Lärm und Vibrationen, ionisierende und nichtionisierende Strahlungen usw.

Aber auch Informationen, die unkontrollierte, gefährliche Reaktionen hervorrufen als Folge von Streß-

Bild 4.4-1 Gefährdungen im Arbeitssystem

4.4 Gefährdungen im Arbeitssystem

Situationen, Hektik oder Schock gefährliche Reaktionen hervorrufen, können Menschen im Arbeitsprozeß unmittelbar gefährden. Dazu kommen noch mittelbare Gefährdungen, hervorgerufen durch ungünstige Beleuchtung oder Informationsdarbietung mit Anzeigern und Bedienteilen, durch psychomentale Belastungen und organisatorische Mängel, die sicherheitswidriges Verhalten begünstigen. Diese Gefährdungen lassen sich oft auf ergonomische Mängel ungünstig gestalteter Maschinen zurückführen. So allgemeingültig und umfassend die EG-Maschinenrichtlinie Maschinen definiert, so unterschiedlich und mannigfaltig sind die ihnen innewohnenden Gefährdungen. Es gibt zwar äußere Funktionselemente (Kontaktstellen), die Menschen praktisch an allen Maschinenarten beeinträchtigen oder gar gefährden können, sobald sie ungünstig gestaltet sind. Dazu gehören z. B. ergonomische Mängel in der geometrischen und informationstechnischen Anpassung des Arbeitsbereiches oder potentielle Gefahren an bewegten mechanischen Teilen, Gefährdungspotentiale elektrischer Antriebsenergien usw. Jede Maschinenart hat darüberhinaus spezifische Gefährdungen, die sich aus den technologischen Aufgaben und den umgesetzten Energien und Stoffen ergeben. Bei Maschinen der Metallurgie werden z. B. die Gefährdungspotentiale der Wärmeenergie im Vordergrund stehen. Aufgrund der Vielzahl der Stoffe und ihrer Reaktionsmöglichkeiten, die das Wesen der chemischen Industrie ausmachen, werden z. B. bei dort eingesetzten Maschinen stoffliche Gefährdungspotentiale dominieren, Bild 4.4-2. Unfälle zeigen, daß bestimmungsgemäßes Verwenden von Maschinen während der eigentlichen Nutzungsphase bzw. im Normalbetrieb relativ sicher ist. Das Unfallrisiko erhöht sich außerhalb des eigentlichen Normalbetriebs, d. h. im Sonderbetrieb der Maschine, wenn Personen an der Maschine z. B. mit Werkzeugen hantieren, sie entstören, reparieren oder warten. Die meisten Unfälle signalisieren, daß Menschen überfordert waren. Es nutzt wenig, menschliche Mängel zu beklagen und Unfallursachen im menschlichen Versagen der Betroffenen zu suchen. Menschen muß man nehmen, wie sie sind, man kann sie nicht ändern. Wohl aber Maschinen. Es muß daher erlaubt sein, die Frage nach dem menschlichen Versagen auch Konstrukteuren im Sinne einer intellektuellen Fehlleistung zu stellen. Unfälle als Folge von Bedienungsfehlern lassen sich sehr oft auf ungünstige Konstruktionen zurückführen. Konstrukteure müssen Maschinen und Arbeitsabläufe so gestalten, daß Gefährdungen nicht zum Tragen

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kommen und Maschinen ein sicheres Arbeiten ermöglichen, oder noch besser, fördern. Konstrukteure müssen möglichst vielen sicherheitswidrigen Handlungen im Voraus entgegenwirken, d. h. menschliche Fehler tolerierbar machen und zwar in allen Phasen eines Maschinenlebens, von der Montage bis zur Verschrottung. Die Vorgabe, mit Maschinen sicher arbeiten zu können, muß nach Abschluß ihrer Konstruktionsphase verbindlich erfüllt sein. Das setzt voraus, daß sicherheitstechnische Überlegungen im Konstruktionsprozeß fest verankert sind und deren Umsetzung konsequent in jeder seiner Phasen verwirklicht und überprüft wird. Das eine Gefährdung begründende Schädigungspotential kann entweder mit gleichbleibender oder zeitabhängiger Wahrscheinlichkeitsdichte (Häufigkeit) wirksam werden. Man unterscheidet demnach deterministische und stochastische Gefährdungen.

Bild 4.4-2 Typische Gefährdungen an Maschinen

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

4.4.1 Stochastische und deterministische Gefahren Gefährdungen, die beim Umgang mit technischen Arbeitsmitteln vorkommen können, lassen sich auf zwei Ursachen zurückführen: auf stochastisch und deterministisch auftretende Gefahren, Bild 4.4-3.

Bild 4.4-3 Deterministische und stochastische Gefahren, [4.32]

Beide Arten von Gefahren können grundsätzlich in allen funktionellen Teilsystemen der Maschinen vorkommen und dort unmittelbar oder mittelbar Maschinenarbeiter oder Dritte gefährden, Bild 4.4-4. Deterministische Gefahren. Sie sind durch den funktionellen Aufbau des Arbeitsmittels, z. B. durch technologisch bedingte Gefahrstellen wie Sollbewegungen von Werkzeugen, Werkstücken und Spannzeugen bedingt. Auch Gefahren aus dem Spanfluß bzw. aus den Kühl- und Schmiermitteln gehören dazu. Deterministische, permanente Gefahren sind latent während der gesamten Lebensdauer der Maschine mit gleichbleibender hohen Eintrittswahrscheinlichkeit vorhanden, die höher liegt als bei stochastischen Gefahren. Schon aufgrund dieser konstanten Eintrittswahrscheinlichkeit ziehen sie hohe Risiken nach sich und müssen deshalb konstruktiv als erstes angegangen werden. Die Erfahrung zeigt, daß jeder mit deterministisch auftretende Gefahren möglicher Unfall auch einmal eintreten wird - z. B. ist ein Unfall an einer ungesicherten Gefahrstelle lediglich eine Frage der Zeit. Deterministisch auftretende Gefahren an Gefahrstellen sind praktisch immer erkennbar und die mit ihnen verbundenen Risiken vorhersehbar. Sie sind mit den Mitteln und Methoden der Konstruktionstechnik beeinflußbar. Konstrukteure müssen deterministische Gefahren, z. B. Gefahrstellen erst einmal zu erkennen, bevor sie mit

Bild 4.4-4 Beispiele für Ursachen mechanischer Gefährdungen in funktionellen Systemen von Maschinen

4.4 Gefährdungen im Arbeitssystem

den Methoden der Sicherheitstechnik (konstruktive Maßnahmen, Schutzeinrichtungen, Warnungen) Maschinen oder andere Arbeitsmittel so gestalten können, daß deterministische Gefahren nicht zum Tragen kommen. Erkennen deterministischer Gefahren und Umsetzen zielgerichteter Gegenmaßnahmen bilden den Schwerpunkt des Abschnitts 4.5. Stochastische Gefahren. Stochastische Gefahren treten im Unterschied zu deterministischen Gefahren während der Lebensdauer einer Maschine mit einer zeitabhängigen Wahrscheinlichkeit auf, dann aber plötzlich und überraschend. Zwar ufert nicht jede strukturelle Unzulänglichkeit gleich in eine Havarie mit gravierenden Personen- oder Umweltschäden aus. Wenn sie aber "durchschlägt", dann sind die Auswirkungen nicht selten verheerend, von allen denkbaren Personenschäden angefangen, ziehen sie nicht selten hohe Sachschäden und spektakuläre Vorfälle im Sinne der Störfallverordnung nach sich, welche die Umwelt gefährden und dann weitreichende Folgen für Betreiber und Hersteller haben können, Bild 4.4-5. Der wesentliche Aspekt bei der Beurteilung stochastischer Gefahren und der mit ihnen verbundenen Gefahren liegt in der Beantwortung der Frage, wie sie sich auf die Gesamtsicherheit des

Arbeitssystems auswirken. Um die Tragweite der Funktionsstörungen für die Sicherheit von Personen oder für Sachschäden beurteilen zu können und auch festlegen zu können, welche konstruktiven Maßnahmen zur Abwehr der Folgen stochastischer Gefahren zu treffen sind, müssen ihre Ursachen und Wirkungen systematisch und konsequent ermittelt werden, Bild 4.4-6. Stochastisch auftretende Bauteilversagen und die mit ihnen verbundenen Gefahren lassen sich prinzipiell nicht vollständig vermeiden. Der Gedanke, daß sich, z. B. im Rahmen einer Risikoabschätzung, alle denkbaren Fehler (Nichterfüllung der geforderten Funktion) und die sich daraus ergebenden Gefahren oder zumindest nur alle an sich zu vermeidende Fehler schon in der Konstruktion eliminieren lassen, ist, philosophisch betrachtet, selbst schon mit dem prinzipiellen Denkfehler behaftet, daß Menschen eine fehlerfreie Technik entwickeln könnten. Auch wenn man z. B. versucht, auf reiner quantitativen Basis einen allgemein gültigen Zusammenhang zwischen Gefahrenpotential und Sicherheitsmaßnahmen herzuleiten, verbleibt immer noch ein zu akzeptierendes Restrisiko.

Bild 4.4-6 Systematische Ermittlung stochastischer Gefahren Bild 4.4-5 Auswirkungen von Bauteilversagen auf die Maschinenzuverlässigkeit und Sicherheit für Mensch und Umwelt

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Stochastisch auftretende Gefahren sind grundsätzlich nur mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit innerhalb eines abgegrenzten Zeitraums vorhersehbar und nur in Grenzen beeinflußbar. Aufgrund praktischer Erfahrungen und mit Methoden der Wahrscheinlichkeitsrechnung und der Statistik läßt sich zwar voraussagen, daß stochastische Gefahren innerhalb einer Zeitspanne mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeitsdichte (Häufigkeit) auftreten können. Der genaue Zeitpunkt eines konkreten unerwünschten Ereignisses läßt sich nicht eingrenzen, geschweige genau vorhersagen. Ausfallraten der meisten sicherheitsrelevanten Bauteile und der damit verbundenen Gefahren sind nicht konstant, sondern zeitabhängig, Bild 4.4-7 [4.33, 4.34, 4.35]. Der zeitliche Verlauf der Ausfallrate, über die Betriebszeit betrachtet, hängt vom Aufbau der Geräte bzw. der Maschinen bzw. deren Systeme ab: Systeme, die aus einer überschaubarer Zahl ähnlicher Bauteile bestehen, die hauptsächlich durch Abnutzung oder Verschleiß ausfallen, verhalten sich anders als Systeme, die aus einer großen Zahl funktionell gekoppelter, heterogener (mechanischer, hydraulischer, elektrischer, elektronischer) Komponenten bestehen.

Für die erstgenannten Systeme gilt: Nach der Phase der mit zunehmender Lebensdauer zurückgehenden Frühausfälle, z. B. als Folge von Konstruktions- oder Herstellungsfehlern, folgt ein längerer Zeitabschnitt zufälliger Ausfälle. Die Ausfallrate ist jetzt ziemlich konstant. Am Ende der Phase der zufälligen Ausfälle häufen sich Abnutzungsfehler. Die Ausfallrate und die Häufigkeit nachfolgender Gefährdungen und die mit ihnen verbundene Risiken steigen an. Die Verschleißphase weist auf das Ende der Lebensdauer der Bauteile hin. Stochastische, potentielle Gefahren lassen sich grundsätzlich auf drei Ursachen zurückführen, auf Bauteilversagen, Fehlhandlungen und Fehler bei der Instandhaltung, [4.36], Bild 4.4-8. Strukturelle Unzulänglichkeiten manifestieren sich z. B. als Versagen von Bauteilen der jeweiligen Untersysteme des Arbeitsmittels, z. B. Rohr- oder Schlauchbruch, Steuerungsfehler als Folge des Versagens elektronischer Bauteile, funktionelle Ausfälle von Schutzeinrichtungen, bzw. ungewollte Freisetzung von energiebehafteten Werkzeugen bzw. deren Teilen, Werkstücken oder Spannmitteln.

Bild 4.4-7 "Klassische" Ausfallrate von Bauteilen (Badewannenkurve) [4.37]

4.4 Gefährdungen im Arbeitssystem

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Bild 4.4-8 Beispiele für stochastisch bedingte Ausfälle

Bedienungsfehler und Instandhaltungsfehler haben ihre Ursache in den Grenzen der menschlichen Zuverlässigkeit. Die Häufigkeit dieser Fehler läßt sich zwar durch ergonomiegerechte Gestaltung von Anzeigern, Bedienteilen und Handlungsabläufen aber auch durch Auswahl, Aus- und Weiterbildung des Personals verringern. Vollständig ausschließen lassen sie sich nicht. Bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen äußern sich z. B. Bedienungsfehler als Kollisionen zwischen Werkzeug und Werkstück. Sie lassen sich auf Fehler im Handbetrieb, im Programm oder bei der Programmauswahl zurückführen. Von besonderer Bedeutung sind Bauteilausfälle in sicherheitsrelevanten Teilen von Steuerungen, die funk-

tionell gekoppelt sind z. B. mit ortsbindenden Schutzeinrichtungen (Zweihandschaltungen), Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion (Lichtschranken) oder mit verriegelten trennenden Schutzeinrichtungen. Da die Schutzwirkung dieser Einrichtungen direkt von der ordnungsgemäßen Funktion der Steuerung abhängt, müssen bei entsprechend hohen Risiken zielgerichtete Gestaltungsmaßnahmen getroffen werden. Neue Erkenntnisse belegen, daß nur ein Teil der heute eingesetzten Bauteile oder Baugruppen den "klassischen Badewannenverlauf" der Ausfallrate aufweisen, Bild 4.4-9. Untersuchungen aus der Luftfahrtindustrie, belegen, daß z. B. nur 4% aller untersuchten elektronischen und

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.4-9 Ausfallrate unterschiedlicher Baugruppen nach [4.38]

4.4 Gefährdungen im Arbeitssystem

mechanischen Komponenten dieses Ausfallverhalten zeigen, dagegen fast 90% der Komponenten keine ausgeprägte Verschleißphase mehr aufweisen, [4.38]. Diese positive Entwicklung läßt sich wohl auf verbesserte Konstruktions-, Fertigungs- und Kontrollverfahren und auf ein hochentwickeltes Qualitätsmanagement zurückführen. Auch wenn die Erkenntnisse der Luftfahrtindustrie sich nicht ohne weiteres auf den allgemeinen Maschinenbau übertragen lassen, gilt aber auch hier, daß das Ausfallverhalten von der Komplexität der Komponenten oder Baugruppen bestimmt wird, [4.39]: Je komplexer die Komponente oder Baugruppe ist, desto wahrscheinlicher wird eine konstante niedrige Ausfallrate, die sich entweder von Anfang an oder nach kurzer Einlaufphase (Burn-in-Effekt) einstellt und bis zum Ende der Lebensdauer erhalten bleibt. Dieser Sachverhalt beeinflußt auch die Festlegung von Instandhaltungsstrategien und -maßnahmen. Konstruktive Maßnahmen zur Beeinflussung stochastischer Gefahren sind z. B. gestalterische Maßnahmen zur Erhöhung der Lebensdauer oder Zuverlässigkeit von Bauteilen, Konzeption und Architektur von Steuerungen, die mehrere Bauteilausfälle verkraften oder Vorgabe von sich regelmäßig wiederholenden Überprüfungen besonders beanspruchter Bauteile. Methodisches Vorgehen beim Konstruieren unterstützt dieses Vorhaben allerdings nur dann, wenn die Grundregeln eindeutig, einfach und sicher zu konstruieren konsequent angestrebt und durchgehalten werden [4.7].

4.4.2 Mechanische Gefährdungen Von den im Bild 4.4-1 aufgelisteten Gefährdungen im Arbeitssystem, von denen an realen Maschinen immer mehrere gleichzeitig auftreten, werden weiterhin nur mechanische Gefährdungen betrachtet, weil sie trotz der durch technologische Entwicklungen aufkommenden anderen Energiearten immer noch einen deutlichen Schwerpunkt der Maschinenunfälle bilden. Mechanische Gefährdungen sind untrennbar an Relativbewegungen zwischen Menschen und Gegenständen bei deren Zusammentreffen gebunden. Bei unkontrollierten Bewegungen können Personen entweder auf feststehende oder bewegte Gegenstände auftreffen oder sie können von bewegten Gegenständen erreicht oder getroffen werden, Bild 4.4-10. Betroffene schätzen bei Kollisionen die kinetische Energie bewegter Gegenstände meistens falsch ein, z. B. dann, wenn sie spontan versuchen, rutschende

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Bild 4.4-10 Relativbewegungen bei mechanischen Gefährdungen

oder rollende Gegenstände aufzuhalten. Beim Zusammentreffen gelten das Impulserhaltungsgesetz und die Gesetzmäßigkeiten des plastisch-elastischen Stoßes: Personen können die sich langsam bewegende Gegenstände, die im Verhältnis zum Menschen eine wesentlich größere Masse haben, auch unter Aufwendung maximaler Körperkräfte nicht aufhalten. Auch noch so kräftige Personen werden weggeschleudert oder geraten darunter. Beim Zusammentreffen von Körperteilen mit Gegenständen oder Maschinenteilen kann es schon bei geringen Geschwindigkeiten und Kräften zu Verletzungen kommen, wenn die Oberflächenstruktur so ausgebildet ist, daß sie den Körper traumatisch beschädigen kann. Das können nicht nur Schneiden, sondern auch scharfe Ecken und Kanten oder rauhe Oberflächen sein. Ursache mechanischer Gefährdungen ist die mechanische Energie in allen ihren Arten. Eine mechanische Gefährdung ist dann vorhanden, wenn sich Personen zeitlich und räumlich der Einwirkung mechanischer Energie aussetzen, d. h. wenn sich Gefahren im Arbeits- und Verkehrsbereich des Arbeitsmittels befinden oder die Personen in den Wirkbereich gelangen können.

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Die wichtigsten Arten mechanischer Energie, die für das Unfallgeschehen an Maschinen maßgebend sind, sind kinetische und potentielle Energie, Bild 4.4-11. Wie jede Energie, so sind auch diese Energiearten an materielle Träger gebunden, an Gegenstände (z. B. an Teile kraftbetriebener Arbeitsmittel, deren Werkzeuge, Werkstücke, Produkte oder Abfälle) oder an Personen bzw. deren Körperteile.

Kinetische Energie ist mit der Masse bewegter Gegenstände oder Personen und mit dem Quadrat deren Geschwindigkeit verknüpft. Das gilt auch für gefahrbringende Bewegungen, die zu Verletzungen führen können. Sie können als freie Bewegung, deren Trajektorien von den Anfangsbedingungen des verursachenden physikalischen Effekts abhängen oder als Bewegung in festgelegten Bahnen ablaufen. Bewegungsbahnen sind dann durch die Art der Lagerungen oder Führungen vorgegeben. Rotative und translatorische Bewegungen sind für weitere Betrachtungen von besonderen Bedeutung. Potentielle Energie kann ihre Ursache in der Höhendifferenz der Gegenstände oder Personen zur Bezugsebene, in komprimierten Medien oder vorgespannten Federn haben. Potentielle Energie wird dann gefährlich, wenn sie sich unkontrolliert in kinetische Energie umsetzt und gefährdete Personen die sie verursachende Bewegung nicht mehr beeinflussen können oder einer drohenden Kollision nicht mehr ausweichen können. Diese Gefährdungsmerkmale, sinnvoll kombiniert, beschreiben funktionell grundlegende mechanische Gefährdungen. Nachfolgende Abschnitte befassen sich mit solchen Gefährdungen, die beim Konstruieren von Maschinen besonders wichtig sind.

4.4.3 Gefährdung durch Kollision, Stoß und Sturz Unfälle, bei denen die potentielle oder kinetische Energie an den menschlichen Körper gebunden sind, enden immer damit, daß der Körper bzw. seine Teile nach einem Aufprall diese Energie aufnehmen und verkraften müssen, Bild 4.4-12.

Bild 4.4-11 Grundlegende mechanische Gefährdungen

Abstürze. Stürze von höher gelegenen Flächen gehören zu den häufigen Unfällen an großen Maschinen. Plötzlich nachgebende oder durchbrechende Standflächen - auch wenn die Höhendifferenz gering ist können nicht nur den Beginn eines Absturzes markieren sondern auch Schreckreaktionen hervorrufen, die dann zu sekundären Unfällen führen. Einem Absturz geht in der Regel der Verlust des Körpergleichgewichts voraus, indem Kanten höhergelegener Flächen überschritten oder überfahren werden. Danach wandelt sich die potentielle Energie des Körpers zuerst in kinetische Energie des freien Falls um, die beim Aufprall der Körpermasse aufgezehrt und in Verformungsenergie umgesetzt wird.

4.4 Gefährdungen im Arbeitssystem

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Verletzungen. Zudem können die im Körper unterschiedlich geschützten inneren Organe aufgrund der beim Aufprall auftretenden Verzögerungen und der mit ihnen verknüpften Massenkräften und hohen Flüssigkeitsdrücken zerbersten. Verrenkungen, komplizierte Brüche von Extremitäten, Hüften, Rippen und Wirbeln, sogar innere Verletzungen und Rupturen mit Todesfolge sind leider nicht selten. Tiefensprünge. Sie haben eine ähnliche Energiebilanz wie Abstürze. Beim bewußten Abfangen des Sprungs von einer erhöhten Fläche aus mit den unteren Extremitäten, sind alle Beingelenke (Hüftgelenke, Kniegelenke und Fußgelenke) sowie Bänder, Sehnen und Muskeln beteiligt. Sie müssen die kinetische Energie des Körpers aufzehren, vor allem dann, wenn der Boden hart ist und vorübergehend keine Energie speichern kann. Die Hauptlast tragen die Gelenke. Typische Unfallverletzungen sind Zerrungen, Verstauchungen, Dehnungen und Bänderrisse. Auf Dauer werden sich beim ständigen Wiederholen (auch ohne Verletzungen) mit Instabilitäten, Deformitäten und Bewegungseinschränkungen der Gelenke einstellen. Diese Sprünge sind nur auf den ersten Blick reine Verhaltensfehler. Mit Abspringen ist aber immer dann zu rechnen, wenn Zu- und Abgänge zu höhergelegenen Arbeitsplätzen nicht optimal gestaltet sind.

Bild 4.4-12 Gefährdungen durch Verlust des Körpergleichgewichts

Die Schwere absturzbedingter Verletzungen hängt von der Masse des Stürzenden, von der Fallhöhe bzw. Aufprallgeschwindigkeit ab, aber auch von der Steifigkeit und Beschaffenheit der Oberfläche des Aufprallorts und von der zuerst auftreffenden Körperregion. Sie muß wie eine vorauseilende Knautschzone die Wucht des Aufpralls auffangen und als Verformungsenergie verkraften. Absturzunfälle führen wegen der relativ hohen Energiedichten und der unterschiedlichsten Verformbarkeit der jeweiligen Körperteile und deren Gewebearten zu differenzierten - meist schweren -

Kollisionen. Treffen Menschen am Ende einer gewollten oder ungewollten Bewegungsbahn auf feststehende Teile der Umgebung oder der Maschine, kommt es zu ähnlichen Verletzungen, wie bei Stürzen von höher gelegenen Flächen. Die Folgen hängen einerseits von der Geschwindigkeit und der Masse des Betroffenen sowie von der Verformbarkeit des auftreffenden Körperteils, andererseits von der Geometrie und der Beschaffenheit der Aufprallfläche ab, Bild 4.4-13. Verletzungen können Prellungen und Stauchungen beim Auftreffen auf große Flächen sein. Beim ungewollten oder unkontrollierten Berühren von Schneiden entstehen Schnitt- oder Stichverletzungen. Das Verletzungsrisiko ist besonders an solchen Wirkflächen von Werkzeugen hoch, die zum Trennen von faserigen organischen Stoffen (Holz, Papier, Leder, Textil, Lebensmittel) oder zum Eindringen in diese Stoffe gestaltet werden. Schon normale, unbedachte Handbewegungen können hier beim Zusammentreffen zu tiefen Fleischwunden führen. Anstoßstellen entstehen immer dann, wenn beim Festlegen der Abmessungen von Maschinen, vor allem beim Festlegen von Innenmaßen (Konturen in die oder

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.4-13 Gefährdungen durch gefahrbringende Körperbewegungen

durch die der spätere Benutzer passen muß) die geometrischen Eigenschaften der Menschen samt der statistischen Streuung unberücksichtigt bleiben. Es müssen ausreichend bemessene Freiräume überall dort vorgesehen werden, wo sich Personen in Maschinen hineinbeugen, um z. B. Einstellungen vorzunehmen: Voll auf die Arbeitsaufgabe konzentriert, vergessen sie alle Hindernisse in der Bewegungsbahn des Kopfes. Sobald sie sich aufrichten, bekommen sie einen überraschenden Schlag auf den Hinterkopf. Ihm folgt ein spontanes Vorbeugen und darauf ein erneutes Anstoßen, das nicht selten mit Gesichts- oder Unterkieferverletzungen endet. Bewegungsräume der Menschen müssen besonders dort berücksichtigt werden, wo sie aktiv in den Prozess eingreifen, ihn beobachten oder entstören oder dort, wo mit Reflexbewegungen oder anderen Schreckreaktionen gerechnet werden muß.

Stolpern. Beim Stolpern bremst eine Unebenheit den Fuß abrupt ab, während der Körper sich weiter vorwärts bewegt. Der Stolpernde verliert darauf sein Gleichgewicht. Den drohenden Sturz versucht er durch reflexartiges und daher unkontrolliertes Festhalten - auch in der Nähe gefährlicher Stellen - zu verhindern. Dieser Greifreflex tritt auch dann immer auf, wenn die Standfläche unvermittelt und überraschend nachgibt und sei es nur um wenige Zentimeter. Den Stürzen durch Stolpern fehlen zwar die hohen Energien, die sich aus der Höhendifferenz des freien Falls beim ergeben, sind aber keinesfalls harmlos und führen oft zu schweren Verletzungen. Mit Stolperstellen ist dann zu rechnen, wenn Höhendifferenzen in der Kontur begehbarer Oberfläche auftreten. Bei glatten Auftrittflächen kann schon ein Absatz von ca. 5 - 6 mm oder eine rampenförmige Steigung von > 25% (15o) eine Stolperkante bilden, Bild 4.4-14.

4.4 Gefährdungen im Arbeitssystem

Bild 4.4-14 Stolperstellen nach [4.40]

Bei Fliesenböden sind das 2 mm, bei Pflaster und groben Platten sind es 5 mm. Beim Umknicken setzt der Fuß längs einer Kante oder andere Unebenheit auf und kippt schräg ab. Das Sprunggelenk wird einseitig außerhalb der Schwerkraftlinie belastet, verdreht und überbeansprucht. Verletzungsrisiko ist besonders dort hoch, wo abgestiegen oder abgesprungen wird, z. B. von einem Podest oder von der letzten Treppenstufe und auf der Grundfläche Unebenheiten vorkommen.

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fangs- und der Endphase des Fußabrollens, wenn nur noch die Sohlen- oder Absatzkante des Schuhs unmittelbaren Kontakt mit dem Boden hat, bei plötzlichen Richtungsänderungen, wie beim schnellen "Um-dieEcke-Gehen" usw. Besondere Sturzgefahr besteht beim Betreten frei drehbarer Walzen von Rollenbahnen. Die Rollreibung in den Lagern der Walzen liegt um Größenordnungen unter der Haft- oder Gleitreibung zwischen üblichen Fußbodenbelägen und Schuhsohlen. Beim Auftreten längs der Mantellinie der Walzen ist ein plötzliches Wegdrehen und das damit verbundene Abknicken des Fußes in den Raum zwischen den Walzen kaum zu vermeiden. Einen ähnlichen Effekt haben auf flachem Untergrund rollende Partikel, wie Getreidekörner, Kunststoffgranulat oder Metallgrieß.

4.4.4 Gefährdung durch plötzlich freiwerdende mechanische Energie Das Gefährdungspotential von Gefahrquellen liegt im plötzlichen und unkontrollierten Freisetzen kinetischer oder potentieller Energie, Bild 4.4-15.

Treppenstürze. Das Auf- und Absteigen von Treppen ist eine im frühen Kindesalter eingeübte Kulturtechnik. Schon nach wenigen Schritten stellt sich jeder auf das Schrittmaß der jeweiligen Treppe ein. Ändern sich beim Begehen der Treppe plötzlich das Stufenmaß oder die Steigung der Treppe, kommt es zur Irreführung der Erwartung und man kommt man aus dem Tritt. Straucheln oder Stürze sind dann vorbestimmt [4.41, 4.42]. Ausrutschen. Rutschgefahren entstehen, wenn sich zwischen Schuhsohle und Trittfläche unzureichende Reibungskräfte durch einstellen. Plötzliche Änderungen des Reibungskoeffizienten zwischen Schuhsohlen und Boden (Haft-, Gleit- oder Rollreibung) beeinflussen den festen Stand. Überraschende Veränderungen der Kraftübertragung zwischen Füßen und Boden, z. B. beim Übergang auf andere Bodenbeläge oder Auftreten auf ausgleitfördernde Substanzen (Eis, Schnee, glitschige Nahrungsmittelreste, Kunststoffolienreste usw.) versuchen Betroffene mit reflexartigen Ausgleichbewegungen zu kompensieren. Oft ist jedoch ein Sturz oder unkontrolliertes Suchen nach Halt, auch in Gefahrstellen hinein, nicht mehr zu vermeiden. Ausgleiten wird in bestimmten Bewegungsabläufen oder Bewegungsphasen begünstigt, z. B. in der An-

Bild 4.4-15 Gefährdung durch plötzlich freiwerdende mechanische Energie

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Gefahren gehen primär von Gegenständen aus, wie von Maschinenteilen, Werkzeugen, Werkstücken bzw. deren Teilen, aber auch von Abfällen, die aus dem Wirkbereich ungewollt und unvorhersehbar heraus- oder weggeschleudert werden oder von Gegenständen, die von höher gelegenen Stellen herabfallen. Die freigesetzten Gegenstände fliegen dann auf ballistischen Bewegungsbahnen auf Personen zu. Wenn sie Personen erreichen, dann kommt es meistens zu schweren Verletzungen. Schädigende potentielle Energie kann auch in vorgespannten, bewußt elastisch gestalteten Maschinenelementen, z. B. in Federn, in komprimierten Medien, in unter hohem hydrostatischen Druck stehenden Fluiden, im Unterdruck evakuierter Behälter oder im Überdruck vorgespannter Gase oder Dämpfe gespeichert sein. Diese Gefahren treten stochastisch auf, kommen schnell und überraschend auf Personen zu. Im Gegensatz zu eindeutig lokalisierbaren räumlichen Bereichen der Gefahrstellen, in die sich Personen begeben müssen, erweitern freie Bewegungsbahnen der Gefahrquellen den Gefahrenbereich jetzt wesentlich, weil sie letztlich vom Niveau der freigesetzten Energie und kinematischen Randbedingungen abhängen. Er läßt sich zwar räumlich festlegen, wie im Bild 4.4-16 am Beispiel einer Drehmaschine dargestellt, der akute Gefahrenfall zeitlich aber nicht exakt vorhersagen.

Bild 4.4-16 Primärer Gefahrenbereich einer Drehmaschine beim Wegschleudern von Backeneinheiten [4.43]

[4.44] unterscheidet Gefahrenbereiche an Werkzeugmaschinen in zwei Ordnungen, Bild 4.4-17. Der Gefahrenbereich erster Ordnung umspannt radial das Spannfutter (Drehen) oder die Werkzeugaufnahme (Fräsen) und umhüllt die Schar möglicher Flugbahnen tangential abgeschleuderter Teile. Bei einem Großteil der Schadensfälle

bewegen sich Werkstücke, Werkzeuge, Spannmittel und Bruchstücke in diesen Bereich hinein. Alle weiteren Hüllflächen der Flugbahnen abgeschleuderter Teile, z. B. hervorgerufen durch Abprallen der Teile am Werkzeugmaschinenkörper, fallen in den Gefahrenbereich zweiter Ordnung. Die beachtlichen Energien weggeschleuderter Gegenstände bergen ein erhebliches Verletzungspotential in sich. Neue technische Entwicklungen, wie z. B. die wesentlich gesteigerte Prozessgeschwindigkeit beim Hochgeschwindigkeitszerspanen (High Speed Cuting, HSC) verleihen den Gefährdungen durch plötzlich freiwerdenden kinetische Energie eine neue Größenordnung. HSC-Werkzeugmaschinen sind gekennzeichnet durch eine hohe Dynamik ihrer Verfahrbewegungen in gesteuerten Achsen (bis zu 40 m/min) und sehr hohe Spindeldrehfrequenzen (32 000 1/min, in besonderen Fällen bis zu 100 000 1/min). Hohe Werkzeugbelastungen durch Fliehkräfte, die beim Bruch des Werkzeugs, seiner Teile oder Teile des Werkzeugsystems können Bruchstücke mit erheblichen kinetischen Energien freisetzen. So kann nach [4.43] die kinetische, d. h. die rotatorische und die translatorische Energie freisetzungsgefährderter Elemente des Werkstücksystems, z. B. Spannbackeneinheiten, eine Größenordnung erreichen, die mit der kinetischen Energie von Geschossen vergleichbar ist. Die Wirkung auf die Umgebung ist entsprechend. Dieser Sachverhalt stellt eine neue Größenordnung mechanischer Gefährdungen bei der spanenden Metallbearbeitung dar. Sie muß bei der Auslegung der Maschinen, der Werkzeuge und deren Sicherheitskonzeption berücksichtigt werden. In [4.45] werden Grundlagen für die Berechnung von Energien vorgestellt, die durch sich lösende Teile rotierender Körper freigesetzt werden. Im Bild 4.4-18 sind die drei grundsätzlichen Fälle, einschließlich der Berechnungsformel und Nomogramme gegenübergestellt: 1. Rotierende Teile (z. B. rotationssymmetrische Drehwerkstücke, usw.), die sich z. B. durch nachlassende Haltekräfte (z. B. Spannkraftausfall) oder äußere Kraftwirkungen von der Arbeitsspindel lösen und mit relativ geringen Translationsgeschwindigkeit aber hoher Rotationsenergie wegfliegen. Da sich das anschließende Verhalten des Teiles, das von der Umsetzung der gespeicherten Rotationsenergie in translatorische Bewegungen abhängt, nicht vorhersagen läßt, muß für die Beurteilung der zu erwartenden Wirkung die gesamte Rotationsenergie als freizusetzende kinetische Energie in Betracht gezogen werden.

4.4 Gefährdungen im Arbeitssystem

Bild 4.4-17 Gefahrenbereiche an Werkzeugmaschinen, [4.44]

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.4-18 Kinetische Energie wegfliegender Teile, [4.45]

4.4 Gefährdungen im Arbeitssystem

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2. Im bestimmten Abstand von der Drehachse befestigte Teile (z. B. Schneidplatten eines Fräsers), die sich z. B. durch nachlassende Haltekräfte oder äußere Kraftwirkungen vom Grundkörper lösen, werden tangential zum Flugkreis weggeschleudert und bewegen sich translatorisch vom Grundkörper weg. Die Translation wird noch durch eine Rotation überlagert. Die Translationsgeschwindigkeit wegfliegender Teile entspricht der Umfangsgeschwindigkeit ihres Schwerpunktes vor dem Lösen vom rotierenden Grundkörper. Die Energie der begleitenden Eigenrotation, die aufgrund kinematischer Gesetzmäßigkeiten immer auftritt und die sich aus der Drehbewegung um den momentanen Schwerpunkt des Bruchstücks und dessen Massenträgheitsmomentes ergibt, kann gegenüber der kinetischen Energie der translatorischen Bewegung vernachlässigt werden. 3. Teile, die in einer radialen Nut des rotierenden Grundkörpers geführt sind (z. B. Backeneinheiten) bewegen sich im Versagensfall aufgrund der Fliehkräfte radial bis zum Ende der Führung und fliegen dort weg. Zur tangentialen Geschwindigkeit (Fall 2) kommt noch die radiale Geschwindigkeitskomponente aufgrund der Zentrifugalbeschleunigung entlang der Führungsnut hinzu, die das Teil erfährt. Abgeschleuderte Teile, die sich von rotierenden Gegenständen gelöst haben, erfüllen alle Merkmale von Gefahrquellen. Sobald sich ein rotierender Gegenstand (Werkstück, Werkzeug) selbst aus der Einspannung befreit oder ein Teilstück von ihm löst haben, fliegt das Teil anfangs mit der momentanen Umfangsgeschwindigkeit unkontrolliert in tangentialer Richtung zur ursprünglichen Kreisbahn weg. Zugleich rotiert das Teil entsprechend der Gesetzmäßigkeit überlagerter Bewegungen mit der momentanen Winkelgeschwindigkeit der Spindeldrehbewegung um den eigenen Schwerpunkt im Raum weiter. Die Bewegungsenergie des sich entlang einer Wurfparabel bewegenden Bruchstücks setzt sich somit aus einer translatorischen und rotatorischen Komponente zusammen. Die von [4.46] durchgeführten experimentellen Untersuchungen zeigten, daß freigesetzte rotierende Gegenstände, z. B. zylindrische Drehwerkstücke zwar eine hohe Rotationsenergie haben, von der sich beim Aufprall auf ein Hindernis (Maschinengestell, Schutzeinrichtung) jedoch nur ein Bruchteil in translatorische Energie umsetzt, die für das Durchdringen von Hindernissen ausschlaggebend ist. Leichte Teile, wie z. B. Wendeschneidplatten von Fräswerkzeugen oder Fräskassetten

Bild 4.4-19 Energiegehalt von Fräswerkzeugen [4.46]

haben trotz hoher Drehfrequenzen einen relativ geringen Energiegehalt, Bild 4.4-19. Er reicht jedoch aus, schwere Verletzungen zu verursachen, aber auch Schutzkonstruktionen zu durchschlagen. Für das Durchdringen von Hindernissen ist nicht nur das Energieniveau der auftreffenden Teile maßgebend, sondern auch deren Makro- und Mikrogeometrie und das Verformungsvermögen der Teile. Weggeschleuderte harte und scharfkantige Wendeschneidplatten

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

mit der relativ geringen Masse von 0,01 kg haben z. B. zumindest das gleiche Durchdringungsverhalten wie stumpfe Werkzeugbruchstücke der Masse 0,1 kg aus nachgiebigerem Werkstoff, vor allem dann, wenn die Wendeschneideplatte mit ihrem Schneidkeil auftrifft. Zwei Faktoren begünstigen sich dabei gegenseitig: 1. Das Volumen des Werkstoffs der Schutzeinrichtung, das die Aufprallenergie absorbieren muß (Produkt der kleinstmöglich projizierten Aufprallfläche der Schneidplatte mit der Wanddicke) ist gering. 2. Wendeschneidplatten bestehen aus besonders hartem Material und sind bewußt so konstruiert, daß sie mit geringer Energie durch die zu zerspanende Werkstoffe gelangen. Sie durchdringen folglich auch den Werkstoff der Schutzeinrichtungen besonders gut. (Anmerkung: Die heute zur Zerspanung verwendeten Hartmetalle wurden ursprünglich als Einsätze für Geschoßspitzen panzerbrechender Munition entwickelt und eingesetzt). Für die Dimensionierung trennender Schutzeinrichtungen mit vornehmlich fangender Funktion sind nach der Norm DIN EN 12 415 bei Drehmaschinen die Energie abgeschleuderter Aufsatzbacken bis 2,5 kg, bei Fräsmaschinen die Energien abgeschleuderter Fräskassetten bis 0,1 kg (DIN EN 12 417) als Bemessungsgrundlage heranzuziehen. Abgeschleuderte Teile, die im Versagensfall erst innerhalb des rotierenden Gegenstandes radial beschleunigt werden und dann mit der Umfangsgeschwindigkeit seine Kontur verlassen, wie z. B. Backeneinheiten an Spannfuttern von Drehmaschinen, haben eine hohe translatorischen Energie. Ihre sich aus der Drehbewegung um den momentanen Schwerpunkt des Bruchstücks und aus dem Massenträgheitsmomentes ergebende Rotationsenergie ist so gering, daß sie sich gegenüber der dominierenden Translationsenergie vernachlässigen läßt. Im Bild 4.4-20 sind Translationsenergien freigesetzter Teile an Drehmaschinen und Fräsmaschinen gegenübergestellt. Abgeschleuderte Backeneinheiten an Drehmaschinen und Werkzeugbruchstücke an Fräsmaschinen haben die höchsten Werte der translatorischen Energie und somit das höchste Gefährdungspotential. Die dargestellten Werte und Verhältnisse geben nur eine grobe Übersicht über die Energien freigesetzter Teile. Ausführliche Nomogramme zur Bestimmung dieser Energiewerte für unterschiedliche Teile enthält der Forschungsbericht [4.45]. Auswuchtmaschinen, mit denen geometrische Achsen von auszuwuchtenden Werkstücken (Rotoren) mit ihren Hauptträgheitsachsen in Einklang gebracht wer-

den, nutzen Fliehkräfte, um Unregelmäßigkeiten in der Massenverteilung (Unwuchten) nach Maß und Zahl festzustellen und um Angaben zum Massenausgleich zu machen. Auch beim Gestalten dieser Meß-maschinen ist das Ziel, alle Gefährdungen, die unmittelbar von der Nutzung der Maschine ausgehen, möglichst gering zu halten. Folgende deterministische und stochastische Gefährdungen müssen in Betracht gezogen werden: - Personen können drehende Maschinenteile oder den auszuwuchtenden Rotor berühren, - Teile vom Rotor oder Ausgleichsmassen können sich lösen und wegfliegen, - der Rotor kann von den Lagerständern abheben - der Rotor kann bersten. Bei der Gefährdungsanalyse und bei der Risikobewertung ist zu beachten, daß sich die jeweiligen Gefährdungen aus der breiten Formvarianz der Rotoren und den zum Auswuchten notwendigen verschiedensten Auswuchtbedingungen ergeben. Zwar werden die meisten Rotoren bei Drehzahlen ausgewuchtet, die unterhalb ihrer Betriebsdrehzahl liegen, manchmal aber müssen Rotoren bei oder oberhalb ihrer höchsten Betriebsdrehzahl ausgewuchtet oder gar geschleudert werden. Dann läßt sich ein größeres Versagen des Rotors oder sein Zerbersten nicht mehr so zuverlässig ausschließen wie beim niedertourigen Auswuchten. Wegfliegende Teilchen, Rotorteile oder deren Bruchstücke haben eine hohe kinetische Energie gespeichert, die mit einem erheblichen Verletzungspotential einhergeht. Die Norm DIN ISO 7475 legt zur Beurteilung der Auswirkung dieser Teile auf notwendige Schutzeinrichtungen drei Kriterien fest, Bild 4.4-21. 1. Impuls. Dieses Kriterium unterstellt, daß der Impuls eines Teilchens oder Rotorteils auf die Schutzeinrichtung als Ganzes übertragen wird und über die Standfestigkeit der Schutzeinrichtung entscheidet. 2. Absolute Energie. Dieses Kriterium unterstellt, daß die kinetische Energie eines Teilchens oder Rotorteils die Struktur der Schutzeinrichtung als Ganzes belastet. Es entscheidet über den Zusammenhalt der Schutzeinrichtung oder deren Teile (z. B. Sichtfenster). 3. Flächenbezogene Energie. Das Kriterium unterstellt, daß sich die kinetische Energie eines Teilchens oder Rotorteils in seiner kleinsten Auftrefffläche konzentriert. Es entscheidet über das Perforieren einer Schutzeinrichtung.

4.4 Gefährdungen im Arbeitssystem

Bild 4.4-20 Gefahrquellen durch weggeschleuderte Teile beim Fräsen bzw. Drehen und deren translatorische Bewegungsenergie, [4.45]

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.4-21 Gefahrenparameter und Beurteilungskriterien für weggeschleuderte Teile an Auswuchtmaschinen nach DIN ISO 7475

4.4 Gefährdungen im Arbeitssystem

Zusammenfassung. Die bisher behandelten mechanischen Gefährdungen bezogen sich einerseits auf Gefährdungen durch Verlust des Körpergleichgewichts, andererseits auf Gefährdungen durch unerwartet freiwerdende kinetische bzw. potentielle Energie. Erstgenannte Gefährdungen sind hauptsächlich für Maschinen von Bedeutung, deren Abmessungen es unmöglich machen, von der Aufstellungsebene aus aufgrund der Höhendifferenz an oder mit diesen Maschinen zu arbeiten oder für Maschinen, bei denen Absturzgefahr besteht. Die anderen mechanischen Gefährdungen kommen hauptsächlich an Maschinen vor, die hohe Energien umsetzen, schnelle translatorische Wirkbewegungen ausführen oder mit sehr hohen Drehfrequenzen arbeiten. Beide Gefährdungsarten können sowohl stochastisch (weggegschleuderte Teile) als auch deterministisch (Gefahrstellen) auftreten, Bild 4.4-22. Von besonderer Bedeutung für sicheres Arbeiten an oder mit Maschinen sind Gefahrstellen. Das sind mit

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Bewegungs- und Antriebsenergie behaftete Maschinenteile, Werkzeuge und Werkstücke, die sich in festgelegten Bahnen bewegen und aufgrund ihrer Konfigurationen, der gegenseitigen geometrischen Beziehungen zum menschlichen Körper und der einwirkenden Energiedichten Personen mechanisch schädigen können. Gefahrstellen wirken deterministisch. Schon aufgrund ihres ständigen Vorhandenseins ziehen sie für Beschäftigte immer erhebliche latente Risiken nach sich. Deshalb müssen Gefährdungspotentiale der Gefahrstellen und die mit ihnen verbundenen Risiken mit Konstruktionsmaßnahmen als erstes ausgeschaltet werden. Dazu müssen Konstrukteure aber Gefahrstellen erstmal als solche erkennen. Mit Gefahrstellen, den mit ihnen verknüpften wichtigsten mechanischen Gefährdungen, ihrer Beschaffenheit bzw. ihren Eigenarten und mit den sie begründenden mechanischen Gesetzmäßigkeiten beschäftigt sich der nachfolgende Abschnitt.

Bild 4.4-22 Gefahren an Werkzeug- und Werkstücksystem einer Drehmaschine

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

4.5 Gefahrstellen Gefahrstellen, Ursprung wichtigster mechanischer Gefährdungen, entstehen bei bestimmten Konfigurationen geführter Gegenstände, die sich aufgrund gespeicherter kinetischer Energie oder von außen zugeführten Antriebsenergie in festgelegten Bahnen bewegen und dabei Menschen gefährden können. Gefährdungen ergeben sich oft daraus, daß energiebehaftete Bewegungen, die zur Erfüllung technologischer Funktion herangezogen werden, sich nicht, wie eigentlich vorgesehen, auf den Arbeitsgegenstand, sondern ungewollt auf Menschen auswirken. So betrachtet, ist ein Unfall an einer Gefahrstelle ein ungeplantes, unkontrolliertes Einwirken mechanischer Energie auf den Menschen. Die Möglichkeit dazu besteht vor allem dann, wenn sich Gefahrstellen im Arbeitsbereich einer Maschine befinden und Personen sie unmittelbar erreichen können.

4.5.1 Grundtypen von Gefahrstellen Zu Unfällen kommt es beim räumlichen und zeitlichen Zusammentreffen von Personen mit gefahrbringenden Bewegungen der Gefahrstellen. Aufgrund der auf den Körper einwirkenden Kräfte und der höheren Festigkeitswerte technischer Gegenstände kann es bei Kollisionen mindestens zu einer der nachfolgenden Wirkungen kommen: - Abdrängen oder Wegschieben des Körpers, - elastischen oder plastischen Körperverformungen - Eindringen von Gegenständen in den Körper. Ob und wie diese äußeren Belastungen Personen letztlich beanspruchen oder gar gefährden, hängt im starken Maße von der Wirkrichtung der Kräfte ab. Bewegte Teile, die den Körper tangieren und deren Kräfte entlang der Oberfläche des Körpers wirken, verursachen keine tiefeVerletzungen. Sie sind meist weniger ernsthaft, es sei denn, es handelt sich um großflächige Verletzungen oder um Einwirkungen größerer Kräfte. Sie können zu Ablederungen führen, Gliedmaßen ausreißen oder gar Menschen mitreißen. Quer bzw. senkrecht zur Körperoberfläche wirkende Kräfte können nicht nur die Oberfläche sichtbar schädigen, sondern auch innere Organe in Mitleidenschaft ziehen. Hohe Flächenpressungen führen zu Quetschwunden, hohe Normalkräfte zu Knochenbrüchen oder zu Verletzungen innerer Organe.

Beliebig zurKörperoberfläche ausgerichtete Kräfte oder Drehmomente, führen zu besonders schweren und komplizierten Verletzungen, von schweren Quetschungen bis zum Abdrehen von Körperteilen. Neben kinematischen Parametern bewegter Teile bestimmt noch die geometrische Form der Wirkfläche die Ausprägung der Gefahrstellen. Hier wird unterschieden zwischen punkt- und linienförmigen Berührungen bzw. ebenen und gekrümmten flächigen Berührungen. Das Wirkprinzip, die Wirkrichtung zum Körper und die geometrische Form der Wirkfläche bewegter Gegenstände charakterisieren neun Grundtypen mechanischer Gefahrstellen: Stoßstellen, Quetschstellen, Scherstellen, Schneidstellen, Stichstellen, Reibstellen, Fangstellen, Einzugsstellen und Auflaufstellen. Zu Gefahrstellen werden auch unter hohem Druck austretenden Flüssigkeiten gezählt. Diese Grundtypen mechanischer Gefahrstellen sind im Bild 4.5-1zusammengestellt und die sie charakterisierenden Größen und Parameter aufgelistet. Die nächsten Abschnitte gehen auf sie näher ein. Gefährdungsparameter. Gefährdungsparameter bzw. deren Ausprägung charakterisieren und kennzeichnen einerseits Gefahrstellen und deren Wirkung, und beeinflussen andererseits den Verletzungsmechanismus. Sie lassen sich in zwei Gruppen unterteilen, in gegenstandund menschbezogene Kenngrößen. Zu den gegenstandbezogenen Kenngrößen gehören die Makrogeometrie der Gegenstände, wie z. B. ihre Form und Größe, Mikrogeometrie ihrer Wirkfläche, wie z. B. ihre Oberflächenrauhigkeit, Kinematik gefahrbringender Bewegungen, wie z. B. ihre Richtung und Geschwindigkeit, dynamische Parameter, wie z. B. die Größe der Kraft und das Energieniveau sowie Werkstoffparameter, wie z. B. Nachgiebigkeit und Härte der Wirkflächen oder Reibungsbeiwerte usw. So einleuchtend einzelne Gefährdungsparameter und deren Auswirkungen sowohl auf die Gefahrstelle selbst als auch auf den Verlauf einer Verletzung auch sind, gibt es zur Zeit im allgemein zugänglichen Schrifttum kaum Veröffentlichungen, die sich systematisch mit der Problematik der Gefährdungsparameter oder mit Grenzwerten mechanischer Beanspruchungen der Menschen in Gefahrstellen so auseinandersetzen, daß die Ergebnisse unmittelbar in das Konstruieren sicherheitsgerechter Produkte einfließen könnten. Grenzwerte für die mechanische Gefährdungen liegen selten als Zahlenwerte, meistens nur als verbale Erläuterungen vor. Das grundlegende Problem liegt wohl in der breiten interindividuellen und intraindividuellen Streuung körperlicher Eigenschaften der Menschen. Anders als bei

4.5 Gefahrstellen

Bild 4.5-1 Grundtypen von Gefahrstellen

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

technischen Werkstoffen kann es für Menschen und seine Körperteile keine konstanten Werte für viskoelastische Eigenschaften des Gewebes geben. Am toten Gewebe ermittelten Meßwerte gelten nicht ohne weiteres für den lebenden Organismus. Mechanische Eigenschaften gleicher Gewebearten hängen stark von den Körperregionen ab. Im Schrifttum sind Arbeiten, die sich unter gerichtsmedizinischen Aspekten mit den Entstehungsumständen und mit dem Verlauf von Schnitt- und Stichverletzungen beschäftigen, relativ häufig vertreten. Veröffentlichte Ergebnisse sind jedoch nur unter sorgfältiger Berücksichtigung aller Randbedingungen - sofern sie überhaupt angegeben sind - auf den Verletzungsmechanismus in Gefahrstellen anwendbar. Die Arbeiten [4.47, 4.48] beschäftigen sich mit Einflußfaktoren auf den Wickelvorgang an glatten Wellen, die Monographie [4.49] setzt sich sehr ausführlich und ergiebig mit Gesetzmäßigkeiten und Zusammenhängen auseinander, die beim Walzen metallischer Werkstoffe von Bedeutung sind. Einige Ergebnisse stimmen gut mit den Erfahrungen aus Unfällen an Einzugstellen überein, berücksichtigt man die Unterschiede zwischen metallischen Werkstoffen und dem menschlichen Gewebe. Die wichtigsten Ergebnisse beider Veröffentlichungen sind in den Bildern 4.5-2 und 4.5.-3 zusammengefaßt.

4.5.2 Verletzungen an Gefahrstellen Die Unfallchirurgie [4.50] bezeichnet als Wunden alle durch äußere Gewalteinwirkungen aufgetretenen Unterbrechungen des Gewebezusammenhangs an der Körperoberfläche oder im Körperinneren, begleitet von geöffneten Lymphenspalten und Blutgefäßen. Mechanische Wunden werden dort unterteilt in geschlossene Wunden (geschlossene Knochenbrüche, Luxationen der Gelenke), oberflächliche Wunden (Hautverletzungen, die die Lederhaut nicht durchtrennen), perforierende Wunden (hautdurchtrennende Wunden) und komplizierte Wunden. Komplizierte Wunden entstehen als Folge mehrschichtiger Verletzungen und betreffen sowohl Knochen als auch Weichteile bzw. die von ihnen eingeschlossenen Körperhöhlen. Bei Maschinenunfällen mit Gefahrstellen kommt es nach [4.37] zu SchnittStich-, Schürf- und Quetschwunden. Schnittwunden sind glattrandige Wunden, bei denen alle Gewebe bis auf den Wundengrund durchtrennt sind. Im Nachbarbereich treten keine Gewebeschädigungen auf. "Glatte" Amputationen lassen sich

Bild 4.5-2 Gefährdungsparameter an Fangstellen [4.47]

mikrochirurgisch relativ gut behandeln und haben verhältnismäßig gute Wiederherstellungsprognosen. Stichwunden entstehen durch Eindringen spitzer Gegenstände in das Körperinnere. Aus dem Erscheinungsbild des Einstichs ist nicht immer ersichtlich, welche Organe der eingedrungene Gegenstand auch noch verletzt hat. Quetschwunden zeichnen sich durch Schädigung des kutanen und subkutanen Gewebes ohne Durchtrennung der Haut aus. Sie wirken unterschiedlich weit in die Tiefe. Besonders gefährliche Quetschwunden sind sog. Zerreißungen als Folge breitflächiger Gewalteinwirkung. Diese komplizierten Verletzungen, wie sie z. B. beim Einziehen der Hand zwischen zwei Walzen

4.5 Gefahrstellen

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Bild 4.5-3 Gefährdungsparameter an Einzugsstellen [4.49]

üblich sind, sind chirurgisch nicht immer einfach zu beherrschen. Ihre Heilungs- und Wiederherstellungsprognosen haben sich zwar Dank der in den letzten Jahren eingeführten plastisch-handchirurgischen Operationsverfahren wesentlich verbessert, trotzdem muß nach Abheilung mit bleibenden Einschränkungen wichtiger Handfunktionen gerechnet werden. Vor allem dann, wenn Weichteile so stark verformt sind, daß sie absterben oder wenn Knochensubstanz zertrümmert ist und in das Weichgewebe eindringt. In Betracht der in den heutigen Maschinen umgesetzten Energiedichten muß man bei der Gefährdungsanalyse in den meisten Fällen von solchen Verletzungen ausgehen.

Bei Walzenquetschverletzungen wirken auf die obere Extremität gleichzeitig Druck-, Zug- und Reibungskräfte ein. Ausmaß der Schädigung hängt primär von der Größe des Drucks ab, der sich im Gewebe aufbaut und somit von der Geometrie des Walzenpaares (Krümmungsradien, Spaltweite), der Lagerungsart (starr, nachgiebig), der Oberflächenbeschaffenheit der Walzen sowie der Dicke der eingezogenen Hand. Der Querschnitt der eingezogenen Hand variiert mit der Eindringtiefe der Hand. Entsprechend ändert sich die Druckbeanspruchung des Handgewebes, Bild 4.5-4.

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.5-5 Typische Verletzungen an Einzugstellen [4.51]

Bild 4.5-4 Druckbeanspruchung einer eingezogenen Hand [4.51]

[4.49] unterscheidet je nach Ausprägung der wichtigsten Schädigungseinflußgrößen (Zug-, Druck- und Reibungskräfte) drei Hauptverletzungstypen: 1. Ausgedehnte Gewebeschäden in den tieferen Strukturen der Hand bei überwiegenden Druckeinwirkungen. 2. Ausgedehnte Oberflächenverletzungen (Hautrisse, Ablederungen sowie Zerreißungen der darunterliegenden Gewebestrukturen) bei Einzugstellen mit geringer Druckeinwirkung aber griffigen Walzenoberflächen. 3. Verbrennungen durch Reibungswärme bei Relativbewegungen zwischen der Handoberfläche und der Oberfläche rotierender Walzen aufkommt oder durch heiße Walzenoberflächen. Kombination dieser Einflußgrößen in der zeitlichen Abfolge ihres Wirkens führt zu unterschiedlichen Erscheinungsformen der Verletzungen. Übergänge können dabei fließend sein: Wird zum Beispiel beim Einziehen der Hand die Haftreibung zwischen Haut und Walzenoberfläche nicht überwunden, entstehen Zugkräfte, die zu Gewebedehnungen und beim Überschreiten der Festigkeitswerte zu Gewebezerreißungen führen. Sobald sich zwischen der Hand und der Walze Gleitreibung einstellt, sinken zwar die Zugkräfte, Relativbewegungen erzeugen aber Reibungswärme, die Verbrennungen nach sich zieht, Bild 4.5-5.

Schürfwunden, die z. B. durch tangential wirkende Reibkräfte beim Schrammen rauher Oberflächen mit ungeschützter Haut entstehen, zeichnen sich durch reversible,ausheilbare Verletzungen der oberen Hautschichten aus. Eine Besonderheit bilden durch Hochdruck hervorgerufene Flüssigkeits- oder Gasinjektionen des Körpers. Die eingebrachten Medien breiten sich nach dem Durchdringen der Haut (Eingangspforte ist meistens sehr klein) rasch und weit im Unterhautgewebe aus.

4.5.3 Gefahrstellen der Maschinensysteme Jedes Maschinensystem hat typische Gefahrstellen, Bild 4.5-6. Gefahrstellen sind im Sinne der äußeren Funktionselemente ungewollte Kontaktstellen des Menschen mit Maschinensystemen. Die meisten Gefahrstellen sind Elemente des Werkzeug- und Werkstücksystems. Sie werden bewußt gestaltet, um mit ihnen technologische Funktionen zu verwirklichen. Auch im Bewegungssystem und im Energiesystem kommen Gefahrstellen vor, hauptsächlich an Antriebselementen. Im statischen System sind Gefahrstellen vorerst ein Widerspruch an sich. Das tragende System soll für die statische Stabilität der Maschine sorgen. Gefahrstellen sind zwar an Bewegungen gebunden. Die Baugruppen des statischen Systems bilden aber, kinematisch betrachtet, den Bezugrahmen für alle beweglichen Teile und übernehmen somit die Funktion des Widerlagers für bewegte Gegenstände der jeweiligen Gefahrstellen. Im Informationssystem der Maschinen kommen heute - bis auf wenige Ausnahmen - praktisch keine nennenswerte mechanische Gefahrstellen mit körperschädigendem Verletzungspotential mehr vor.

4.5 Gefahrstellen

Bild 4.5-6 Typische Gefahrstellen der Maschinensysteme

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Kombinierte Gefahrstellen. Die technische Praxis kennt weitaus mehr Gefahrstellen als die im Bild 4.51 dargestellten Grundtypen, bei denen abstrahierte Grundformen die ausschlaggebende Rolle spielen. Reale Maschinenteile haben komplizierte Formen, die wiederum zu komplizierten Gefahrstellen führen. Komplizierte Gefahrstellen weisen zugleich Merkmale mehrerer grundlegender Gefahrstellen auf und lassen sich als Kombination dieser Grundtypen typisieren. Die Ausprägung eines Grundtyps dominiert dabei und bestimmt somit auch den Verletzungsmechanismus. Im Bild 4.5-7 sind typische Kombinationen der Einzugstellen mit anderen Grundtypen der Gefahrstellen zusammengefaßt.

Dieser Typisierungsansatz kann zwar die Vielfalt aller real vorkommenden Gefahrstellen nicht vollständig wiedergeben, zeigt aber einen Weg, sie eindeutig zu beschreiben.

Bild 4.5-7 Kombinierte Gefahrstellen

Bild 4.5-8 Unterscheidungsmerkmale von Gefahrstellen

4.5.4 Typologie und Systematik der Gefahrstellen Eine feinere Typisierung als mit der Kombination von Grundtypen der Gefahrstellen läßt sich nur mit einem systematisch aufgebauten Gliederungssystem erreichen, bestehend aus systematisierenden Merkmalen, die zu Familien ordnender Gesichtspunkte zusammengefaßt sind, Bild 4.5-8. Dieses Begriffsgebäude bildet die Grundlage für systematische Lösungssammlungen von Gefahrstellen, wie sie beispielhaft für Einzug-, Quetsch,Scher- und Schneidstellen in den Bildern 4.22. bis 4.5-11 dargestellt sind. Gefahrstellen entstehen, bis auf wenige Ausnahmen, durch die Bewegung und die Konfiguration beweglicher Gegenstände, die in festen Bahnen geführt sind. Führungen sind Maschinenteile, die Relativbewegun-

4.5 Gefahrstellen

Bild 4.5-9 Systematik der Einzugstellen (Fortsetzung S. 132)

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.5-9 Systematik der Einzugstellen

4.5 Gefahrstellen

Bild 4.5-10 Systematik der Scher- und Quetschstellen (Fortsetzung S. 134)

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.5-10 Systematik der Scher- und Quetschstellen

4.5 Gefahrstellen

Bild 4.5-11 Systematik der Schneidstellen (Fortsetzung S.136)

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.5-11 Systematik der Schneidstellen

gen fester Körper ermöglichen sowie Form und Länge der Bewegungsbahnen bestimmen. Die wichtigsten Führungen sind Translations- und Rotationsführungen. Die erstgenannten ermöglichen geradlinige Bewegungen. Ihnen ist das Merkmal Translation zugeordnet. Rotationsführungen ermöglichen Kreis- bzw. Drehbewegungen. Kreisbewegungen unterscheiden sich in umlauffähige (Merkmal Rotation) und nichtumlauffähige Bewegungen, wie z. B. Pendel- oder Schwingbewegungen (Merkmal Rotation begrenzt). Alle anderen Festkörperbewegungen (Merkmal allgemeine Bewegung) lassen sich den kinematischen Gesetzen entsprechend aus Translations- und Rotationsbewegungen zusammensetzen oder in sie zerlegen. Der nächste ordnende Gesichtspunkt berücksichtigt, wie bei den Grundtypen, die Richtung energiebehafteter Relativbewegungen zwischen Gegenständen und Körper. Man unterscheidet zwischen Längs- und Querbewegungen. Querbewegungen und die mit ihnen ver-

bundenen Kraftwirkungen (Merkmal quer bzw. senkrecht zum Körper) belasten die Körperteile mit Normal-, Quer- oder Scherkräften und Biegemomenten. Längsbewegungen (Merkmal längs zum Körper) belasten den Körper mit Reib- und Zugkräften. Kraftwirkungen, die allgemein zum Körper ausgerichtet sind, werden mit dem Merkmal allgemeine Richtung charakterisiert. Bewegungen lassen sich nach ihrem zeitlichen Verlauf in gleichförmige, beschleunigte, oszillierende Bewegungen u. v. m. unterteilen. Diese Eigenschaften beeinflussen zwar die Einwirkmodalitäten in der Gefahrstelle, nicht aber den kinematischen Bewegungstyp, der für das Zustandekommen einer Gefahrstelle ausschlaggebend ist. Deshalb gehen diese Merkmale in die Gliederung der Gefahrstellen nicht ein. Die nächste Gruppe der ordnenden Gesichtspunkte berücksichtigt die bewegten Gegenstände selbst. Hinsichtlich der Anzahl der Gegenstände, die eine Gefahr-

4.5 Gefahrstellen

stelle bilden, ist vorab zu unterscheiden, ob sie durch einen oder mehrere, d. h. mindestens zwei Gegenstände entsteht. Wesentliche Gliederungsmerkmale der Gegenstände rühren aus ihrer geometrischen Form und der Oberfläche ihrer Wirkflächen. Technische Gegenstände weisen eine unüberschaubare Vielfalt unterschiedlichster Formen auf. Die meisten dieser Formen lassen sich in erster Näherung zu einigen wenigen Grundformen abstrahieren. Unter das Merkmal Stange fallen alle schlanken prismatischen Körper beliebiger Querschnitte, wie z. B. Hebel, Gestänge und ähnlich langgestreckte Bauteile. Es ist noch zu unterschieden, ob die Kraftwirkungslinie bzw. die Bewegungsrichtung parallel, quer oder allgemein ausgerichtet zur Längsachse des Körpers wirkt (Merkmal Stange längs bzw. Stange quer). Das systematisierende Merkmal Scheibe, Platte umfaßt alle flachen Gebilde, die durch ausgeprägte Ausdehnungen in zwei Richtungen einer Ebene gekennzeichnet sind. Kennzeichnend für Körper, die dem Merkmal Zylinder zugeordnet sind, sind kreisrunde Querschnitte mit einer Drehachse, einer ausgeprägten Ausdehnung entlang der Längsachse und evtl. einer Drehbewegung um diese Drehachse. Typische Bauteile sind Wellen, Zylinder, Walzen. Dem Merkmal Band sind alle nicht biegesteifen Gegenstände zugeordnet, die nur Zugkräfte, aber keine Druck- oder Querkräfte übertragen können, wie z. B. Seile, Riemen, Bänder, Ketten usw. Alle anderen Gegenstände (z. B. Formstücke) fallen unter das Merkmal allgemeine Form. Der letzte ordnende Gesichtspunkt berücksichtigt die Oberflächenstruktur der Wirkflächen. Wirkflächen, die keine ausgeprägte Struktur aufweisen, sind dem Merkmal glatt zugeordnet. Es ist jedoch zu beachten, daß auch diese Oberflächen herstellungsbedingt stets bestimmte Rauhigkeitswerte aufweisen, die jedoch beim Kontakt nicht zu Verletzungen, wie z. B. zu Abschürfungen führen. Wirkflächen werden dann als strukturiert aufgefaßt, wenn sie eine oder mehrere abzählbare Konturen (z. B. Zähne, Nasen, Kalotten, Kanäle usw.) aufweisen. Dann sind diese Wirkflächen dem Merkmal Struktur zugeordnet. Eine besondere Struktur bilden Schneiden. Sie sind gekennzeichnet durch einen Schneidkeil, der aufgrund seiner Geometrie ins Körpergewebe eindringen oder es trennen kann. Außer der Anzahl der Schneiden wird noch unterschieden zwischen geometrisch bestimmten und unbestimmten Schneiden und der Art der Schnittlinie (Linie, Punkt). Bei Schneiden ist für eine Verletzung die Relativbewegung zwischen Körper und Schnei-

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de ausschlaggebend. Bei einer Verletzung muß sich nicht immer die Schneide bewegt zu haben, manchmal langt dafür schon ein Berühren der Schneide. Vor allem dann, wenn die Schneidgeometrie auf die mechanischen und stofflichen Eigenschaften des zu bearbeitenden Stoffes abgestimmt ist und diese ähnliche Werte wie das Körpergewebe aufweisen, wie es z. B. bei Textilfasern, Leder, Papier usw. der Fall ist. Der praktische Einsatz des Gliederungs- und Typisierungssystems beim sicherheitstechnischen Begutachten von Maschinen hat gezeigt, daß sich fast alle Gefahrstellen mit einer Kombination dieser formalisierten, abstrakten Merkmale nachvollziehbar und eindeutig beschreiben lassen. Vor allem lassen sich mit dieser Abstraktion Gefahrstellen in der Realität erkennen und identifizieren. Und das nicht nur an fertigen Maschinen, sondern auch schon in der Konzeptphase des Konstruktionsprozesses.

4.6 Zusammenfassung Juristisch betrachtet, beginnt das Herstellen einer richtlinienkonformen Maschine bereits in ihrer Planungsund Konstruktionsphase. Die EU-Maschinenrichtlinie verpflichtet Hersteller, für jeden Maschinentyp eine Risikobewertung vorzunehmen, das Ergebnis zu dokumentieren und angemessene Sicherheitsmaßnahmen zu treffen. Dank des bereits erreichten Sicherheitsniveaus ist die Zahl der Maschinenunfälle, von denen die einzelnen Hersteller erfahren, relativ gering. Deshalb fällt es den meisten Herstellern schwer, die von ihren Maschinen ausgehenden Gefährdungen retrospektiv statistisch so zu erfassen und so auszuwerten, daß aus den Erkenntnissen Schlüsse gezogen werden können. Trotzdem müssen Konstrukteure Gefährdungen, wie andere Konstruktionsmängel auch, vorausschauend schon in ihren Entwürfen, technischen Zeichnungen oder CAD-Simulationen entdecken, erkennen und dokumentieren, Bild 4.6-1. Systematische Auflistungen von Gefährdungen und der sie aufhebenden technischen Maßnahmen sind nicht nur als Nachweis für das Einhalten akzeptierter Restrisiken wichtig, sondern auch für das Erstellen von Betriebsanleitungen notwendig und auch eine Grundvoraussetzung für das Aufstellen interner und externer Dokumentationen. Systematisches Suchen und konsequentes Erkennen aller stochastischen und deterministischen Gefährdungen ist nur ein, wenn auch wesentlicher Teil aller Risikoabschätzungen und Risikobewertungen. Risiko-

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Gefährdungen und Risiken im Arbeitssystem

Bild 4.6-1 Gefährdungsanalyse und Risikobewertung im Überblick

4.5 Gefahrstellen

bewertung ist eine Abfolge logischer Schritte, um Gefährdungen systematisch zu suchen, sie zu erkennen, ihre Konsequenzen zu prüfen und Eintrittswahrscheinlichkeiten abzuschätzen. Die mit Gefährdungen verbundenen Risiken müssen bewertet werden, um geeignete Sicherheitsmaßnahmen auszuwählen, die im Einklang mit dem Stand der Sicherheitstechnik sowie technischen, ergonomischen und wirtschaftlichen Anforderungen stehen. Bei der Risikobewertung ist die mögliche Schwere der Verletzung der entscheidender Parameter - er steht z. B. im Bewertungsschema der DIN EN 954-1 an erster Stelle - und übernimmt somit eine Schlüsselposition in der Bewertung und bestimmt sowohl ihren weiteren Verlauf als auch das Ergebnis. Beim Abschätzen von Eintrittswahrscheinlichkeiten und der Schwere möglicher Unfälle, als weiteren Gesichtspunkt der Risikobewertung, sollte man immer folgende, aus Lebenserfahrung gewonnene Erkenntnis der Betriebspraktiker ins Kalkül einbeziehen: Sobald die technische Disposition einer Maschine oder eines Arbeitsmittels einen Unfall zuläßt, ist es nur eine Frage der Zeit, wann er passiert. Mit anderen Worten: Die Akzeptanz des Begriffs (Rest-)Risiko impliziert, daß Unfälle möglich sind und daß man mit ihnen, redlich betrachtet, auch rechnen muß. Und dann soll man bitte nicht so überrascht tun und entsetzt sein, wenn sie eintreten! Dies gilt auch für

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Aufsichtsbehörden und Berufsgenossenschaften. Wie schwer die Verletzungen sein werden, hängt zwar primär von technischen Gegebenheiten und Verhalten der Gefährdeten ab. Aber auch der Zufall und viele weitere Unwägbarkeiten spielen eine nicht zu vernachlässigende Rolle. Entscheidend ist daher, a priori Maschinen und Arbeitsmittel so zu konstruieren, daß ein Unfall möglichst unwahrscheinlich wird. Die dazu notwendigen Konstruktionsmaßnahmen zielen in zwei Richtungen: 1. mit den Regeln des Konstruierens ein zeitgemäßes, zuverlässig funktionierendes technisches Gebilde (technische Zuverlässigkeit und Beherrschung von Fehlern zur Verhinderung stochastischer, zufallsbedingter Gefahren) zu verwirklichen und 2. auf das Umsetzen eines Systems aufeinander abgestimmter und ineinander greifender Sicherheitsmaßnahmen (Eliminierung von Fehlern) zur Verhinderung deterministischer, vorbestimmter Gefahren, auf die Sicherheitstechnik im engeren Sinne zu achten, [4.53]. Mit diesem wohl wichtigsten Teil des Konstruierens sicherheitsgerechter Produkte beschäftigen sich die zwei nachfolgenden Kapitel.

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5 Sicherheitstechnik

Europäisches und nationales Recht verpflichtet Hersteller von technischen Produkten nur sichere Erzeugnisse in den Verkehr zu bringen. Hersteller müssen vorab alle mit den Erzeugnissen verbundenen Gefährdungen ermitteln und die mit ihnen verbundenen Risiken bewerten. Sie müssen ihre Produkte unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Gefährdungsanalyse und Risikobewertung entwerfen und so bauen, daß sich Gefahren nicht schädigend auf spätere Benutzer oder Dritte bzw. auf die Umwelt auswirken können. Das setzt voraus, daß schon in der Konstruktionsphase schlüssige Sicherheitskonzepte mit einer allgemein gültigen Strategie realisiert werden.

5.1 Sicherheitsstrategien Sicher zu konstruieren ist nach [5.1] eine der drei Grundregeln für methodisches Konstruieren erfolgreicher Produkte, Bild 5.1-1.

Bild 5.1-1 Grundregeln zum Konstruieren erfolgreicher Produkte

Eindeutig und einfach zu konstruieren ist zum Erfüllen technischer Funktionen und für wirtschaftliches Herstellen bestimmend. Sicherheitsgerechtes Konstruieren tangiert moralische und ethische, vor allem aber rechtliche Ebenen. Zur Begriffsbestimmung: Im allgemeinen Sprachgebrauch wird unter sicher oft zuverlässiges Erfüllen technischer Funktionen verstanden, d. h. die Fähigkeit eines technischen Systems, innerhalb vorgegebener Grenzen und während einer bestimmten Dauer die vom Verwendungszweck gestellten Anforderungen zu erfüllen (funktionale Sicherheit, d. h. Zuverlässigkeit). Im eigentlichen Sinne ist aber unter sicher vor allem frei sein von Gefahren für Mensch und Umwelt gemeint. So auch in diesem Buch. Sicherheit und Zuverlässigkeit haben nach [5.2] viele Gemeinsamkeiten. Sie beziehen sich immer zukünftiges Verhalten unter vereinbarten oder festgelegten Bedingungen und haben damit Wahrscheinlichkeitscharakter. Sie unterscheiden sich darin, daß Aspekte der Sicherheit nur eine Teilmenge der Zuverlässigkeit umfassen: Ereignisse und Zustände, die zu Gefährdungen von Mensch und Umwelt führen können. Strategien der Zuverlässigkeit orientieren sich vornehmlich nach wirtschaftlichen Kriterien. Sicherheitsstrategien müssen darauf gerichtet sein, akzeptierte Risiken für Menschen und Umwelt zu gewährleisten. Sicherheitskonzepte müssen schon in frühen Entstehungsphasen der Produkte die notwendige Sicherheit in alle technische Funktionen und in zu realisierende Bauteile integrieren. Sonst muß Sicherheit umständlich nachkonstruiert oder gar teuer am fertigen Produkt nachgerüstet werden - oft mit bescheidenem Erfolg. Hersteller sind beim Umsetzen dieses Ziels noch eine geraume Zeit auf sich gestellt, da das Vorschriftenwerk sicherheitsrelevanter normativer Festlegungen auf europäischer Ebene immer noch im Werden ist. Trotzdem müssen Hersteller für ihre Produkte heute schon in eigener Verantwortung ganzheitliche Sicherheitsstrategien entwickeln, d. h. mit geordneter Methodik die Kausalkette zwischen Ursache und Wirkung von Gefahr, Gefährdung und Risiko konstruktive

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5

Sicherheitstechnik

Maßnahmen festlegen, um Schutzziele zu verwirklichen. Konstrukteure müssen begründete Entscheidungen für Situationen treffen, in denen mehr Ereignisse möglich sind als tatsächlich eintreten werden. Das Ziel ist, Unfälle und Schäden nach Möglichkeit erst gar nicht entstehen zu lassen. Ausgehend vom geplanten oder vorhandenen sicherheitstechnischen Zustand der Maschine müssen sie über Definieren, Beschreiben und Abgrenzen der bestimmungsgemäßen Verwendung in allen Lebensphasen der Maschine und der dabei auftretenden Gefährdungspotentiale, der zu erwartenden Schadenshöhe, der Eintrittshäufigkeit sowie die Folgen eines denkbaren Unfalls abwägen und bewerten. Risiken, die sich zu einer existenzbedrohenden Gefahr für Maschinenbenutzer und -betreiber bzw. -hersteller entwickeln können, müssen sie natürlich zuerst angehen, um ausreichende Sicherheit zu erzeugen. Dazu haben sich drei Methoden entwickelt, Bild 5.1-2: 1. In der Konstruktion werden Gefährdungspotentiale vermieden oder derart reduziert, daß selbst bei einer vollständigen Freisetzung keine Gefährdung entsteht. Dieses Konzept führt zur innewohnenden, inhärenten Sicherheit. 2. Durch Integration passiver oder aktiver Sicherheitsmaßnahmen in die Konstruktion wird die Eintrittswahrscheinlichkeit unerwünschter Ereignisse soweit reduziert, daß Gefährdungspotentiale ausrei-

Bild 5.1-2 Strategien zum Verhindern von Schäden und Unfällen

chend zuverlässig beherrscht werden. Das ist das Konzept der zusätzlichen, integrierten Sicherheit. 3. Durch technische und organisatorische Maßnahmen wird die Auswirkung von Schäden oder von Unfällen auf ein individuell akzeptables und gesellschaftlich akzeptiertes Niveau begrenzen. Damit die in der Konstruktionsphase getroffenen Sicherheitsmaßnahmen die in sie gesetzten Erwartungen hinsichtlich der Funktion, Kosten und zuverlässigen Wirkung erfüllen können, müssen sie ineinandergreifen und dürfen sich nicht widersprechen. Außenstehende (z. B. Aufsichtsbehörden) müssen sie akzeptieren. Maschinenbenutzer müssen sie als notwendig und zumutbar empfinden. Auch wirtschaftliche Aspekte spielen eine Rolle: neben erhöhten Anschaffungskosten schlagen auch Folgekosten für Wartung und Nachrüstungen zu Buche. Maschinenbetreiber müssen deshalb Sicherheitsmaßnahmen als bezahlbaren Vorteil erkennen. Nicht nur zu wenig, sondern auch zu viel an Sicherheit (Überfunktionalität statt Benutzerorientiertheit) kann das Erreichen der Schutzziele in Frage stellen. Denn die Sicherheitstechnik, übrigens wie jede andere Technik auch, wird nur dann akzeptiert, wenn sie für Benutzer durchschaubar ist und ihnen nutzt. Von mangelnder Akzeptanz zusätzlicher Kosten bei den Betreibern abgesehen, muß ein ³Überangebot´ an Sicherheit nicht unbedingt die Verfügbarkeit oder Handhabbarkeit der

5.1 Sicherheitsstrategien

Maschinen erhöhen oder Arbeitsabläufe begünstigen. Dann muß man damit rechnen, daß solch ein Sicherheitskonzept sicherheitswidriges Verhalten provoziert und neue Risiken heraufbeschwört. Beim Umsetzen der Forderung nach der Verwirklichung höchstmöglicher aber zugleich vertretbarer Sicherheit, d. h. nach dem Verwirklichen einer Maschine mit akzeptiertem Restrisiko, entwickelten sich in der Praxis aus den obigen strategischen Grundsätzen abgestufte Methoden, die schon in der Konstruktionsphase Vorbedingungen für sicherheitsgerechte Produkte schaffen. Konstruktionsmaßnahmen müssen sowohl unvorhersehbaren, stochastischen, als auch vorhersehbaren, deterministischen Gefährdungen entgegenwirken. Unterschiedliche Wirkungsweisen deterministischer und stochastischer Gefährdungen auf Menschen bedingen auch unterschiedliche Methoden zu deren Behebung. Das liegt in der Natur der Sache. Ansätze, mit denen sich die jeweiligen Gefahren konstruktiv beeinflussen lassen, unterscheiden sich erheblich. Deshalb ist es notwendig, konsequent zu unterscheiden, welche der beiden Gefährdungen mit welchen Methoden beseitigt oder minimiert werden sollen, Bild 5.1-3. Stochastische Gefährdungen lassen sich vor allem auf Bauteilausfälle bzw. -versagen zurückführen, also eher auf zufällige Ereignisse. Stochastische Gefährdungen tangieren die Zuverlässigkeit von Maschinen, können zwar, müssen aber nicht die Sicherheit der Beschäftigten beeinträchtigen. Nicht jedes Erhöhen der Zuverlässigkeit verbessert daher die Sicherheit und umgekehrt. Konstruktionsmaßnahmen, die stochastischen Gefährdungen entgegenwirken, verfolgen das Ziel, die zeitabhängige Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, mit der Produkte innerhalb einer vereinbarten Betriebsdauer unter definierten Betriebsbedingungen die ihnen zugedachte Funktion erfüllen, störfest gegenüber zufälligen Bauteilausfällen bleiben und somit weder Menschen noch Umwelt schädigen. Mit anderen Worten, die Maßnahmen zielen darauf, die Auswirkung zufälliger, gefahrenverursachender Fehler zu beherrschen. Die bekanntesten Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen sind das - Prinzip des sicheren Bestehens (safe life) - Prinzip des beschränkten Versagens (fail safe) - Prinzip der Redundanz. Anwendungsmöglichkeiten und effiziente Wirkung der jeweiligen Prinzipien hängen vom physikalischen Aufbau der Maschinensysteme ab, deren Zuverlässig-

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Bild 5.1-3 Wichtige Konstruktionsmaßnahmen zur Gefahrenabwendung

keit sie erhöhen sollen. Hier ergeben sich wesentliche Unterschiede in ihren Nutzungspotentialen, Bild 5.1-4. So liegen bei mechanischen Komponenten erhebliche Möglichkeiten in safe-life-Maßnahmen und Wartungsstrategien. Diese Maßnahmen sind dagegen bei elektronischen Systemen nicht besonders wirkungsvoll. Elektronische Systeme erlauben jedoch viel effektiver als alle anderen Systeme das Prinzip der Redundanz und der Diversität sowie entsprechende Selbsttest- und Überwachungsverfahren zu nutzen.

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Sicherheitstechnik

Bild 5.1-4 Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen und deren Nutzungspotentiale

Deterministische Gefährdungen sind dagegen vornehmlich durch den funktionellen Aufbau der Maschine oder durch angewandte Verfahren bedingt. Sie lassen sich meistens auf systematische Unzulänglichkeiten bzw. Fehler zurückführen. Deterministische Gefährdungen beeinträchtigen unmittelbar die Sicherheit von Menschen. Die gegen deterministische Gefährdungen gerichteten Konstruktionsmaßnahmen verfolgen das Ziel, zu verhindern, daß sich latente Gefahren auf Menschen auswirken können. Mit anderen Worten, die Maßnahmen versuchen, gefahrenverursachende Fehler nicht aufkommen zu lassen bzw. sie zu eliminieren. Die Maßnahmen sind unter den Begriffen

Methoden aufeinander abgestimmt sein, um sich zu ergänzen. Nur das funktionelle Zusammenwirken aller Methoden, umgesetzt in Konstruktionsmaßnahmen, kann zu Maschinen mit akzeptablen und akzeptierten Risiken führen. Wegen der grundlegenden Bedeutung der Konstruktionsphase für das spätere Produkt müssen in ihr das Gefährdungspotential, das zu erwartende Risiko, die anzuwendenden Methoden und deren Priorität festgelegt sein. Hier ein Beispiel: Die Norm DIN ISO 7475 legt Schutzmaßnahmen gegen deterministisch und stochastisch wirkende Gefährdungen an Auswuchtmaschinen fest. Zugleich beschreibt sie technische Möglichkeiten für die Umsetzung der Methoden der unmittelbaren und mittelbaren Sicherheitstechnik in Abhängigkeit vom Gefährdungspotential aller möglichen Gefahrstellen und -quellen, Bild 5.1-6. Deterministisch wirkende Gefahrstellen, hauptsächlich Fang-, Reib- oder Schneidstellen, ergeben sich aus Konfigurationen der auszuwuchtenden rotierenden Körper, an denen sich Menschen verletzen können. Stoch-

- unmittelbare Sicherheitstechnik - mittelbare Sicherheitstechnik - hinweisende Sicherheitstechnik allgemein eingeführt und bekannt. Im Unterschied zu Maßnahmen gegen stochastische Gefährdungen, deren Anwendbarkeit und Wirksamkeit vom Aufbau der Maschinensysteme abhängen, ist für die Anwendung der jeweiligen Maßnahmen gegen deterministische Gefährdungen eine verbindliche Priorität und Reihenfolge hvorgeschrieben, Bild 5.1-5. Es wird so gut wie unmöglich sein, das Ziel, eine ausreichend sichere Maschine zu konstruieren, mit nur einer einzigen der Konstruktionsmaßnahmen erreichen zu wollen. Vielmehr müssen Maßnahmen mit ihren

Bild 5.1-5 Drei Stufen und Prioritäten der Sicherheitstechnik

5.1 Sicherheitsstrategien

Bild 5.1-6 Maßnahmen der unmittelbaren und mittelbaren Sicherheitstechnik beim Auswuchten nach DIN ISO 7475

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Sicherheitstechnik

astische Gefährdungen (Gefahrquellen) entstehen beim Auswuchten dann, wenn sich Teile der auszuwuchtenden Körper oder Ausgleichgewichte lösen, sich unkontrolliert in freien Bahnen bewegen und Menschen erreichen und verletzen können. Die EG-Maschinenrichtlinie führt eine für die Konstruktion weitreichende Neuerung ein, deren Bewältigung in den Konstruktionsabteilungen strategisch vorbereitet werden muß. Sie verlangt, die in der Vergangenheit meistens pragmatisch nur gedanklich vorgenommene Gefährdungsanalyse jetzt ausführlich und nachvollziehbar zu dokumentieren, damit die Übereinstimmung der Maschinen mit den grundlegenden sicherheitstechnischen Anforderungen (Anhang I) überprüfbar und nachvollziehbar wird. Ein wichtiger Bestandteil ist die vollständige Auflistung aller Gefährdungen, aller mit ihnen verbundener Risiken (Negativ-Liste) sowie der technischen und organisatorischen Lösungen, mit denen sie abgewendet werden (Positiv-Liste). Bildhafte Symbole als Planungshilfsmittel, wie sie z. B. von [5..3] entwickelt wurden, helfen, Gefährdungen und getroffene Schutzmaßnahmen in Zeichnungen zu dokumentieren. Formalisierte Vordrucke in Papierform oder unter Nutzung zeitgemäßer Softwaretools haben sich genauso bewährt, wie ausführliche Video- oder Fotodokumentationen sicherheitstechnischer Lösungen an fertiggestellten Maschinen. Sicherheitsrelevante Informationen fallen an unterschiedlichsten Orten in allen Entstehungsphasen der Maschine an. Damit alle Informationen spätestens nach Abschluß der Montage nachvollziehbar in den Listen zusammengetragen werden, muß die betriebliche Organisation auf diese neuen Aufgaben sachlich und personell abgestimmt sein. Listenblätter sollten bereits in der Konzeptphase der Maschinen den Konstruktionsabteilung vorliegen, damit alle sicherheitsrelevanten Informationen von Anfang an festgehalten werden. Systematische synoptische Auflistungen von Gefährdungen, von bewerteten Risiken und von den sie aufhebenden technischen Maßnahmen (z. B. als Negativ Positiv - Listen usgeführt) sind nicht nur als Nachweis für das Einhalten akzeptierter Restrisiken wichtig, sondern auch für das Erstellen von Betriebsanleitungen notwendig. Sie sind auch eine Grundvoraussetzung zum Aufstellen interner und externer Dokumentationen.

5.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen Stochastische Gefährdungen lassen sich vor allem auf Bauteilversagen und auf strukturelle Unzulänglichkeiten zurückführen. Unfälle, die sich eindeutig auf erkennbare und nachweisbare Konstruktionsoder Werkstoffehler zurückführen lassen, kommen relativ selten vor, treten dafür aber überraschend auf. So ergeben sich z. B. an NC-Werkzeugmaschinen stochastische Gefährdungen aus unkontrollierbaren Maschinenbewegungen, aus unerwarteten Anläufen oder Durchläufen, aus dem Überschreiten von Werkzeug- oder Spindeldrehzahlen während Programmier- oder Einstellarbeiten als Folge von Hardwareoder Softwarefehlern sowie aus Kollisionen als Folge von Werkzeugbruch usw. Ausfälle hydraulischer oder elektronischer Bauteile, verbunden mit ungünstigen Konzeptionen von Energiesystemen oder Steuerungen, können sich ebenfalls negativ auf die Gesamtsicherheit von Maschinen auswirken. Stochastische Gefährdungen treten aber auch als Folge von Fehlbedienungen oder von fehlerhaften Instandhaltungsarbeiten auf. Es gibt mehrere Sicherheitsprinzipien, nach denen sich Maschinen so konstruieren lassen, daß von ihnen möglichst nur abschätzbare oder berechenbare Risiken durch stochastische Gefährdungen ausgehen, Bild 5.2-1. Wichtige Voraussetzung zum konstruktiven Vermeiden von Ausfällen und Störungen oder zumindest zum Abschwächen deren Folgen ist das Erkennen und Abschätzen möglicher Fehler und Störgrößen zu einem möglichst frühen Zeitpunkt der Produktentstehung. Das Berücksichtigen und die Dokumentation vereinbarter Fehler bzw. Fehlerausschlüsse sind rechtlich von entscheidender Bedeutung. Konstruktionsmaßnahmen zur Verhinderung stochastischer Gefährdungen zielen in drei Richtungen: 1. Erhöhung der Zuverlässigkeit von Maschinenteilen bzw. Baugruppen, um die technisch mögliche Zuverlässigkeit gegen Bruch, Verformung, ungewollte Ortsveränderung von Maschinenteilen oder Baugruppen zu erlangen. Bruch oder extreme Verformungen von Maschinenteilen bedeuten nicht selten auch Gefährdungen der an der Maschine beschäftigten Personen und unbeteiligter Dritter.

5.2 Konstruktionsmassnahmen gegen stochastische Gefährdungen

Bild 5.2-1 Wichtige Sicherheitsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen nach [5.4] und [5.5]

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2. Beeinflussung der Folgen beim Eintritt von Bauteilfehlern oder -ausfällen, z. B. in Steuerungen, die sonst zu unerwarteten gefahrbringenden Situationen an der Maschine führen würden. 3. Gewährleisten bzw. Verbessern der zuverlässigen Funktion im Sinne eines störungsfreien Zusammenwirkens von Bauteilen und Funktionsgruppen. Störungen im Prozeßablauf ziehen oft ein spontanes, gefährliches spontanes Eingreifen der an Maschinen beschäftigten Personen in den Wirkbereich der Maschine nach sich. Von den Prinzipien, mit denen sich die zuverlässige Funktion von Bauteilen, Baugruppen und Systemen in der Praxis erreichen und beurteilen läßt, sind das - Prinzip des sicheren Bestehens (safe life), - Prinzip des beschränkten Versagens (fail safe) - Prinzip der Redundanz die bekanntesten. Diese Prinzipien sind strategische Vorgaben zum Beherrschen stochastischer Gefährdungen. Sie lassen sich aber nicht immer und nicht unter allen Umständen umsetzen. Funktionelle Besonderheiten und charakteristische Beispiele der konstruktiven Umsetzung dieser Prinzipien sind in zahlreichen Quellen, die sich mit methodischem Konstruieren auseinandersetzen, ausführlich und erschöpfend behandelt. Deshalb wird hier auf die Methoden nur kurz an Hand einiger typischer Beispiele eingegangen. Ansonsten sei auf die einschlägigen Quellen, z. B. [5.4, 5.6], verwiesen.

5.2.1 Prinzip des sicheren Bestehens (safe life) Seine Maßnahmen verfolgen vorerst das Ziel, Bauteile ausgehend von anerkannten und bewährten Berechnungshypothesen so zu bemessen und auszulegen, daß Fehler als Folge von Bauteilversagen höchst unwahrscheinlich werden. Mit anderen Worten, Bauteile und Strukturen müssen so ausgelegt sein, daß sie die vorgesehene Lebensdauer überstehen, ohne daß bekannte oder vereinbarte Fehler auftreten, Bild 5.22. Beim Dimensionieren von Querschnitten, Auswählen von Werkstoffen, Gestalten und Herstellen von Maschinenteilen und -baugruppen sollten schon aus rechtlichen Gründen Erkenntnisse, Methoden, Simulationsverfahren, Berechnungsansätze, -hypothesen und -programme angewendet werden, die mindestens dem Stand der Technik entsprechen und

die Erkenntnisse von Schadensanalysen berücksichtigen [5.7-5.9]. Es müssen zeitgemäße Berechnungsverfahren oder experimentelle Prüfmethoden berücksichtigt werden, die oft zu anderen Ergebnissen führen als allgemein anerkannten Regeln der Technik. Beispiel: Obwohl Paßfedern als Teile von Welle-Nabe-Verbindungen gemäß der noch oft vertretenen Lehrmeinung auf Flächenpressung bzw. auf Scherung berechnet werden, zeigen neuere Forschungsergebnisse, daß bei Dauerbelastung nicht Paßfedern zerstört werden, sondern daß die Welle-Nabe-Verbindung als Ganzes durch Risse in der Welle versagt, [5.10, 5.11, 5.12]. Wichtige Voraussetzungen zum Erreichen eines zuverlässigen Verhaltens von Bauteilen und Baugruppen innerhalb der vorgesehenen Lebensdauer ist nach [5.13] das Umsetzen der im methodischen Konstruieren verankerten Grundregeln einfach und eindeutig zu konstruieren und die konsequente Anwendung der Konstruktionsprinzipien der Aufgabenteilung und der Selbstverstärkung. Prinzip der Selbstverstärkung. Es verkehrt das Unvermeidliche ins Nützliche. Beispiel: An Drehmaschinen stellen hohe Spindeldrehfrequenzen besondere Anforderungen an kraftbetätigte Spannfutter, da die an deren Spannbacken verfügbare Spannkraft mit steigender Drehfrequenz wegen quadratisch anwachsender Fliehkräfte stark abfällt. Ab bestimmten Spindeldrehfrequenzen erfolgt keine zuverlässige Aufnahme und Übertragung der am Werkstück angreifenden Zerspanungskräfte mehr. Das rotierende Werkstück kann sich lösen und eine stochastische Gefährdung bilden. Mit dem Prinzip der Selbstverstärkung läßt sich die negative Wirkung technologisch bedingter und daher unvermeidbarer Fliehkräfte ins Positive umkehren, damit sie sich spannkraftverstärkend auf das Werkstück auswirken. Im Bild 5.2-3 sind drei Beispiele dargestellt: Im ersten Beispiel werden zur Realisierung des Prinzips der Selbstverstärkung an einem Ziehkeilspannfutter Ausgleichsgewichte eingesetzt, um mit Fliehkräften Spannkräfte zu verstärken. Bei diesem Futter entstehen Spannkräfte durch axiales Ziehen eines Kegels mit hydraulischen oder pneumatischen Kolben. In seinem Mantel sind drei T-Nuten eingearbeitet, in denen je ein Spannbacken geführt ist. Durch Ziehen bewegen sich die Spannbacken im Grundkörper des Spannfutters radial auf die Drehachse zu. Die Keilwirkung in den T-Nuten erzeugt in ihnen Spannkräfte. Die Ausgleichsgewichte sind im Grundkörper des Spannfutters hinter den Spannbacken radial und

5.2 Konstruktionsmassnahmen gegen stochastische Gefährdungen

Bild 5.2-2 Beispiele für Methoden des Prinzips des sicheren Bestehens /5.44, 5.48/

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radial auf die Drehachse zu. Die Keilwirkung in den T-Nuten erzeugt in ihnen Spannkräfte. Bei hohen Drehfrequenzen versuchen Fliehkräfte den Stellring aufzuweiten. Aufgrund seiner formschlüssigen Verbindung mit den Spannbacken in den T-Nuten verformt er sich aber so, daß er auf die Spannbacken drückt. Mit zunehmender Fliehkraft steigt die Klemmkraft stetig an. Ähnlich, wenn auch nicht bewußt gestaltet, wirkt sich der Selbstverstärkungseffekt der Fliehkräfte bei Spanndornen aus, mit denen hohle Drehstücke von innen gespannt werden. Die in den Spanndornen aufkommenden Fliehkräfte verstärken prinzipiell die ebenfalls nach außen gerichteten Spannkräfte. Das gilt unabhängig davon, ob die Werkstückspannung mechanisch oder mit hydraulischem Druck, wie im Bild 5.2-3 dargestellt, erfolgt. Sicherheit kann an Maschinen und anderen Produkten nicht allein mit konstruktiven Gestaltungsmaßnahmen der Maschinenteile oder der funktionellen Baugruppen erreicht werden. Auch Informationssysteme und Steuerungen müssen in das Sicherheitskonzept der Maschine einbezogen sein.

Bild 5.2-3 Prinzip der Selbstverstärkung an kraftbetätigten Spannzeugen /5.17, 5.34, 5.47/

parallel zu ihnen geführt. Die auf sie ebenfalls einwirkenden, nach außen gerichteten Fliehkräfte werden mit einem zweiarmigen Hebel abgegriffen. Der Hebel lenkt ihre Wirkrichtung um 180o im Sinne der nach innen gerichteten Spannkräfte um und überträgt sie auf die Spannbacken. Das Verhältnis seiner Hebelarme ist so gewählt, daß er sie zugleich vergrößert. Es geht auch ohne Ausgleichgewichte: Die Konstruktion des zweiten Beispiels nutzt zur Beeinflussung der Spannkräfte die Formgebung eines außerhalb des Flugkreises der Spannbacken liegenden Stellringes. In seine konische Innenfläche sind drei T-Nuten eingearbeitet, in denen je ein Spannbacken geführt ist. Zum Spannen des Werkstücks wird der Ring axial nach vorne gedrückt. Darauf bewegen sich die Spannbacken im Grundkörper des Spannfutters

Resistenz gegen Umgebungsbedingungen. Die zuverlässige Funktion von Bauteilen setzt voraus, daß Prozeß- oder Umweltbedingungen keine Funktionsbeeinträchtigungen oder gar Ausfälle verursachen. Auf der Bauteilebene wird die Wirksamkeit des Sicherheitskonzepts des sicheren Bestehens durch Umgebungseinflüsse beeinflußt, die sich nicht immer zuverlässig vorhersagen lassen, wie z. B. durch Korrosion, energiereiche Strahlung usw. Aber auch Gestaltungsfehler oder ungünstige Montagevorgaben können unnötige Beanspruchungen sicherheitsrelevanter Bauteile nach sich ziehen. Sie alle erhöhen die Wahrscheinlichkeit, daß Bauteile im Betrieb versagen. So können z. B. durch Bruch oder Undichtigkeiten von Hydraulik-Schlauchverbindungen mehrere stochastische Gefährdungen aufkommen, [5.14]: - unkontrollierte Maschinenbewegungen - Abreißen mit Aufpeitschen der Schlauchleitungen - dünner Flüssigkeitsstrahl, der Kleidung durchdringt und die Haut perforiert - Rutsch- und Brandgefahr durch ausgetretene Hydraulikflüssigkeit. Möglichkeiten für günstige und ungünstige Gestaltung von Hydraulik-Schlauchleitungen im Sinne des Prinzips des sicheren Bestehens sind beispielhaft im Bild 5.2-4 gegenübergestellt.

5.2 Konstruktionsmassnahmen gegen stochastische Gefährdungen

Bild 5.2-4 Gestaltung sicherheitsrelevanter Hydraulik-Schlauchleitungen nach DIN 20 066 Teil 4

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Beim Gestalten müssen auch Umgebungsbedingungen und deren Einfluß auf die Lebensdauer der Bauteile berücksichtigt werden. Ein Beispiel für die Berücksichtigung der Umgebungseinflüsse ist das Verwenden von Teilen oder Baugruppen, deren physikalisches Prinzip bzw. gerätetechnischer Aufbau bestimmten Beanspruchungen, die Lebensdauer oder zuverlässige Funktion beeinträchtigen, prinzipiell besser widerstehen. Bei Bauteilen oder Baugruppen der elektrischen Ausrüstung von Maschinen, z. B. bei Schaltgeräten, würden Wasser, Kühlschmiermittel, Staub oder Späne, die in das Innere eindringen, zu ernsthaften Funktionsstörungen oder Gefährdungen führen. Aber auch direktes oder indirektes Berühren von spannungsführenden Teilen bedeutet immer eine akute Gefährdung. Die notwendigen Schutzgehäuse müssen so dicht wie möglich sein, am besten ohne Öffnungen oder Schlitze. Öffnungen lassen sich jedoch dann nicht vermeiden, wenn Erreichbarkeit für Wartungs- und Kontrollzwecke notwendig ist oder wenn Öffnungen für die Zufuhr von Kühlluft notwendig sind. Die DIN-EN 60 204-1 legt konkrete Vorgaben für die konstruktive Ausführung von Gehäusen und Umhüllungen fest, vor allem für den Schutz gegen von außen zugeführten Körperteilen, Gegenständen und Flüssigkeiten, Bild 5.2-5. So werden für den Einsatz in rauhen Umgebungseinflüssen für Sicherheitsfunktionen elektromechanisch wirkende Positionsschalter durch berührungslos wirkende Näherungsschalter ersetzt. An Fleischereimaschinen z. B., die aus hygienischen Gründen mit heißem Hochdruckwasserstrahl gereinigt werden, kam es bei elektromechanisch wirkenden Sicherheitsschaltern immer wieder zu Störungen. Trotz hochwertiger Schutzarten nach IP (International Protection, eigentlich aber Ingress Protection) drang durch die Dichtspalte immer wieder Feuchtigkeit ein und verursachte Kontaktstörungen. Auch maschinenbaulich ausgeführte Befestigungen der Schalter widerstanden oft dem Staudruck des heißen Wasserstrahles nicht und gaben nach. Funktionselemente der Näherungsschalter sind dagegen hermetisch in Kunststoff vergossen, haben keine abzudichtende bewegte oder unbewegte Teile und lassen sich in den Maschinenrahmen so bündig einbauen, daß sie dem Wasserstrahl keine nennenswerte Angriffsfläche mehr bieten. So können berührungslos wirkende Näherungsschalter über die gesamte Lebensdauer der Maschine ihre Funktion zuverlässig erfüllen.

Bauteilzuverlässigkeit. Eine der wichtigsten Maßnahmen gegen stochastische Gefährdungen ist das Erzielen einer ausreichenden Bauteilzuverlässigkeit. Die früher oft angewandte Überdimensionierung möglichst vieler Bauteile ist heute weder unter Kostenaspekten, noch unter dem Gesichtspunkt der Resourcenknappheit und den heute geforderten Leistungsgewichten zu vertreten. Soweit die allgemeine Lehrmeinung. Andererseits sind aber im Anhang I der Maschinenrichtlinie für Maschinen, bei denen Hebevorgänge Gefahren hervorrufen, Betriebsund Prüfkoeffizienten zahlenmäßig vorgegeben, deren Einhaltung durch statische und dynamische Prüfungen der mechanischen Festigkeit nachgewiesen werden muß. Auch für Druckbehälter sind in einschlägigen Technischen Regeln Sicherheitskoeffizienten zahlenmäßig vorgegeben, deren Einhaltung bei der Auslegung nachgewiesen werden muß. Dauerfeste Auslegung ist bei Federn besonders wichtig, um zu verhindern, daß gebrochene Federn bzw. deren Bruchstücke unkontrolliert wegfliegen oder daß sich Baugruppen durch ausbleibenden Formschluß plötzlich gefahrbringend bewegen und überraschend neue Gefahrstellen bilden. Bauteilausfälle lassen sich auch beherrschen, wenn aktiv in ihre wahrscheinliche Ausfallrate eingegriffen wird. Das kann einmal durch Vorwegnahme von Frühausfällen geschehen, z. B. durch gewolltes künstliches Voraltern oder durch gesteuertes kurzzeitiges mechanisches oder thermisches Überlasten mit anschließender Prüfung und Selektion der Bauteile. Spätausfälle lassen sich vermeiden durch konsequentes Überwachen vorgegebener Lastwechselzahlen kritischer Bauteile und konsequentes Austauschen noch vorm Erreichen der vorbestimmten Zeitfestigkeit. Dazu müssen aber schon in der Konstruktionsphase Meß- und Anschlußmöglichkeiten für Überwachungsinstrumente vorgesehen werden. Im Unterschied zu elektrischen Anlagen ist bei hydraulischen Systemen das energieführende Medium für Messungen nicht einfach zugänglich. Deshalb ist es bei diesen Systemen sinnvoll, schon in der Konstruktionsphase an Anschlüsse für Meßgeräte in den Rohrleitungen zu denken, um später z. B. ohne montagemäßige Eingriffe in das Rohrsystem wichtige Kenngrößen des Fluids meßtechnisch erfassen und visualisieren zu können, aus deren Verlauf sich Rückschlüsse auf den Zustand bestimmter Aggregate (z. B. Pumpen) ziehen lassen.

Bild 5.2-5 IP Schutzgrade nach [5.15] und DIN EN 60 204-1

5.2 Konstruktionsmassnahmen gegen stochastische Gefährdungen

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Begrenzen der wirksamen Energie. Zufällige Ausfälle lassen sich z. T. durch direktes Auffangen oder Abwenden von Gefahren z. B. durch selbsttätig wirkende Schutzmaßnahmen, die wirksame Energie beim Überschreiten bestimmter Grenzwerte begrenzen, wie Überlastungsschutz (Berstscheiben, Rutschkupplungen, Scherbolzen, Schmelzsicherungen usw.), oder durch Drehzahlbegrenzungen, mechatronisch wirkende Diagnosesysteme usw. beeinflussen. Die Begrenzung der in Gefahrstellenwirksamen Energie ist auch eine probate Methode der unmittelbaren Sicherheitstechnik, um deterministische Gefährdungen zu vermeiden. Einrichtungen zum Überlastungsschutz müssen ein bistabiles Verhalten haben. Bei der im Bild 5.2-6 gezeigten Knickstab-Umkehr-Berstscheibe/5.41/ wird dazu das Prinzip der Stabknickung benutzt: Durch Druckkräfte überlastete Stäbe knicken schlagartig und irreversibel ein, (Euler´scher Knickstab, 1774). Die Berstscheibe ist eine dünnwandige kugelförmige Kuppel (Blechkalotte) 1. Ihre Höhenlinie ist mit Trennfugen 4 in gleichmäßige Abschnitte aufgeteilt. Der Rest der Kuppel stützt sich über Verbindungsstege ab. Zwischen dem Druckmedium und der aufgetrennten, durchlässigen Kuppel ist eine weiche Dichtungsmembrane 3. Die schmalen Verbindungsstege 2 sind die eigentlichen Knickelemente. Das Medium drückt auf die abgedichtete Außenfläche der Kuppel. Die Kuppel wandelt die Flächenlast des Mediums in

einzelne Druckkräfte um. Sie fließen durch die Verbindungsstege. Bei Überlastung knicken die schmalen Stege 2 ein und werden zerstört. Das Druckmedium biegt den Rest der Kuppel um den breiten Verbindungssteg auf, die Ausblasöffnung ist frei.

5.2.2 Prinzip des beschränkten Versagens (fail safe) Diese Konstruktionsmaßnahmen verfolgen eine andere Zielrichtung. Sie bewirken, daß trotz eingetretener Fehler ein vorab festgelegtes Sicherheitsniveau nicht unterschritten wird. Mit anderen Worten: Die nach diesem Prinzip gebauten Einrichtungen sind so konstruiert, daß sie bei gewollter Auslösung im Gefahrenfall einerseits zuverlässig funktionieren, Störungen oder Defekte sich andererseits stets zur "sicheren Seite" hin auswirken. Systeme fallen dann in einen Zustand, von dem keine Gefährdung zu erwarten ist. Dieses Prinzip wurde erstmals im großtechnischen Maßstab in der im Jahre 1872 von Westinghouse erfundenen indirekten Einkammer-Luftdruckbremse verwirklicht und als Zugbremse für Personenzüge beschränkter Länge eingesetzt. Das Prinzip des beschränkten Versagens läßt sich mit aktiven oder passiven Methoden verwirklichen, Bild 5.2-7.

Bild 5.2-6 Berstscheibe mit bistabilem Verhalten (Knickstab-Umkehr-Berstscheibe nach /5.44/ )

5.2 Konstruktionsmassnahmen gegen stochastische Gefährdungen

Bild 5.2-7 Beispiele für passive und aktive Methoden des Prinzips des beschränkten Versagens

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Passive Methoden. Passive Methoden zielen darauf, Auswirkungen von Bauteilausfällen selbsttätig, möglichst ohne Zufuhr von Energie und Signalen von außen so zu beeinflussen, daß die den Bauteilen bzw. den Funktionseinheiten zugedachten Aufgaben unter allen Umständen befriedigend ausgeführt werden. Das setzt voraus, daß für den Normalfall dem System dauernd autark Energie bereitgestellt wird. Im Gefahrenfall oder bei Fehlern wird diese Energie bewußt abgebaut. Die freiwerdende Energie kann zur Auslösung von Schutzfunktionen genutzt werden. Der Endzustand danach ist energiearm bzw. energielos. Danach muß das System für eine neue Benutzung erst wieder "geladen" werden. Für das Prinzip des beschränkten Versagens werden ebenfalls Effekte ausgenutzt, die immer vorhanden sind, z. B. die Wirkung der Erdanziehungskraft oder der Reibung bzw. die mit ihr erzielbare Selbsthemmung (Schneckengetriebe, Bewegungsgewinde). Ein hochgelegenes Wasserreservoir kann z. B., der Schwerkraft folgend, immer zuverlässig ohne externe Energien Kühl- oder Löschwasser liefern. Unabhängigkeit von externer Energiezufuhr kann z. B. durch Speichern in Federn, Druckbehältern oder Batterien erreicht werden. In Sicherheitsschaltern bewirkt mechanische Zwangsführung eindeutige Schaltzustände: Entsprechend gestaltete Mechanismen trennen bei Federbruch oder stark klebenden Kontakten (Fehlerfall) zwar endgültig aber für den Fehlerfall zwangsläufig und mechanisch zuverlässig den Stromkreis. Zwangsgeführte Kontakte, die mit starren, auf Dauerfestigkeit dimensionierten mechanischen Koppelungsgliedern (Kämmen) verbunden sind, bewirken, daß Öffner- und Schließerkontakten niemals gleichzeitig geschlossen sein können. Verbleibt ein beliebiger Schließerkontakt geschlossen (z. B. wegen verschweißter Kontakte) und ist das Relais dabei nicht erregt, kann kein Öffner mehr geschlossen werden. Bleibt der Öffnerkontakt nach dem Erregen des Relais trotzdem geschlossen (magnetische Kraft reicht zum Aufreißen der Kontakte nicht aus), bewirkt die mechanische Kopplung, daß auch der Schließerkontakt offen bleibt. Im Bild 5.2-8 zeigt eine mögliche Umsetzung des passiven Prinzips des beschränkten Versagens an hydraulischen Schlauchleitungen. Ist das gesteuerte Rückschlagventil weit entfernt vom Hubzylinder angebracht, kann das Druckmedium im Falle eines Schlauchbruchs ungehindert entweichen. Der Kolben senkt sich unkontrolliert ab. Ist das Rückschlagventil dagegen unmittelbar am Hubzylinder ange-

Bild 5.2-8 Schlauchleitungen mit Rückschlagventilen [5.14]

bracht, spricht reagiert es auf den Druckverlust und sperrt die Absenkbewegung. Ein Beispiel für das Umsetzen der Methode der Aufgabenteilung zur Verwirklichung des passiven Prinzips des beschränkten Versagens zeigt die Gestaltung des im Bild 5.2-9 dargestellten pneumatischen Endschalters. Das Kunststoffgehäuse 1 und der Schalthebel 2 haben zwar unterschiedliche Funktionen, sind aber in

Bild 5.2-9 Prinzip des beschränkten Versagens an mecha-nischen Teilen eines pneumatischen Endschalters /5.32/

5.2 Konstruktionsmassnahmen gegen stochastische Gefährdungen

einem Stück im Spritzgußverfahren hergestellt. Das Filmgelenk 3 verbindet beide Teile und ermöglicht die Schaltbewegung. Die Kinematik der Schaltbewegung wird durch die Kulissenführung 4 bestimmt, die durch eine beidseitige Bogenaussparung im Hebel verwirklicht ist, mit der Hebel am Gehäuse um den Drehpunkt des Filmgelenks im Kreisbogen geführt ist. Sollte das Filmgelenk mit der Zeit brechen, wird die Schaltfunktion nicht beeinträchtigt, denn die Führung setzt die freie Schwenkbewegung in die zu gewährleistende Schaltbewegung um. Der Formschluß der Kulissenführung verhindert zugleich, daß der Schalthebel abfällt und verloren geht. Aktive Maßnahmen. Bei den Maßnahmen aktiver Methoden handelt es sich, systemtechnisch betrachtet, um Schutzsysteme. Sie erkennen abnormale Zustände, greifen über Stellglieder in den Prozeß ein um die Auswirkung eines Schadens zu begrenzen. Diese Maßnahmen greifen in maschinelle Abläufe ein und führen Prozesse in sichere Zustände zurück, sobald vereinbarte Fehler auftreten und erkannt werden. Bewährte Einrichtungen sind z. B. sich selbständig unter den Stößel einschwenkende formschlüssige Blockiereinrichtungen im Antriebsstrang von Pressen, die zugleich die Steuerung zwangsläufig abschalten, sobald der Grenzwert des Stößelnachlaufs überschritten wird. Werkzeugbruchkontrollen bzw. Werkzeugbruchüberwachungen stellen Werkzeugzerstörungen vor bzw. während des Bearbeitungsprozesses fest. Steuerungen müssen dafür sorgen, daß Werkstücke dann

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nicht mehr weiter bearbeitet werden. Maschinenbesatzungen akzeptieren solche elektronische Werkzeug- und Prozeßüberwachungssysteme allerdings nur dann, wenn die Systeme einfach und unkompliziert zu handhaben sind und "funktionieren". Das ist dann der Fall, wenn sie z. B. beschädigte, fehlende und stumpfe Werkzeuge oder Kollisionen der Werkzeuge mit anderen Maschinenteilen zuverlässig anzeigen aber keine falschen Meldungen produzieren. Hängt der sicherheitsgerechte Verlauf eines Prozesses vom bewußten Eingreifen des Menschen ab, so muß bei entsprechenden Risiken ein übergeordnetes Überwachungssystem erkennen, ob auch der Mensch "funktioniert", ob z. B. ein Lokführer körperlich noch in der Lage ist, korrigierend einzugreifen (Sicherheitsfahrschaltung). Zur zuverlässigen Erfüllung des Prinzips des beschränkten Versagens müssen wichtige Bauteile in tieferen Systemebenen, z. B. energiespeichernde Federn, nach dem Prinzip des sicheren Bestehens ausgelegt sein, damit sie den verhergesehenen Belastungen widerstehen. ur so können sie vitale Funktionen aufrecht und ungewollte selbstverursachte Betriebsunterbrechungen in vernünftigen Grenzen halten. Von besonderer Bedeutung ist dieses Konstruktionsprinzip beim Konzipieren von Antriebssystemen und beim Gestalten von Steuerungen und Informationssystemen. Hier wirken sich Fehler besonders weittragend aus. Aktive Methoden des Prinzips des beschränkten Versagens werden in zeitgemäßen Antriebseinheiten, z. B. Getriebemotoren eingesetzt, Bild 5.2-10. Ge-

Bild 5.2-10 Fail-safe-Maßnahmen an Getriebemotoren

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triebemotoren, die dem Stand der Technik entsprechen, haben neben reinen passiven Schutzmaßnahmen (z. B. IP-Schutzgrade gegen eindringendes Wasser, Berührung oder Festkörper) auch solche Schutzmaßnahmen integriert, die auf außergewöhnliche Belastungen mit einem aktiven Verhalten antworten und Ausfällen und Schäden entgegenwirken.

Zusammenfassung. Das Sicherheitskonzept des beschränkten Versagens ist eine wirkungsvolle Maßnahme zur Beherrschung stochastischer Gefährdungen und somit zur Verbesserung technischer Systeme. Systeme, die nach diesem Konzept konstruiert und gestaltet sind, können aber nur im gewünschten Sinne wirksam sein, wenn

Bremssysteme. Bremsen sind das letzte Glied einer Kette, die im Bedarfsfall gefahrdrohende Bewegungen stoppt. Bremsen wirken unmittelbar auf mechanische Komponenten der jeweiligen Subsysteme der Maschine. Ihr Versagen stellt die gesamte der Abschaltprozedur in Frage. Bremsen wirken dann zuverlässig, wenn sie beim Bremsen ohne Zufuhr von informationstragender Hilfsenergie auskommen. Dies ist bei einem Energieausfall z. B. durch Leckage, Leitungsbruch oder Stromausfall wichtig. Dieser Effekt tritt nur dann ein, wenn die Energien, die sowohl zum Steuern als auch zum Aufbringen der Bremskraft benötigt werden, bereits im Bremssystem anderweitig, z. B. in Federn gespeichert ist. Die Bremswirkung setzt dann beim Unterbrechen des Energieflusses zwangsläufig ein und wird erst durch erneute Energiezufuhr aufgehoben. Das Konzept und die Bauteile des Bremssystems unterstützen sich dann gegenseitig. Die zur Sicherheitsbremsung bzw. -abschaltung notwendige Energie ist bei diesen Systemen intern gespeichert. Die gespeicherte Energie dient nicht nur zur Steuerung der Bremseinrichtungen sondern wird auch zum Aufbringen der Bremskraft umgewandelt. Störungen oder Fehler im System geben diese Energie frei und lösen selbsttätig den Bremsvorgang aus. Energiearmer Zustand erzwingt gefahrlosen Zustand des Systems. Diese Bremssysteme überwachen sich selbst: nicht nur der eingetretene, vorausgesehene Gefahrenfall, gegen den durch zielgerichtete Signalgabe geschützt werden soll, bringt das Bremssystem zu Auslösen, sondern auch eingetretene Fehler oder Bauteilausfälle im System selbst, Bild 5.2-11. Aktive Maßnahmen des beschränkten Versagens bzw. deren Schutzsysteme lassen sich auch auf andere Baugruppen von Maschinen anwenden. Einige Beispiele, wie sich die Maßnahmen des Prinzips des beschränkten Versagens zielgerichtet konstruktiv in den jeweiligen funktionellen Systemen von Maschinen umsetzen lassen, sind im Bild 5.2-12 festgehalten.

- Auftreten, Art und Ablauf der Fehler vorhersehbar sind, - während des Schädigungsablaufs die zu erwartende Funktion zwar verringert aber immer noch ausreichend erfüllt wird, - die Schädigungsgrenze erkennbar ist oder nach deren Erreichen eine Warnung erfolgt, der auch nachgegangen wird. Für dieses Sicherheitskonzept ist es auch unabdingbar, daß Systeme instandhaltungsfreundlich konstruiert und gestaltet sind, damit Inspektionsmaßnahmen zur Überprüfung der normalen Funktion und zur Erkennung einer eingeschränkten Funktion sowie die Durchführung geplanter Instandhaltungsmaßnahmen leicht und schnell möglich sind. Es müssen deshalb vorab Maßnahmen auf bekannte und wahrscheinliche Reaktionen des Instandhaltungspersonals auf Fehler, wie z. B. Ab- oder Umschalten von Antrieben oder Abbremsen usw. konstruktiv getroffen sein. Bei der dazu notwendigen vorgeschalteten Gefährdungsanalyse und Risikobewertung ist auch das vernünftigerweise zu erwartende Fehlverhalten des Personals zu berücksichtigen.

5.2.3 Prinzip der Redundanz Jede Sprache benutzt beim Übermitteln von Nachrichten einen Überschuß an Wörtern, die zwar keine neue Information tragen, wohl aber die gegebene Nachricht verdeutlichen, akzentuieren und sie vor allem gegen Störungen bei der Übermittlung schützen. Solche informativen Zusätze werden redundant (lat: redundantia = Überfülle) genannt. Redundante Anteile sind aber nicht überflüssig, sondern notwendig, will man die Nachricht richtig verstehen. Auch bei technischen Informationsübertragungen werden in Nachrichten weglaßbare Elemente zugefügt, die zwar keine zusätzliche Informationen liefern, aber die beabsichtigte Nachricht stützen und sie gegen Störungen unempfindlich machen. Redundanz gibt hier an, um wieviel größer der Informati-

5.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen

Bild 5.2-11 Bremseinrichtungen nach dem Prinzip des beschränkten Versagens /5.22, 5.31/, [5.16]

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Sicherheitstechnik

Bild 5.2-12 Prinzip des beschränkten Versagens in funktionellen Systemen von Maschinen /5.16, 5.42/

5.2 Konstruktionsmassnahmen gegen stochastische Gefährdungen

onsgehalt einer Nachricht ist, als er nach dem Entscheidungsgehalt der Quelle sein müßste. Auf die Vorgabe, die Zuverlässigkeit technischer Systeme zu verbessern, übertragen bedeutet das, daß redundante Systeme mehr Teilsysteme haben, als zur Erfüllung der Funktion notwendig wären, damit bei Störungen eines Teilsystems das redundante System dessen Funktion übernimmt. Eines der frühesten, nach diesem Prinzip arbeitendes Notfallsystem ging bei der Tower Bridge in London 1894 in Betrieb. Die Klappbrücke ist so gebaut, daß im Fall eines Defekts ihre Funktion nicht gefährdet ist: Alle wichtigen Aggregate und Leitungen für das Öffnen und Schließen der die Fahrbahn tragenden Stahlflügel sind doppelt vorhanden. Redundante Systeme sind mehrstrangig bzw. mehrkanalig aufgebaut. Im Unterschied zum Prinzip des beschränkten Versagens, bei dem im Fehlerfall das System in einen definierten Zustand gebracht wird, bleibt bei redundanten Systemen die Funktion vorerst voll oder teilweise erhalten. Das Prinzip der Redundanz funktioniert nur dann zuverlässig, wenn über die Funktionsübernahme im Fehlerfall hinaus durch andere hinaus, deren Ansprechen bzw. Fehlerfolgen beobachtbar sind bzw. angezeigt werden. Die Anwendung des Prinzips der Redundanz ist nur sinnvoll, wenn der Einsatz bzw. Ansprechen redundanter Bauteile oder Strukturen die entstandene Situation verbessert. Systembildende redundante Bauteile müssen dem Prinzip des sicheren Bestehens oder dem des beschränkten Versagens genügen, damit sie allen zu erwartenden Belastungen widerstehen und somit das Sicherheitsprinzip nicht von sich aus gefährden können. Das gilt besonders für Schalteinrichtungen. Denn eine im Ernstfall ausgefallene oder nicht aktivierbare redundante Gruppe ist kein Beitrag zur Gesamtsicherheit. Das Ziel ist für die Konstruktion ist, mit minimaler Redundanz höchste Fehlertoleranz zu erreichen, [5.17]. Redundante Konstruktionen müssen eine leichte und störungsarme Instandhaltung ermöglichen. Das Prinzip der Redundanz läßt sich mit mehreren Konstruktionsmaßnahmen verwirklichen. Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal liegt in der Beantwortung der Frage, ob alle redundanten Einheiten schon während des normalen Betriebs wirksam sind oder ob sie, erst beim Versagen durch einen Schaltungsvorgang ausgelöst, die Schutzfunktion übernehmen. Man spricht von aktiver bzw. von passiver Redundanz.

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Bei aktiven redundanten Anordnungen sind zusätzlichen Baugruppen ständig in Betrieb und an der vorgesehenen Funktion voll (heiße Redundanz) oder unter erleichterten Bedingungen (warme Redundanz) beteiligt. Bei passiver redundanter Anordnung (kalte Redundanz) werden zusätzliche Baugruppen bei Ausfall oder bei Störungen zugeschaltet und übernehmen erst dann die Funktion der ausgefallenen Elemente, [5.18]. Redundante Bauteile oder Funktionsgruppen können parallel, seriell oder kreuzweise geschaltet sein. Auf elektrische Schalter angewendet, gewährleistet die Parallel-Redundanz ein zuverlässiges Einschalten, die Serien-Redundanz dagegen ein zuverlässiges Ausschalten, Bild 5.2-13.1. Bei Überwachungsaufgaben wird bei entsprechend hohen Risiken, die beherrscht werden sollen, oft das Prinzip der Entscheidungsredundanz angewendet. Hierbei werden mehrere Signale parallel überwacht und miteinander nach bestimmten Strategien verglichen werden (Auswahlredundanz, Vergleichsredundanz), um geeignete Reaktionen einzuleiten. Dieses Prinzip wird oft bei mehrkanalig aufgebauten sicherheitsbezogenen Teilen von Maschinensteuerungen angewendet. Die zentrale Frage redundant aufgebauter Systeme ist, welche Elemente in welchem Umfang reserviert sein sollen, damit beim Einhalten vorgegebener Grenzen die Systemzuverlässigkeit optimiert wird. Die Grenzen können z. B. Volumen, Masse, Kosten oder Anforderungen an die Wartung der insgesamt redundant eingebauter Elemente sein. Das Prinzip der Redundanz ist aber jedoch mit einer schwerwiegenden Unzulänglichkeit belastet: Gemeinsam fehlerverursachende Ausfälle (Common Mode Failure, CMF) setzen zwangsläufig auch das ganze redundante System außer Betrieb. Deshalb ist es notwendig, möglichst viele gemeinsame fehlerverursachende Störungen und Ausfallursachen im Voraus zu erkennen und zu berücksichtigen. Diesem Nachteil versucht man mit einem diversitären Aufbau entgegenzuwirken. Man erhöht die Zuverlässigkeit bedeutend, wenn die doppelt oder mehrfach vorgesehenen Systeme voneinander unabhängig nach verschiedenen Wirkprinzipien arbeiten und möglichst räumlich getrennt installiert sind, Bild 5.2-13.2. So werden systematische Fehler, z. B. infolge Korrosion oder äußerer Gewalteinwirkung, nicht zum Versagen führen, wenn bei prinzipverschiedenen, gegenseitig völlig unabhängigen Technik das gleichzeitige Versagen beteiligter Systeme nach menschlichen Ermessen ausreichend unwahrscheinlich wird.

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Bild 5.2-13.1 Prinzipien der redundanten Anordnung [5.19]

5.2 Konstruktionsmassnahmen gegen stochastische Gefährdungen

Bild 5.2-13.2 Homogene und diversitäre Redundanz nach [5.4]

Diversität erreicht man, wenn Teilsysteme nach unterschiedlichen physikalischen oder logischen Prinzipien arbeiten, z. B. mit unterschiedlichen Konstruktionsmerkmalen, mit räumlich getrennt verleg-

Bild 5.2-14 Redundante Sicherheitssteuerung /5.40/

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ten Leitungen, mit Kombinationen elektromechanischer und elektronischer Bauteile, mit Steuerkreisbauteilen unterschiedlicher Bauart und aus unterschiedlichen Fertigungslosen, mit Sicherheitsschaltern, die als Kombination Öffner-Schließer ausgeführt sind, mit unterschiedlicher Soft- und Hardware verschiedener Entwickler oder Hersteller usw. Im Bild 5.2-14 ist schematisch der Aufbau einer diversitär ausgeführten dreikanaligen Sicherheitssteuerung dargestellt, deren zuverlässige Wirkung noch durch Anwendung des Prinzips des beschränkten Versagens zusätzlich verbessert wurde. Die dreikanalige Ausführung eröffnet die Möglichkeit, daß nach Ausfall eines Teilsystems der Betrieb aufrecht gehalten und der Fehler für eine gewisse Zeit toleriert wird. Das als fehlerhaft identifizierte Teilsystem wird vom weiteren Entscheidungsprozeß ausgeschlossen, die verbleibenden Teilsysteme schalten auf sicheren Betrieb um. Erst nach dem Auftreten eines weiteren Fehlers, muß das Gesamtsystem in einen definierten sicheren Zustand überführt werden. Im Bild 5.2-15 sind einige typische gerätetechnische Realisierungen des Prinzips der redundanten Anordnung für unterschiedlich aufgebaute Systeme synoptisch zusammengefaßt.

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Bild 5.2-15 Beispiele für die gerätetechnische Umsetzung redundanter Maßnahmen /5.21/

5.2 Konstruktionsmassnahmen gegen stochastische Gefährdungen

5.2.4 Zuverlässige Steuerungen Dieser Abschnitt kann nur grundsätzliche Fragestellungen der sich rasant entwickelnden Steuerungstechnologie systematisch aufbereiten. Er ist eher als Orientierung denn als Handlungsanleitung oder Lösungssammlung in diesem Gebiet gedacht und behandelt daher nur kurz die wichtigsten sicherheitsrelevanten Aspekte von Steuerungen. Zahlreiche Quellen, wie z. B. [5.20, 5.21, 5.22] und einschlägige Normen, z. B. die IEC 61 508, EN ISO 13 849-1, DIN 60 204, DIN EN 982/983, usw. gehen auf diese Fragestellungen sehr ausführlich ein. Grundsätzliches. Die zuverlässige Funktion von Steuerungen entscheidet über Sicherheit von Personen beim Umgang mit Maschinen. Die Sicherheit, besser gesagt, der Zustand sehr geringen Schadenswahrscheinlichkeit im Sinne akzeptierter Risiken, bezieht sich vor allem auf die bestimmungsgemäße Verwendung der Maschinen. Die EG-Maschinenrichtlinie fordert aber auch, daß sich die Sicherheit auf vorhersehbare Fehler bzw. vorhersehbaren Mißbrauch beziehen muß. So unterschiedlich Steuerungen auch ausgeführt sein mögen, sie haben dennoch einige Gemeinsamkeiten: Steuerungen sind funktionelle Baugruppen des Informationssystems einer Maschine und realisieren logische Funktionen. Sie koordinieren die Stoff- und Energieflüsse im Wirkbereich des Werkzeug- und Werkstücksystems im Sinne der Arbeitsaufgabe. Sie sind aus diskreten Bauelementen aufgebaut und haben typische Strukturen. Teile von Steuerungen sind für die Sicherheit von Personen dann relevant, wenn gefahrbringende Bewegungen im Wirkbereich nicht ausgeschlossen sind und mit Verletzungen zu rechnen ist, Bild 5.2-16. Steuerungen unterscheiden sich nach der angewendeten Technologie, d. h. nach den Trägern der Information in fluidische, elektrische und elektronische Steuerungen. Jede Art hat auf Grund der physikalischen Prinzipien ihrer Bauteile und des informationstragenden Mediums spezifische sicherheitstechnische Merkmale, die sich wesentlich unterscheiden und beim Konzipieren und bei der Auslegung von Steuerungen berücksichtigt werden müssen, Bild 5.2-17. So ändern z. B. elektromechanisch wirkende Schaltelemente auf Grund geometrisch eindeutiger Schaltstellungen ihren Schaltzustand nur durch äußere Betätigung oder Ansteuerung, nicht durch elektromagnetische Störeinflüsse. Umgebungseinflüsse, die

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beim Einsatz elektromechanischer Schaltglieder fast bedeutungslos sind, können für elektronische Bauteile schwerwiegende Probleme bedeuten, so z. B. negative Temperaturen oder über Fremdfelder bzw. Leitungen eingekoppelte elektromagnetische Störungen. Bei elektronischen Bauteilen, z. B. bei Transistoren, sind kaum Fehlerausschlüsse möglich, da sie sich auf Grund interner Fehler, d. h. ohne äußere Befehle, aktivieren können und damit unter Umständen überraschend Gefährdungen hervorrufen können. Fehlerbetrachtungen. Bauelemente können aufgrund von Fehlern ausfallen. Sie sind dann nicht mehr in der Lage, ihre bestimmungsgemäße Funktion zuverlässig auszuführen. Fehlerbetrachtungen sind deshalb eine wichtige Voraussetzung für die Auslegung sicherheitsrelevanter Teile von Steuerungen. Allgemein betrachtet, sind Fehlerbetrachtungen Ausfluß aller Überlegungen, mit denen sich das Verhal-

Bild 5.2-16 Struktur und Aufbau von Steuerungen

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Bild 5.2-17 Spezifische Eigenschaften unterschiedlicher Steuerungsarten

ten eines Systems im Fehlerfall beschreiben und praktisch überprüfen läßt. Um den Fehlerfall eindeutig festzulegen und einzuordnen, ist es notwendig zu vereinbaren, welche Fehler für welche Bauteile oder Strukturen anzunehmen sind und welche Fehler man vernachlässigen bzw. ausschließen kann. Diese Sachverhalte müssen eindeutig beschrieben und aufgelistet sein. Nur dann ist es möglich, die erforderliche Zuverlässigkeit einer Steuerung zu konzipieren, zu realisieren und zu überprüfen. Dann sind reprodu-

zierbare und vergleichbare Ergebnisse auch bei unterschiedlichen Prüfern bzw. Prüfstellen möglich. Ausführliche Fehlerlisten für elektrische und fluidische Steuerungen und deren Bauteile enthalten die Quellen [5.21, 5.22]. Sie basieren nicht nur auf den im Schrifttum festgehaltenen Aussagen, sondern stützen sich insbesondere auf langjährige praktische Prüferfahrungen eines unabhängigen Instituts. Im Bild 5.2-18 sind beispielhaft vereinbarte Fehler und Modalitäten für deren Ausschluß für Schlauch-

5.2 Konstruktionsmassnahmen gegen stochastische Gefährdungen

Bild 5.2-18 Beispiel einer Fehlerliste nach [5.22]

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leitungen und Verschraubungen sicherheitsrelevanter hydraulischer Steuerungen aufgelistet. Anmerkung: Fehlerbetrachtungen müssen bei konkreten hydraulischen Steuerungen alle ihre Bauteile berücksichtigen, d. h. Rohrleitungen, Wege- Strom- und Sperrventile (Sitzventile), Arbeitszylinder, Druckübersetzer, Druckminderer, Filter, Energiespeicher, Druckbehälter, Pumpen, Motoren und Sensoren. Auch sind Auswirkungen von Gestaltungsmängel, wie z. B. im Bild 5.2-4 dargestellt, in die Überlegungen einzubeziehen.

Sicherheitsfunktionen. Die wichtigsten Sicherheitsfunktionen, die von den Steuerungen umgesetzt werden müssen, sind im Bild 5.2-19 zusammengefaßt. Das zuverlässige Erfüllen der Sicherheitsfunktionsind für die körperliche Unversehrtheit der Beschäftigten vor allem dann von besonderer Bedeutung, wenn sie sich in Gefahrbereichen aufhalten oder in sie hineingreifen und sie sich vorher durch Einleiten dieser Funktionen gesichert haben. Gefahrbringende Bewegungen dürfen niemanden verletzen. An jene Teile von Steuerungen, die funk-

Bild 5.2-19 Wichtige Sicherheitsfunktionen

5.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen

tionell mit gefahrbringenden Bewegungen in dem Sinne verknüpft sind, daß Eingangssignale sicherheitsrelevante Ausgangssignale erzeugen, d. h. sicherheitsrelevante Funktionen übernehmen, werden zahlreiche Anforderungen an ihre Zuverlässigkeit gestellt. Sie beziehen sich vornehmlich auf die Widerstandsfähigkeit der Steuerungen gegen die von außen eingeschleppten, über Feldeinwirkungen oder über Leitungen eingekoppelten Störungen, auf das Verhalten der Steuerungen im Fehlerfall und vor allem auf ihre zuverlässige Wirkung beim gewollten Aufheben der Schutzwirkung von Schutzeinrichtungen durch Personen, um den Sonderbetrieb wie Reinigen oder Einrichten sicher durchführen zu können oder beim automatischen Aufheben der Schutzwirkung beim sog. Muting. Stochastische Ausfälle oder Störungen in sicherheitsrelevanten Teilen von Steuerungen können zu schwerwiegenden Unfällen führen. Deshalb müssen für sicherheitskritische Belange besonders zuverlässige, fehlerresistente Steuerungen einegesetzt werden, die sowohl bei steuerungsinternen Fehlern als auch bei Fehlfunktionen an Schnittstellen, z. B. an Sicherheitsschaltern, Maschinen in definierte Zustände überführen und sie so lange wie erforderlich aufrechthalten. Für Maschinensysteme, die nach einer Fehlerentdeckung sichere Zustände nicht sofort herbeiführen können, sind fehlertolerante Steuerungen erforderlich, welche die ursprüngliche Aufgabe noch eine gewisse Zeit zufriedenstellend erfüllen.

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Sicherheitsrelevante Wirkung der Steuerung und deren Zuverlässigkeit sind nicht dasselbe. So kann z. B. die Sicherheit eines Systems, das aus verhältnismäßig unzuverlässigen Bauteilen besteht, mit seiner redundanten Struktur höher liegen als die Sicherheit eines einfach strukturierten Systems, das aus zuverlässigen Bauteilen aufgebaut ist. Sicherheit geht aber immer vor Zuverlässigkeit! Sicherheitskategorien. Verbindliche Anforderungen an die zuverlässige Wirkung sicherheitsrelevanter Teile von Steuerungen sind normativ in der DIN EN 954-1 in fünf Sicherheitskategorien festgelegt. Diese Sicherheitskategorien sind unabhängig von der Technologie der Steuerung formuliert. Auf diese Kategorien beziehen sich alle maschinenspezifischen Normen bei sicherheitsrelevanten Fragen von Steuerungen. Die Sicherheitskategorien müssen mit den Ergebnissen der Risikobewertung korrelieren. Die entscheidenden Gesichtspunkte für die Risikobewertung sind die Schwere möglicher Verletzungen, die Häufigkeit, mit der sich Personen der Gefahr aussetzen sowie die Möglichkeit, Gefahren zu erkennen oder sich ihnen zu entziehen, Bild 5.2-20. Maschinenspezifische C-Normen konkretisieren, welche Kategorien anzuwenden sind. Die Anforderungen der jeweiligen Sicherheitskategorien lassen sich nur mit unterschiedlichen Maßnahmen bzw. Konzepten erfüllen, Bild 5.2-21. Nicht jede Sicherheitskategorie läßt sich an jeder Schutz-

Bild 5.2-20 Risikoparameter und Risikograph für sicherheitsrelevante Teile von Steuerungen nach DIN EN 954-1

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Bild 5.2-21 Realisierbare Sicherheitskategorien

einrichtung oder Sicherheitsmaßnahme realisieren. Generell gilt: Je höher das Risiko, desto höher sind die Anforderungen an das Systemverhalten bei auftretenden Fehlern, desto höher ist auch der gerätetechnischer und schaltungslogischer Aufwand. Sicherheitskategorien beginnen mit der Forderung nach zuverlässigen Wirkung der Steuerung, die sich gut mit elektromechanischen Bauteilen umsetzen läßt, und reichen bis zur aufwendigen Einfehlersicherheit oder Selbstüberwachung der Steuerung, die sich nur im funktionellen Verbund aus elektronischen Bauteilen, strukturellen Maßnahmen und einer ausgeklügelter Software realisieren lassen, Bild 5.2-22. Das Bild 5.2-23 enthält beispielhaft eine synoptische Gegenüberstellung von hydraulischen Steuerungen bzw. deren sicherheitsrelevanten Teile, die den Anforderungen der jeweiligen Sicherheitskategorie nach DIN EN 954-1 entsprechen. Die Norm DIN EN 954-1 befindet sich zur Zeit in einem Reviosionsverfahren, das zum Redaktionsschluß dieser Auflage noch nicht abgeschlossen war. Dessen Ziel es ist, einerseits das zufallsbedingte Ausfallverhalten von Bauteilen und -gruppen mit dem determistischen Prinzip der Kategorien mit Hilfe wahrscheinlichkeitstheoretischer Ansätze zu berücksichten, andererseits bewährte Festlegungen und Inhalte in die internationalen Ebene (ISO) zu integrieren.

5.2.5 Wahrscheinlichkeitstheoretische (probabilistische) Verfahren in der Steuerungstechnik Das in der DIN EN 954-1 beschriebene Verfahren zur Analyse und Bewertungen von Risiken, die mit sicherheitsrelevanten Teilen von Steuerungen beherrscht werden sollen, geht von einer kausalen, nicht beeinflußbaren Vorbestimmtheit des Verhaltens bewährter Bauteile der Steuerung aus. Die für diese Norm charakteristischen Kategorien berücksichtigen nur strukturelle Anforderungen an Steuerungen. Sie berücksichtigen weder Zuverlässigkeit noch Ausfallwahrscheinlichkeit von Bauteilen oder Baugruppen, die letztlich bestimmen, wie zuverlässig die Steuerung ihre Sicherheitsfunktion erfüllen wird. Das Verfahren zum Bestimmen der Kategorien beruht also auf einem deterministischen Ansatz, der die Realität nur unvollständig wiedergibt, da Sicherheit und Zuverlässigkeit zukünftiges Verhalten unter vereinbarten Bedingungen beschreiben. Beide haben Wahrscheinlichkeitscharakter. Wahrscheinlichkeitstheoretische (probabilistische) Ansätze zur Auslegung sind weder im allgemeinen Maschinenbau noch in der Sicherheitstechnik prinzipiell neu. Seit ca. 80 Jahren beruht die Auslegung bzw. die Auswahl von Wälzlagern auf Wahrscheinlichkeitsaussagen über ihre zu erwartende nominelle Lebensdauer als Umdrehungszahl, die von 90% ei-

5.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen

Bild 5.2-22 Anforderungen an sicherheitsbezogene Steuerungen nach DIN EN 954-1

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Bild 5.2-23 Beispiele für die Umsetzung der Anforderungen nach DIN EN 954-1in fluidischen Steuerungen nach [5.22]

5.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen

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ner genügend großen Menge gleicher Wälzlager erreicht oder Überschritten wird, bevor die ersten Anzeichen einer Werkstoffermüdung auftreten, [5.23, 5.24]. Etwas jünger sind nach [5.25] die wahrscheinlichkeitsgestützten Ansätze des Explosionsschutzes, die das zeitlich zu erwartende Vorkommen explosionsfähiger Atmosphäre in gefahrdrohender Konzentration und die voraussichtliche Häufigkeit gleichzeitig auftretender Zündquellen berücksichtigten. In der Prozeßindustrie (Chemie und Verfahrenstechnik) haben Bewertungen der Ausfallwahrscheinlichkeit elektrischer und elektronischer Sicherheitssteuerungen spätestens seit den Großkatastrophen des letzten Jahrhunderts (z. B. in Seveso, Bophal) einen besonders hohen Stellenwert. Er hat sich auch in internationalen Normen niedergeschlagen. IEC 61 508 ÄFunktionale Sicherheit elektrischer, elektronischer und programmierbarer elektronischer Systeme³. Die Norm beschäftigt sich mit der funktionalen Sicherheit (also Zuverlässigkeit) von Steuerungen in einem allgemeinen und übergreifenden Sinne. In ihren sieben Teilen (Teile 1 bis 3 sind normativ, Teile 4 bis 7 informativ) beschreibt sie allgemein im Sinne einer (aus formalen Gründen nicht harmonisierbaren) A-Norm grundlegende Anforderungen an Sicherheitseinrichtungen im Sinne eines funktionalen Sicherheitsmanagements, die mit elektrischen/elektronischen und programmierbaren elektronischen Systemen (E/E und PES) realisiert sind, Bild 5.2-24. Das in der Norm IEC 61 508 festgelegte Vorgehen unterscheidet sich erheblich von den bis jetzt in der Sicherheitstechnik angewendeten Verfahrensweisen. Die Grundphilosophie der Norm ist sehr ausführlich in [5.26] erläutert. Sie geht vom folgenden wahrscheinlichkeitstheoretischen Ansatz aus: Die für das Erreichen einer bestimmten Sicherheitsintegritätsstufe zugeordnete, zahlenmäßig festgelegte Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines gefährlichen Fehlers im System darf nicht überschritten werden. Um dieses Ziel zu erreichen, verfolgt sie zwei Richtungen: 1. Ausgehend von einer Risikobewertung fußt das Einhalten des Sicherheitsniveaus darauf, einerseits Fehler in Steuerungen zu vermeiden oder zu beherrschen, andererseits die Wahrscheinlichkeit gefährlicher Ausfälle auf definierte Werte zu begrenzen, damit die Wahrscheinlichkeit für den Übergang in einen unsicheren Zustand hinreichend gering bleibt.

Bild 5.2-24 Aufbau und Inhalt der Norm IEC 61 508

2. Das notwendige sicherheitstechnische Niveau muß über die gesamte Lebensdauer der Anlage eingehalten werden, denn Ursachen von Fehlern, auf die Unfälle zurückzuführen sind, lassen sich während des gesamten Lebenszyklus finden nicht nur während der Entwicklungs- und der Konstruktionsphase, Bild 5.2-25. Zur Erreichung dieser Ziele stehen drei unabhängige, aber aufeinander abgestimmte Prinzipien zur Verfügung:

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Bild 5.2-25 Fehler in Sicherheitslebenszyklusphasen nach [5.27]

1. Fehlerbeherrschende oder fehlertolerante Architektur der Steuerung 2. Begrenzte Ausfallwahrscheinlichkeit PDF (Probability of Dangerous Failure) der Systeme und Geräte, wobei gilt: PDFSystem = PDFGerät 3. Systematische Integration der Sicherheit durch Planungs-, Entwurfs- und Realisierungsmaßnahmen zur Fehlervermeidung und Fehlerbeherrschung, nicht nur beim Hersteller, sondern auch beim Betreiber Maßstab des erreichten Niveaus der sicherheitsbezogenen Leistungsfähigkeit der Steuerung sind Sicherheitsintegritätsstufen SIL (Safety Integrity Level), die der ermittelten Höhe des Risikos entsprechen. Jedem in der Risikobewertung erkannten gefahrbringenden Ereignis (als Folge eines gefährlichen Fehlers) ist mit dem SIL ein quantifizierter Bereich der Ausfallwahrscheinlichkeit zugeordnet, der wiederum mit der Stufe der Risikominderung korrespondiert. Bei einem gefährlichen Fehler ist die geforderte Sicherheit nicht mehr gewährleistet, das System fällt in einen unsicheren Zustand. Die grundlegende Idee ist dabei, daß die für das Erreichen einer bestimmten, im SIL festgelegten Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines gefährlichen Fehlers im System nicht

überschritten werden darf. Sicherheitsfunktionen müssen so ausgelegt sein, daß die Wahrscheinlichkeit des Übergangs in so einen unsicheren Zustand hinreichend gering ist. Der jeweilige SIL (SIL 1 steht für die niedrigste Sicherheitsstufe, SIL 4 für die höchste) ist eine von vier diskreten Stufen zur Spezifikation der Anforderungen an eine Sicherheitsfunktion. Je höher das vorhandene Risiko ist, desto höher muß der SIL der Sicherheitsfunktion sein, die dieses Risiko wieder minimieren soll. Basis zum Bestimmen der Sicherheitsintegrität ist die Risikobewertung. Zur Ermittlung des Risikos benutzt die Norm einen Risikograph, der auf der DIN V 19 250 fußt, Bild 5.2-26. Es müssen jedoch noch weitere Aspekte berücksichtigt werden, z. B.: -Versagensgrenzwerte. Beim Festlegen eines SIL wird jeder Sicherheitsfunktion einer der Versagensgrenzwerte zuzuweisen: PFD (Probability of Failure on Demand, Wahrscheinlichkeit, die entworfene Funktion auf Anforderung nicht auszuführen) oder PFH (Probability of Failure per Hour, Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls pro Stunde). PFD ist relevant für niedrige, sporadische Anforderungsraten (weniger als

5.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen

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Bild 5.2-26 Risikograph nach IEC 61 508

einmal pro Jahr), PFH steht für höhere bzw. ununterbrochene, kontinuierliche Anforderungsraten, Bild 5.2-27. -Architektur der Steuerung. Systeme können einkanalig (Fehlertoleranz 0), zweikanalig (Fehlertoleranz 1) oder dreikanalig (Fehlertoleranz 2) ausgeführt sein. Zu beachten ist weiterhin, ob das Ausfallverhalten aller Komponenten ausreichend oder unzureichend definiert und wertemäßig erfaßt sind. -Diagnosedeckungsgrad. (DC, Diagnostic Coverage) Er bezieht sich auf die Entdeckbarkeit gefahrbringender Ausfälle, z. B. durch Selbsttests. In Zukunft werden der Norm IEC 61 508 noch weitere Normen folgen, die diese allgemeinen, eher für das Sicherheitsmanagement getroffenen Vorgaben spezifizieren, so. z. B. die Norm IEC 61 511 für die Prozessindustrie, die Norm IEC 62 061 für die Maschinenbauindustrie und die Norm IEC 62 304 für den medizinischen Bereich, die z. Z. als Entwurf vorliegen. Die Norm IEC 61 508 bietet ein sehr wirksames Instrumentarium zur sicherheitsgerechten, auf Risi-

kobewertungen basierenden Konstruktion und Nutzung von größeren und sensiblen Industrieanlagen (Umfang der Norm beträgt an die 300 Seiten). Hersteller und Betreiber solcher Anlagen werden sie nutzen, da sie über entsprechende personelle und sachliche Resourcen verfügen. Auch für Hersteller von Sicherheitskomponenten ist das Anwenden dieser Norm beim Entwickeln und Bauen eine wichtige Voraussetzung für die Markt-

Bild 5.2-27 SIL und Ausfallraten

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gängigkeit ihrer Produkte. Solche Sicherheitskomponenten bieten deren Anwendern beim Realisieren sicherheitsrelevanter Steuerungen den Vorteil, daß sie sich nicht mehr im Sinne der DIN EN 954-1 nur auf bewährte Bauteile (die zwar immer noch bedeutsamen sind) sondern auf die Qualität des Entwicklungsprozesses und der Produktion beim Gerätehersteller verlassen können. Für Maschinen aber, die in den Geltungsbereich der EU-Maschinenrichtlinie fallen, wird sie, lebensnah betrachtet, nur in Ausnahmefällen verwendbar sein, denn auch wirkt die normative Kraft des Faktischen:

lässigkeit technischer Systeme) und Technik (z. B. mikroprozessor-basierte Elektronik, programmierbare Steuerungen) eingehen. Allerdings in einer auf die Bedürfnisse der Klientel zugeschnittenen, d. h. in einer praktikablen Form, ohne daß dabei die einfachere Handhabung die gebotene Genauigkeit beeinträchtigt. Die aktuelle Revision der DIN EN 954-1:1996 (bei dieser Gelegenheit in EN ISO 13 349 umgewidmet) harmonisiert das bewährte und deshalb allgemein akzeptierte Konzept der ÄKategorien³ mit dem wahrscheinlichkeitstheoretischen Ansatz und den Grundgedanken und Grundprinzipien der IEC 61 511.

- Ersetzen der Norm DIN EN 954-1 durch die Norm IEC 61 508 ist zwar prinzipiell denkbar, stößt schnell an die Grenze des Machbaren: Es gibt kaum noch B-Normen oder maschinenspezifische C-Normen (inzwischen mehr als 200), die sich bei Festlegungen der funktionellen Sicherheit von Maschinensteuerungen nicht auf die DIN EN 954-1 beziehen. All diese Normen müssten sukzessiv geändert werden. - Es lassen sich an Maschinen im Sinne der EGMaschinenrichtlinie weder Risikopotentiale (Energiedichte und ihr ausgesetzte Anzahl potentieller Opfer) noch ein Unfallgeschehen (Anzahl der tatsächlich auf Versagen von Steuerungen zurückführbaren Maschinenunfälle) ausmachen, die den zur Umsetzung der Norm IEC 61 508 notwendigen sachlichen, organisatorischen und personellen Aufwand rechtfertigen würden. - Allen Unzulänglichkeiten zum Trotz, ermöglicht die DIN EN 954-1 mit ihren ÄKategorien³ angemessene steuerungstechnische Maßnahmen für fallbezogene Risiken zu treffen, mit denen sie sich beherrschen lassen. - Auch aus folgendem Grund würde die praktische Umsetzung der doch recht komplexen und aufwendigen Prozeduren der IEC 61508 kaum die Akzeptanz des allgemeinen Maschinenbaus finden: Konstrukteure mittelständiger Betriebe des allgemeinen Maschinenbaus beherrschen die dazu erforderlichen mathematischen Methoden (Markov-Modelle, Petri-Netze) in der Regel nicht in dem Maße, das zum Umsetzen in konkrete Steuerungsmaßnahmen notwendig ist.

EN ISO 13 849-1 ÄSicherheitsbezogene Teile von Steuerungen ± Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze³. Der Grundgedanke der EN ISO 13 849 gibt die durch die Praxis gestützte Erkenntnis wieder: Statt zu versuchen, in eine unter rein funktionellen Gesichtspunkten entwickelte Steuerung nachträglich Sicherheitsfunktionen zu integrieren, ist ein anderes Vorgehen viel wirkungsvoller und einem Sicherheitsnachweis dienlicher: Vorab eine Gefährdungsanalyse und Risikobewertung durchzuführen, daraus Sicherheitskonzept bzw. -architektur festzulegen und darauf aufbauend, alle anderen Funktionen der Steuerung zu realisieren. Die Ausgangsbasis für die Risikobewertung in dieser Norm bleibt der aus DIN EN 954-1 bekannte Risikograph mit seinen abgestuften Risikoparametern Schwere möglicher Verletzungen, Expositionsdauer im Gefahrenbereich und die Möglichkeit der Vermeidung von Gefährdungen. Ergänzt ist der Risikograph einmal mit dem abgestuften Trapez der Risikopyramide, die die Höhe des Risikos in den einzelnen Zweigen des Entscheidungsbaums symbolisiert. In der zweiten Erweiterung führen die Äste des Entscheidungsbaumes nicht mehr zur Matrix einsetzbarer Steuerungskategorien sondern zu erforderlichen (required) Performance-Levels PLr. Sie sind in fünf Stufen abgestuft und mit a, b, c, d und e bezeichnet, Bild 5.2-28. PLr sind die Meßlatte für die in der Steuerung zu erreichenden Performance Levels PL. Deshalb ist auch der durch die Steuerung zu erreichende PL konsequent von dem PLr (Ergebnis der Risikobewertung und zugleich feste Forderung für die Entwicklungsprozeß der Steuerung) zu unterscheiden. Die Qualität der gesamten Sicherheitsfunktion hängt zwar primär von der Architektur der Steuerung (schon in der DIN EN 954-1 durch Kategorien charakterisiert) aber auch noch von anderen, zufallsbe-

Dessen ungeachtet, ist es aber notwendig, daß im Rahmen der Revision der Norm DIN EN 954-1 in ihr Gedankengebäude aktuelle Entwicklungen von Wissenschaft (z. B. theoretisch untermauerte Zuver-

5.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen

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Bild 5.2-28 Risikoparameter und Risikograph für sicherheitsrelevante Teile von Steuerungen nach EN ISO 13 349

dingten Faktoren ab. Das liegt in der Natur aller technischen Systeme. Um Einflüsse von Zuverlässigkeit und Ausfallverhalten zu berücksichtigen, führt die Norm EN ISO 13 349 einfache, praktikable Verfahren sowie drei leicht handhabbare und rechnerisch einfach bestimmbare Zuverlässigkeitsparameter einschließlich der Skalierung ihrer Wertebereiche ein: 1. Beschreibung von Zuverlässigkeit von Bauteilen durch MTTFd-Wertebereiche (Mean Time To Dangerous Failure) 2. Beschreibung der Fehleraufdeckungsgrade durch DC-Wertebereiche (Diagnostic Coverage) 3. Beschreibung der Resistenz gegen Ausfälle gemeinsamer Ursache CCF (Common Cause Failure) mit einem Punktesystem. Die Kombination der ermittelten Parameter einschl. ihrer Werte bestimmt den mit einer konkreten Steuerung erreichbaren Performance Level PL, Bild 5.229. Somit ist es nicht mehr nötig, Ausfallraten von Bauelementen, Diagnose-Deckungsgrade, Ausfälle gemeinsamer Ursache und andere Wahrscheinlichkeitsgrößen durch komplexe mathematische Modelle in eine einzige Ausfallwahrscheinlichkeitsgröße umzurechnen. In gewissen Grenzen lassen sich sogar

Defizite bei einem dieser Parameter durch höhere Werte bei einem anderen Parameter kompensieren. Die jeweiligen PL-Stufen geben also die Fähigkeit sicherheitsbezogener Teile von Steuerungen wieder, ihre Funktion unter vorhersehbaren Bedingungen zuverlässig auszuführen und somit Risiken zu beherrschen bzw. zu mindern. Sie quantifizieren die Zuverlässigkeit steuerungstechnischer Maßnahmen und deren sicherheitsbezogener Teile, letztlich das sicherheitsbezogene Leistungsvermögen der Steuerung. Gestaltung und Ausführung der jeweiligen Baugruppen sicherheitsbezogener Teile der Steuerung, getrennt für jede Sicherheitsfunktion betrachtet, bestimmen diejeweiligen PL, die zu einem gemeinsamen Performance Level zusammengefaßt werden. Eine Steuerung kann also verschiedene Sicherheitsfunktionen mit unterschiedlichen PL realisieren. Die Brücke zur DIN EN 954-1 wird durch Verknüpfen der Architektur der realisierten Steuerung, (mit der entsprechende Kategorie charakterisiert) mit der Kombination der quantifizierten Zuverlässigkeitsparameter MTTFd, DC und CCF geschlagen. Erst jetzt führt dieses Verfahren zur der neuen, zentralen Bewertungsgröße für die Zuverlässigkeit der Steuerung, zu deren Performance Level PL, Bild 5.2-30.

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Sicherheitstechnik

Bild 5.2-29 Bestimmung des Performance Levels PL

5.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen

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Bild 5.2-30 Sicherheitskategorien von Steuerungen und mögliche Performance Levels PL

Der ÄGesamt-PL³ der Steuerung muß im Laufe deren Entwicklung mehrmals mit dem in der Risikobewertung mit Hilfe des Risikographen zugeordneten PLr verglichen werden. Der PL der fertigen Steuerung

darf nicht kleiner sein als PLr. Der PL korrespondiert mit dem Safety Integrated Level SIL aus der IEC 61 511. Er ist, wie das SIL, über Ausfallgrenzwerte ebenfalls in fünf Stufen definiert, Bild 5.2-31.

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Bild 5.2-31 Zusammenhang zwischen PL und SIL

Mit diesem in der Norm vorgestellten Verfahren läßt sich - der erforderlicher PL relativ einfach aber trotzdem genau quantifizieren - eine bestimmte Kategorie mit mehreren PL abdecken, Bild 5.2-32. - die risikokompensierende Eigenschaft der jeweiligen Steuerungskategorien auf mehrere Arten zu erreichen, Bild 5.2-33.

Bild 5.2-32 Zusammenhang zwischen PL und Sicherheitskategorie

Damit ist ein quantitativer Nachweis der Zuverlässigkeit von Sicherheitskreisen und deren Komponenten mit einem vereinfachten Verfahren erbracht, das wissenschaftlich und durch die Prüfungspraxis abgesichert ist, [5.28]. Eine wünschenswerte breite Anwendung dieser Norm hängt noch von der allgemeinen Verfügbarkeit gesicherter Daten über das Ausfallverhalten von Steuerungskomponenten ab. Im Anhang C der Norm sind für elementare Bauteile Ausfallraten bzw. Angaben zu der zu erwartenden Lebensdauer aufgeführt. Sie gehen auf die Werknorm der Firma Siemens AG SN 29 500 (1999-04) zurück. Auch andere Quellen, wie z. B. [5.29], enthalten solche Angaben. Zu hinterfragen ist aber die Verläßlichkeit dieser Daten, wenn es um konkrete Fragestellungen zu individuellen Ausfallraten von Komponenten unter äußerst unterschiedlichen Einsatzbedingungen geht, wie sie in der täglichen Einsatzpraxis der Maschinen vorkommen. Es ist anzunehmen, daß Hersteller von Steuerungs- und Sicherheitskomponenten diese Daten während der Erprobungsphase ihrer Produkte ermittelt haben. Es bleibt zu hoffen, daß Gesetze des Marktes eine Veröffentlichung solcher Daten beschleunigen werden. Zum Schluß noch einige Gedanken zu hochentwikkelten Sicherheitssystemen: Im Unterschied zu me-

5.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Gefährdungen

Bild 5.2-33 Anforderungen für Sicherheitskategorien nach EN 13 849-1 nach [5.27]

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chanischen Komponenten, bei denen man meistens eine sinnfällige Zuverlässigkeit nachvollziehen kann, zeichnen sich elektronische Systeme durch eine unsinnliche Wirkung aus: der Zusammenhang zwischen Ursache und Wirkung ist bei ihnen nicht immer leicht nachvollziehbar. Auch wenn elektronische und rechnergestützte Systeme sicherheitstechnisch noch so hochgezüchtet werden können, darf keines dieser Systeme versuchen, menschliche Schwächen beim Umgang mit technischen Systemen zu kompensieren. Muß man sogar damit rechnen, daß beim Umgang und bei der Nutzung der Maschinen auf der moralisch-ethischen Ebene Defizite im sicherheitsgerechtem Verhalten vorliegen, darf nicht noch die Illusion erweckt werden, daß mit automatisierten Systemen die Sicherheit von selbst "läuft", [5.30]. Keine Sicherheitstechnik kann besser sein als ihr Benutzer, und erst recht nicht besser sein als ihr Gestalter! Für alle drei Prinzipien zur Beherrschung stochastischer Gefährdungen gilt: Um ein zuverlässiges Verhalten der Maschinen zu erreichen, müssen Bauteile bzw. Baugruppen eindeutig, einfach und im Sinne des Prinzips der konsequenten Aufgabenteilung konstruiert sein. Nur dann können Sicherheitsprinzipien möglichst vielen stochastischen Ausfällen und den mit ihnen gekoppelten Gefährdungen wirkungsvoll entgegenwirken und die Sicherheit der Maschinenbenutzer oder Dritter gewährleisten. Aber: Nicht jeder stochastisch auftretender und die Zuverlässigkeit der Maschine beeinträchtigender Bau-

teilausfall bedeutet für die Maschinenbenutzer auch eine Gefährdung. Bauteilausfälle in Sicherheitsteuerungen ziehen dagegen immer eine potentielle Gefährdung nach sich. Technische Zuverlässigkeit und Sicherheit bedingen sich nicht immer gegenseitig. Nicht jede konstruktive Maßnahme, die Zuverlässigkeit erhöht, verbessert auch die Sicherheit der Maschinenbenutzer und umgekehrt. In der Praxis sind zuverlässige, störungsarm arbeitende Altmaschinen bekannt, die kaum repariert werden müssen, zugleich aber zahlreiche offensichtliche Gefahrstellen mit erheblichem Gefährdungspotential aufweisen. Hier sind Nachrüstungen notwendig. Bekannt sind aber auch zuverlässige Maschinen mit bedarfsgerechten und benutzerorientierten Sicherheitsmaßnahmen, eine zuverlässig wirkende Steuerung eingeschlossen. Verschlechtern Sicherheitsmaßnahmen die Zuverlässigkeit oder die Verfügbarkeit von Maschinen, muß man damit rechnen, daß die Beschäftigten versuchen werden, "nachzubessern". Stochastische Bauteilausfälle bilden aber keinen deutlichen Ursachenschwerpunkt bei den Maschinenunfällen. Der liegt immer noch bei den deterministischen wirkenden Gefährdungen, von denen Gefahrstellen an bewegten Maschinenteilen und Werkzeugen dominieren. Das belegen z. B. die in den Mitteilungsblättern der gewerblichen Berufsgenossenschaftenveröffentlichte Unfallberichte.

5.3 Konstruktionsmaßnahmen gegen deterministische Gefährdungen

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5.3 Konstruktionsmaßnahmen gegen

5.3.1 Drei Wege der Sicherheitstechnik

deterministische Gefährdungen

Unfälle bzw. Verletzungen müssen unter allen Umständen verhindert werden. Das ist einer der wichtigsten Grundsätze der Sicherheitstechnik. Maschinen sind ihrer Bauart nach energieumsetzende Systeme und daher mit Energien aller Art behaftet. Die Arbeitsprinzipien der Maschinen sind durch vielfältige Kraftwirkungen und Bewegungen charakterisiert, die Menschen gefährden können, z. B. durch Sollbewegungen von Werkzeugen und Werkstücken im Wirkbereich. Gegen deterministische Gefährdungen gerichtete Konstruktionsmaßnahmen verfolgen das Ziel, zu verhindern, daß sich latente Gefahren auf Menschen auswirken können. Die Leitidee ist, Sicherheitsmaßnahmen als kompatiblen, homogenen und integrierten Bestandteil des Konstruierens aufzufassen, um zu akzeptablen und akzeptierten Risiken, z. B. an Gefahrstellen zu gelangen. Diese Konstruktionsmaßnahmen verändern nicht primär die Zuverlässigkeit der Maschinen, sondern verbessern die Sicherheit der Menschen. Die abgestuften Maßnahmen, deren Reihenfolge ihrer Anwendung festgelegt ist, waren unter den Begriffen

Konstruktive Maßnahmen gegen deterministische Gefährdungen haben das Ziel, diese Gefährdungen für die voraussichtliche Lebensdauer der Maschine, auch während ungewöhnlicher Situationen, zu beseitigen. Deterministische Gefährdungen lassen sich auf den funktionellen Aufbau der Maschinen oder auf die angewandten Verfahren zurückführen. Die sie verursachenden physikalischen Prinzipien und Konfigurationen von Maschinenteilen haben oft eine gewollte technologische Funktion, zu deren Erfüllung die Maschinen konstruiert sind. Deterministische Gefährdungen sind somit permanent während der gesamten Lebensdauer der Maschine mit einer konstanten hohen Eintrittswahrscheinlichkeit vorhanden. Technologische Funktionen ungewollt auf den Menschen angewendet, bedeuten schon auf Grund der heute üblichen Energiedichten immer eine Gefährdung. Deshalb müssen deterministische Gefährdungen als erstes konstruktiv angegangen und behoben werden. Typisches Beispiel für deterministische Gefährdungen ist das Zusammentreffen mit Gefahrstellen. Sie haben mit ihren geometrischen Konfigurationen der bildenden Maschinenteile und der an sie gebundene Energie (Antriebs- oder kinetische Energie ) ein permanentes Gefährdungspotential. Aus ihm entwickeln sich beim zufälligen oder bewußten Zusammentreffen mit einem Körperteil meistens Unfälle. Unfälle an ungesicherten Gefahrstellen passieren nicht, sondern werden von Konstrukteuren verursacht. Solche Unfälle sind vorhersehbar und nur eine Frage der Zeit.

- unmittelbare Sicherheitstechnik - mittelbare Sicherheitstechnik - hinweisende Sicherheitstechnik bekannt und allgemein eingeführt, Bild 5.3-1. Diese in der technischen Praxis bewährte Philosophie abgestufter Methoden mit ihren Prioritäten (unmittelbare - mittelbare - hinweisende Sicherheitstechnik)

Bild 5.3-1 Methoden der Sicherheitstechnik

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sind auf der europäischen Ebene von der DIN EN 292 übernommen worden, allerdings unter Verwendung anderer Begriffe. Deren Inhalt ist aber praktisch gleich geblieben: - Beseitigung oder Minimierung der Gefahren (Integration des Sicherheitskonzeptes in die Entwicklung und den Bau der Maschine) - Ergreifen von notwendigen Schutzmaßnahmen gegen nicht zu beseitigende Gefahren - Unterrichtung der Benutzer über verbleibende Restgefahren auf Grund unvollständiger Wirksamkeit getroffener Schutzmaßnahmen, Hinweise auf eine eventuell erforderliche Spezialausbildung und Notwendigkeit persönlicher Schutzausrüstung. Grundsätzlich lassen sich deterministische Gefährdungen mit allen drei Methoden unwirksam machen, Bild 5.3-2. Die ersten beiden Methoden sind aber nur auf den ersten Blick gleichwertig, um Menschen vor Gefährdungen zu schützen. Die Wirkungsweise der unmittelbaren Sicherheitstechnik ist unveränderbar und manipulationsfest. Maßnahmen der mittelbaren Sicherheitstechnik haben diese Eigenschaft nicht. Deshalb sind bei Konstruktionsmaßnahmen gegen deterministische Gefährdungen erstmal alle Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik anzustreben bevor man auf Methoden der mittelbaren Sicherheitstechnik zurückgreift. Unmittelbare Sicherheitstechnik. Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik versuchen möglichst viele Gefahren zu vermeiden. Viele mechanische Gefahrstellen lassen sich im Sinne der unmittelbaren Sicherheitstechnik konstruktiv so umgestalten, daß sie keine Gefährdungen aufkommen lassen. Zumindest lassen

Bild 5.3-2 Beispiel für angewendete Methoden der Sicherheitstechnik

sich ihre schädigende Wirkungen auf den Körper mindern. Das Umsetzen dieser Idee ist zwar mit kreativem und konstruktivem Aufwand verbunden, führt aber zu optimalen Ergebnissen, da Gefahren ein für allemal eliminiert sind und sicherheitstechnische ´Extras´ mit allen ihren Unzulänglichkeiten überflüssig werden. So faszinierend diese Aussicht auch sein mag, an konkreten Maschinen lassen sich nicht alle Gefahren vermeiden, sondern nur solche, die keine technologischen Funktionen haben, für die die Maschine konstruiert wurde. Gefahrstellen an Werkzeugen führen im Wirkbereich der Maschinen technologische Funktionen aus, um z. B. Werkstücke zu bearbeiten. Dafür werden Maschinen ja konstruiert. Vermeiden von Gefahrstellen mit technologischen Funktionen führt sich selbst ad absurdum, da Maschinen nur mit ihnen im vorgesehenem Sinne funktionieren. Gefahrstellen mit technologischen Funktionen lassen sich deshalb grundsätzlich nicht vermeiden, sondern müssen mit Maßnahmen der mittelbaren Sicherheitstechnik angegangen werden. Mittelbare Sicherheitstechnik. Sie sichert vornehmlich funktionelle Gefahren. Die sie verursachenden Maschinenteile, Baugruppen oder Werkzeuge haben eine gewollte technologische Funktion, die sie an einem Objekt ausführen. Unabhängig davon, ob es sich um ein zu bearbeitendes Werkstück oder um Menschen handelt. Die Auswirkungen der Gefahren müssen durch besonders gestaltete Maschinenteile bzw. -gruppen, z. B. durch Schutzeinrichtungen für Mensch und Umwelt unwirksam gemacht werden. Deren Schutzwirkung muß unabhängig vom Willen und von der Aufmerksamkeit der Gefährdeten sein. Schutzeinrichtungen dürfen die bestimmungsgemäße Verwendung der Maschine nicht unangemessen erschweren, den Ar-

5.3 Konstruktionsmaßnahmen gegen deterministische Gefährdungen

beitsablauf nicht verlängern oder gar hemmen, [5.31]. Stören Schutzeinrichtungen beim Arbeiten oder werden sie als unnütz aufgefaßt, sind sie weder optimal gestaltet noch in die Konzeption der Maschine einbezogen. Man muß dann damit rechnen, daß sie umgangen oder manipuliert werden. Viele nachträglich angebrachte Schutzeinrichtungen erwartet ein ähnliches Schicksal, da sie ihre Funktion meistens nicht besonders gut erfüllen, sich ohne besonderen intellektuellen und handwerklichen Aufwand manipulieren lassen und nicht in das optische Erscheinungsbild der Maschine passen. In das Konzept und Erscheinungsbild integrierte Schutzeinrichtungen unterstützen den Arbeitsablauf und werden daher bereitwilliger akzeptiert. Hinweisende Sicherheitstechnik. Methoden der hinweisenden Sicherheitstechnik richten sich an gefährdete Personen. Sie versuchen im Bewußtsein Bereitschaft zum sicheren Verhalten hervorzurufen indem sie angeben, unter welchen Bedingungen Benutzer mit Maschinen gefahrlos umgehen können. Hinweisende Sicherheitstechnik schützt nicht technisch vor Gefahren, sondern setzt Menschen voraus, die alle Gefahren erkennen, die sich an vermittelte Botschaften halten und anschließend auch richtig handeln. Eine zwangsläufige Wirkung ist nicht gegeben, der Erfolg hängt nur von der inneren Einstellung und somit vom Verhalten Gefährdeter ab. Deshalb darf man sich als Konstrukteur auf Gefahrenhinweise, Warnungen oder Anleitungen zum sicheren Verhalten allein nicht verlassen. Sie sind nur zusätzliche, unterstützende Maßnahmen.

mechanische Energie steht, ist die ungewollte Einwirkung dieser Energie die eigentliche Unfallursache. Allerdings nur dann, wenn sie eine Größenordnung erreicht, die zu körperschädigenden Energiedichten am oder im gefährdeten Körperteil führt. Nicht nur bewegte Maschinenteile können verletzen. Mit Verletzungen ist auch immer dann zu rechnen, wenn bewegte Körperteile sehr scharfe Schneiden oder Reibstellen berühren. Das Vorhandensein einer Konfiguration bewegter Maschinenteile allein reicht für Verletzungen noch nicht aus. Es müssen mindestens noch eine der nachfolgenden geometrischen Bedingungen erfüllt sein: - Zugänglichkeit der Gefahrstelle - eine "lichte Weite", die den Abmessungen des menschlichen Körpers bzw. seiner Gliedmaßen entsprechen bzw. widersprechen. und/oder - Oberflächenstruktur, an der man sich schneiden, abschürfen oder stoßen kann.

5.3.2 Funktioneller Ablauf eines Unfalls Um zu entscheiden, welche konstruktive Maßnahmen gegen deterministische Gefährdungen bereits in der Konstruktionsphase wirkungsvoll umzusetzen sind, muß bekannt sein, welche gestalterischen Aspekte einen Unfall bedingen bzw. welche funktionellen Zusammenhänge sich zwischen Menschen und Maschinenteilen bei Unfällen an mechanischen Gefahrstellen einstellen. Sie sind im Bild 5.3-3 zusammengefaßt. Verletzungen an Gefahrstellen geht stets ein unerwünschtes räumliches und zeitliches Zusammentreffen des Menschen mit der Gefahrstelle voraus. Gefahrstellen sind Konfigurationen von Maschinenelementen, die sich gefahrbringend in festen Bahnen bewegen. Gefahrbringende Bewegungen sind der Auslöser für Verletzungen. Da jedoch hinter jeder Bewegung immer eine

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Bild 5.3-3 Funktionelle Zusammenhänge an Gefahrstellen

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Sowohl Maschinenteile als auch Körperteile haben elastische und plastische Eigenschaften. Bei Körperteilen wirken sich unter mechanischen Belastungen noch zusätzlich viskoelastische Eigenschaften des Gewebes aus. Erreicht der Mensch die Gefahrstelle und wird er von ihr erfaßt, so verformen sich sowohl Gliedmaßen als auch beteiligte Maschinenelemente. Im Verhältnis der Steifigkeiten ist lebendes Gewebe den meisten Konstruktionswerkstoffen unterlegen. Beim Zusammentreffen mit unnachgiebigen Teilen kommt es dann zu traumatischen Verformungen oder zur Zerstörung des Gewebezusammenhangs der Körperteile, zu Verletzungen. Bewußt weich und nachgiebig gestaltete Maschinenteile absorbieren beim Zusammentreffen den überwiegenden Teil der in der Gefahrstelle wirkenden Energie und halten sie so zum größten Teil vom menschlichen Körper fern. Mit ernsthaften Verletzungen ist dann nicht zu rechnen.

Die im Strukturbild dargestellten funktionellen und strukturellen Zusammenhänge des Unfalls an einer mechanischen Gefahrstelle bieten Ansatzpunkte für Anwendungsmöglichkeiten der unmittelbaren und mittelbaren Sicherheitstechnik. Sie sind im Bild 5.3-4 gegenübergestellt. Die unmittelbare Sicherheitstechnik bietet mindestens genau so viel Gestaltungsmöglichkeiten wie die mittelbare Sicherheitstechnik. Es sei hier aber nochmals hervorgehoben: Zwar verfolgt die unmittelbare Sicherheitstechnik das Ziel, deterministische Gefahren zu beseitigen bzw. zu minimieren. Auch wenn sie oft als Königsweg dargestellt wird, läßt sie sich nur auf Gefahrstellen anwenden, die keine technologische Funktionen ausführen. Trotz dieser Einschränkung eröffnet die unmittelbare Sicherheitstechnik mit ihren Methoden interessante Möglichkeiten. Besonderheiten und Einzelheiten der jeweiligen Methoden behandeln nachfolgende Abschnitte.

Bild 5.3-4 Konstruktionsmaßnahmen gegen deterministische Gefährdungen

5.4 Unmittelbare Sicherheitstechnik

5.4 Unmittelbare Sicherheitstechnik Konstruktive Maßnahmen der unmittelbaren Sicherheitstechnik verfolgen das Ziel, deterministische Gefährdungen, sofern sie keine technologische Funktion haben, für die voraussichtliche Lebensdauer der Maschine, auch während ungewöhnlicher Situationen, zu vermeiden. Dazu stehen geometrische und energetische Gestaltungsmaßnahmen zur Verfügung.

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Im Bild 5.4-1 sind beispielhaft die in der Schweiz gebräuchlichen Mindestabstände zum Vermeiden von Quetsch- und Einzugstellen an Walzen festgehalten. Das Bild 5.4-2 enthält normative Festlegungen zum praktischen Umsetzen der Mindestabstände.

5.4.1 Geometrische Gestaltungsmaßnahmen Geometrische Gestaltungsmaßnahmen beeinflussen das räumliche Zusammentreffen der Menschen mit Gefahrstellen. Sie zielen auf das Einhalten von Mindestabständen in Gefahrstellen, von Sicherheitsabständen zu Gefahrstellen sowie auf die durch Formgebung beeinflußbare Wirksamkeit von Gefahrstellen. Dem Zusammenhang zwischen Abmessungen von Maschinenteilen und Körpermaßen kommt dabei eine entscheidende Bedeutung zu. Körpergrößen und Abmessungen der Gliedmaßen variieren von Person zu Person und sind über die gesamte Population, statistisch betrachtet, nach der Gauß'schen Glockenkurve verteilt. Sie bewegen sich, im Unterschied zu den möglichen Abmessungen heutiger Maschinen und deren Teile, in überschaubaren Grenzen. Mit Hilfe gesicherter anthropometrischer Daten lassen sich Sicherheitsabstände festlegen, die Personen nicht überwinden können, andererseits Mindestabstände bestimmen, zwischen die alle Menschen bzw. deren Gliedmaßen passen, ohne sich zu verletzen. Sicherheitsabstände für die meisten Körperteile sind in der DIN EN 294, Mindestabstände in der DIN EN 349 quantitativ festgelegt. Für untere Gliedmaßen sind diese Maße bzw. Abstände in der DIN EN 811 geregelt. Mindestabstände in Gefahrstellen. In vielen Fällen lassen sich durch Variieren geometrischer Bedingungen (z. B. der Achsabstände, der Endlagen bewegter Teile usw.) Mindestabstände innerhalb der für Gefahrstellen charakteristischen geometrischen Konfiguration von Maschinenteilen erreichen. Dann können Körperteile nicht mehr erfaßt werden, da sie zwischen Maschinenteile gefahrlos durchpassen. Die Gefahrstelle ist zwar prinzipiell vorhanden, hat aber ihre destruktive Wirkung verloren. Die Wirksamkeit dieser Methode steht und fällt mit anthropometrisch ermittelten Mindestabständen.

Bild 5.4-1 Mindestabstände nach [5.32]

So vielversprechend die Methode des Einhaltens von Mindestabständen auch scheint, sie läßt sich nicht universell umsetzen. So lassen sich Quetsch- und Scherstellen mit dieser geometrischen Gestaltungsmaßnahmen relativ gut, Einzugstellen bedingt, Auflaufstellen, Schneidstellen und Stichstellen grundsätzlich nicht vermeiden.

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Bild 5.4-2 Mindestabstände nach DIN EN 349, DIN EN 1010, DIN EN1034, DIN EN 1570, BGR 129

5.4 Unmittelbare Sicherheitstechnik

Das Gefährdungspotential von Schneid- und Stichstellen liegt nicht nur in der Bewegungsenergie, sondern verbirgt sich auch in der Geometrie der Schneide, die in Stoffe eindringen oder Späne abtragen soll. Besonders gefährlich sind Schneiden, deren Schneidkeil und Schneidwinkel für das Trennen fasriger organischer Stoffe, wie z. B. Papier, Textil, Leder oder Lebensmittel ausgelegt und geschliffen sind. Schon ein Berühren der Schneide dieser Werkzeugen kann schwere Schnittverletzungen nach sich ziehen! Bei Schneiden, die zum Bearbeiten von anderen Werkstoffen mit höheren Festigkeitswerten, z. B. von Metallen, vorgesehen sind, besteht eine Verletzungsgefahr beim Berühren der Schneiden wegen der anderen Keilwinkel und Schneidradien nicht immer. Recht gut läßt sich z. B. das Verletzungspotential an Flächen reduzieren, bei denen sich scharfe Kanten oder hohe Rauhigkeiten vermeiden lassen, die sich sonst wie unregelmäßig verteilte Schneiden am Umfang einer Schleifscheibe abrasiv auf die Körperoberfläche auswirken können. An Auflaufstellen müssen vorgespannte Zugmittel der Hülltriebe auf bewegten Scheiben oder Walzen aufliegen, damit sich überhaupt der zur Kraft- bzw. Energieübertragung notwendige Reibschluß aufbauen kann. Diese unfallträchtige Enge ist funktionell bedingt. Die geometrischen Methoden der gefahrlosen Mindestabstände lassen sich für Auflaufstellen zwischen Scheiben und Zugmitteln daher prinzipiell nicht anwenden. Sicherheitsabstände. Eine der effektivsten Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik ist das Vermeiden der Zugänglichkeit bzw. der Erreichbarkeit von Gefahrstellen durch Einhalten von Sicherheitsabständen. Sie sind zahlenmäßig so festgelegt, daß Personen sie nicht überwinden können. Durch diese Gestaltungsmaßnahmen entstehen an Maschinen bzw. an deren Teilen, z. B. an Einfülltrichtern stoffliche Hindernisse, die ohne extreme Anstrengungen nicht zu überwinden sind, Bild 5.4-3. Die Unerreichbarkeit läßt sich durch Einhalten genormter Sicherheitsabstände sicherstellen, die unter Berücksichtigung anthropometrischer Maße einschließlich Sicherheitszuschläge und der von Natur aus gegebenen biomechanischen Eigenschaften des Menschen (z. B. Kompressibilität und Streckvermögen von Gliedmaßen und deren Bewegungsgrenzen) ermittelt wurden. Die Norm DIN EN 294 gibt für hohe und geringe Risiken, die von Gefahrstellen ausgehen, unterschiedliche Sicherheitsabstände vor.

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Bild 5.4-3 Unerreichbarkeit durch Form des Einfülltrichters

Beim Hinüberreichen über eine Kante, z. B. von Maschinengestellen, müssen die Höhe der Kante b, der Abstand der Gefahrstelle vom Boden a und der waagrechte Abstand c der Kante von der Gefahrstelle aufeinander abgestimmt sein, Bild 5.4-4. Sie stehen in einem funktionellen Zusammenhang. Ein Parameter ist frei wählbar, die anderen zwei müssen aus der Tabelle stets zur sicheren Seite hin ermittelt werden. Die DIN EN 294 läßt eine Interpolation zwischen den Werten nicht zu. Die jeweiligen Wertepaare von a und c bilden mit b als Parameter eine Treppenkurve im rechtwinkligen räumlichen Netz, die sichere Bereiche von Gefahrbereichen trennt, Bild 5.4-5. Sicherheitsabstände setzen sich aus den jeweiligen Reichweiten und Sicherheitszuschlägen zusammen. Zur Übersicht sind anthropometrisch ermittelte Kurven der Bewegungsräume und der maximalen Greifbereiche von Personen mit einer Körpergröße von 1 900 mm und 1 500 mm angegeben, [5.33]. Die Körpergröße von 1 900 mm entspricht in etwa dem 95. Perzentil der Körpergrößen der deutschen Bevölkerung; nur 5% der Bevölkerung sind größer. Die Körpergröße von 1 500 mm entspricht in etwa dem 5. Perzentil; nur 5% der Bevölkerung sind kleiner. Für Personen innerhalb dieser Perzentilbereiche bieten die normativen Festlegungen genügend Sicherheit.

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Bild 5.4-4 Sicherheitsabstände nach DIN EN 294

Zum Festlegen von Sicherheitsabständen sind grundsätzlich Reichweiten der größten in Frage kommenden Personen maßgebend. Um einem möglichst großen Teil der Bevölkerung entsprechend hohe Sicherheit gegen das Erreichen von Gefahrstellen zu bieten, müßten beim Festlegen von Reichweiten und Greifweiten für besonders hohe Risiken mindestens das 99. Perzentil der in Frage kommenden Population berücksichtigt werden. Sicherheitsabstände und die mit ihnen verknüpfte Frage nach der Erreichbarkeit von Gefahrstellen sind nicht an das kartesische Koordinatensystem gebunden, sondern können sich auch auf das sogenannte Faden-

maß beziehen, Bild 5.4-6. Damit sind auch Krümmungen großer Papierrollen berücksichtigt, die die Erreichbarkeit von Einzugstellen erschweren. Analog zu den Sicherheitsabständen für obere Extremitäten sind in der Norm DIN EN 811 Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefahrstellen mit unteren Gliedmaßen festgelegt. Die genormten Werte sind im Bild 5.4-7 zusammengefaßt. Gefährdungen für untere Gliedmaßen sind denkbar, wenn z. B. Personen versuchen, mit ihren Füßen Austritts- und/oder Einlaßöffnungen freizumachen oder wenn sie mit mitgängergeführten Maschinen arbeiten. Bei stationären Maschinen und Anlagen ist mit den obigen Aktivitäten mit

5.4 Unmittelbare Sicherheitstechnik

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Bild 5.4-5 Sicherheitsabstände und Reichweiten für obere Extremitäten nach DIN EN 294 an Barrieren der Höhe 1 000 mm, 1 400 mm und 1 600 mm für geringe und hohe Risiken

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Bild 5.4-6 Sicherheitsabstände (Fadenmaß) zu Einzugstellen nach DIN EN 1034

Hilfe der unteren Gliedmaßen dann zu rechnen, wenn sich entsprechende Öffnungen in unmittelbarer Nähe der Flurebene befinden. Ob alle Festlegungen einen Beitrag zur Sicherheit bedeuten, ist fraglich. Sobald nämlich die in der Norm aufgeführten lichten Weiten für die jeweilige Person groß genug sind, um hineinkrabbeln zu können, wird dies auch geschehen.

Bild 5.4-7 Sicherheitsabstände nach DIN EN 811

Nichterreichbarkeit von Gefahrstellen durch Öffnungen. Verletzungen sind vermieden, wenn Gefahrstellen nicht erreicht werden können. Dieser geometrischen Gestaltungsmaßnahme liegt die Erfahrung zu Grunde, daß die Kontur von Öffnungen (lichte Weite) und deren Abmessungen Abstände bestimmen, die Personen mit ihren Gliedmaßen nicht überwinden können, wenn sie durch Öffnungen durchgreifen. Je größer die Öffnungen, um so weiter kann man mit größeren - und auch längeren - Gliedmaßen hindurchgreifen. Desto größer muß auch der Sicherheitsabstand zwischen Öffnung und Gefahrstellen sein, um sie nicht

erreichen zu können. Je kleiner die Öffnungen, desto näher können schützende Konstruktionen an Gefahrstellen heranrücken, weil nur dünnere Gliedmaßen durchpassen, die auch kürzer sind. Diese Gesetzmäßigkeiten nutzt man nicht nur bei geometrischen Gestaltungsmaßnahmen der unmittelbaren Sicherheitstechnik. Sie müssen auch beim Dimensionieren und Platzieren trennender Schutzeinrichtungen (mittelbare Sicherheitstechnik) berücksichtigt werden. Beim Festlegen dieser Sicherheitsabstände wurde in der DIN EN 294, Bild 5.4-8 und 5.4-9, folgender Ge-

5.4 Unmittelbare Sicherheitstechnik

Bild 5.4-8 Sicherheitsabstände beim Hindurchgreifen durch Öffnungen nach DIN EN 294

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Bild 5.4-9 Sicherheitsabstände beim Umgreifen von Hindernissen nach DIN EN 294

staltungsgrundsatz herangezogen: Der Abstand der Konturen s , die nicht erreicht werden dürfen (Innenr

konturen), wird von der Reichweite der größten in Frage kommenden Personen bestimmt. Die lichten

5.4 Unmittelbare Sicherheitstechnik

Weiten der Öffnungen e (Außenkonturen), die für das Durchgreifen maßgebend sind, werden von den Körpermaßen der Menschen mit den zierlichsten Gliedmaßen hergeleitet. Damit sind auch Disproportionalitäten, z. B. Menschen mit dünnen, überlangen Armen, berücksichtigt. Sicherheitsabstände und Abmessungen der Öffnungen ergeben sich aus statistisch ermittelten anthropometrischen Maßen zuzüglich eines Sicherheitszuschlages. Die Norm ordnet lichten Weiten quadratischer, kreisförmiger und schlitzförmiger Öffnungen e entsprechende Sicherheitsabstände sr zu und legt Sicherheitsabstände für das Umgreifen von Hindernissen fest. Für Öffnungen, die größer als 120 mm sind, müssen die im festgehaltenen Sicherheitsabstände eingehalten werden. Abweichend von der jetzt nicht mehr gültigen, früher aber maßgebenden nationalen Norm DIN 31 001 T.1, muß jetzt sogar bei Öffnungen kleiner als 4 mm ein Sicherheitsabstand eingehalten werden. Eine weitere, der Praxis nicht gerade entgegenkommende Verschärfung ist die Vergrößerung des Sicherheitsabstandes von 200 mm auf 850 mm für schlitzförmige Öffnungen von mehr als 20 mm lichter Weite. Diese Vorgabe vergrößert zwangsläufig die Baulänge aller Maschinen, die mit bogen-, platten- oder bahnförmigem Material beschickt werden. Produktnormen (C-Normen), die sicherheitstechnische Belange konkreter Maschinen oder Maschinengruppen regeln, können unter Berücksichtigung spezieller technologischer Gegebenheiten oder Bedienungskonzepte und der sich aus ihnen ergebenden Risiken kleinere oder größere Sicherheitsabstände als die in der DIN EN 294 vorgegebenen Werte festlegen. Auf andere - auch bauähnliche - Maschinenarten mit den jeweiligen Gefahrstellen oder -quellen sind diese maschinenspezifischen Sicherheitsabstände nur dann übertragbar, wenn es sich um gleiche Risiken handelt. Formaljuristisch handelt sich jetzt allerdings um eine Aufhebung der Vermutungswirkung der maschinenbezogenen Produktnormen. Analog zu den Sicherheitsabständen beim Durchgreifen mit oberen Extremitäten legt die Norm DIN EN 811 "Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefahrstellen mit unteren Gliedmaßen" fest. Die genormten Werte sind im Bild 5.4-10 zusammengefaßt. Gefährdungen für untere Gliedmaßen an Öffnungen sind denkbar, wenn z. B. Personen versuchen, mit ihren Füßen Austritts- und/oder Einlaßöffnungen freizumachen.

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Die Anwendung dieser genormten Maße ist bei lebensnaher Betrachtung nur in Bodennähe praktikabel, zumal die in der Norm abgebildeten Körperhaltungen unter normalen Umständen kaum auszuführen sind, schon aufgrund unwillkürlich einesetzender Reaktionen des Gleichgewichtssinns und biomechanisch bedingter Beweglichkeitsgrenzen der Beine. Höher gelegene Öffnungen sind aus üblichen Körperhaltungen, die bei der Maschinenarbeit eingenommen werden, mit Beinen oder Füßen auch kaum zu erreichen. Bei diesen Öffnungen muß aber damit gerechnet werden, daß z. B. in sie aus der Hocke mit Händen gegriffen wird. Die Entscheidung, ob es dann noch angebracht ist, von schützenden Konstruktionen zu sprechen und diese Norm anzuwenden, bleibt dem geneigten Leser selbst überlassen. Jedenfalls muß der Anwendung dieser Norm eine gründliche und ausführliche Gefährdungsanalyse vorangehen, in die auch die zu erwartenden Vehaltensweisen und die mit ihnen verbundenen Risiken einfließen. Formgebung. Vorab: Es lassen sich nur Gefahrstellen vermeiden, die keine technologische Funktion haben. Dann kann man oft durch Variieren von Geometrie und Form der Maschinenteile Gefahrstellen vermeiden, die sonst für Gliedmaßen gefährliche Konfigurationen, meistens sich verengende Spalte oder Zwischenräume bilden würden. Gefahrstellen haben dann aufgehört zu existieren. Dieses konstruktiv etwas aufwendige Verfahren bietet den Vorteil der vollständigen Sicherheit, da die Maßnahme, neben ihrer zuverlässigen Wirkung auch manipulationsfest ist. Man kommt ohne sicherheitstechnische Extras aus. Anhand praktischer Beispiele werden Anwendungen dieser Methoden nachfolgend vorgestellt, Bilder 5.4-11 bis 5.4-13. Beim Versuch, ein verkantetes Teil aus dem Werkzeug einer Kunststoffschweißmaschine zu entfernen, wurde dem Maschinenarbeiter mehrere Glieder des Zeige- und Mittelfingers der Gebrauchhand abgeschert. Werkzeuge der Schweißstation verbinden Kunststoffteile mit einer Folie. Das Unterwerkzeug bewegt sich in einem Ring auf und ab. Befindet sich das Unterwerkzeug 1 in der oberen Endlage, öffnet sich zwischen ihm und dem Ring 2 ein runder Spalt. Bei der Abwärtsbewegung entsteht im Freiraum (mit x bemaßt) eine Scherstelle, die keine technologische Funktion hat. Diese Scherstelle läßt sich daher vermeiden. Wird das Unterwerkzeug durch Anbringen eines umlaufenden Bordes so umgestaltet, daß es in der oberen Endlage mit seiner Unterkante nicht mehr aus dem Ring herausragt, ist der scherende Ringspalt ein für allemal verschwun-

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Bild 5.4-10 Sicherheitsabstände für untere Extremitäten nach DIN EN 811

den. Die Gefahrstelle hat aufgehört zu existieren, Verletzungen sind nicht mehr möglich.

Bild 5.4-11 Konstruktiv vermiedene Scherstelle

Anderes Beispiel: Kreismesser für den Randbeschnitt von bahnförmigem Material oder zur Längstrennung von Bahnen haben aufgrund der Schneidkeilgeometrie und der frei zugänglichen Schneidenlänge ein erhebliches Verletzungspotential. Mehrere Normen fordern daher, daß an Kreismessern im Arbeits- und Verkehrsbereich der nicht zum Schneiden benutzte Teil des Kreismessers gegen unbeabsichtigtes Berühren mit Schutzeinrichtungen gesichert sein muß. Die meisten Schutzeinrichtungen sind topf- oder scheibenförmige Verdeckungen und sichern einseitig den Großteil des Umfangs des Kreismessers. Nach dem notwendigen Nachschleifen verringert sich der Durchmesser des Kreismessers. Zugleich vergrößert sich der Spalt zwi-

5.4 Unmittelbare Sicherheitstechnik

schen Messerumfang und Schutzeinrichtung. Damit ist einerseits der seitliche Zugriff zur Schneide möglich, andererseits begünstigt der größer gewordener Spalt Papierstauungen innerhalb der Schutzeinrichtung, sobald die Bahn oder der abgeschnittene Randstreifen reißen. Dann sind Arbeiter gezwungen, zum Entstören in der Nähe der Schneide zu hantieren. Schnittverletzungen sind nur noch eine Frage der Zeit. Statt aufwendiger, aber trotzdem unzuverlässig wirkende Schutzeinrichtungen wurde dem Kreismesser 1 als Schutzkonstruktion eine nicht mitdrehende Scheibe 2 deutlich größeren Durchmessers mit ausgespartem Schneidsegment (Meniskus 3) vorgesetzt. Die Schneide ist unerreichbar, Papierstauungen sind vermieden, Bild 5.4-12.

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heitstechnik hat den Produktionsablauf entstört, gefährliche Hantierungen in Nähe der Kreismesser überflüssig gemacht und somit auch die Arbeitssicherheit wesentlich erhöht. Pließt- und Poliermaschinen dienen vornehmlich zum manuellen Polieren metallischer und nichtmetallischer Oberflächen. Die Scheiben bestehen aus weichem nachgiebigem Material, damit sie sich auch an Freiformflächen anpassen und keine sichtbaren Bearbeitungskanten hinterlassen. Das an der Spindelstirnseite zur Aufnahme von Spindelverlängerungen vorgesehene Innengewinde kann Finger erfassen, einziehen und abdrehen. Ein dünner Stift im Sackloch unterbindet den Fangund Einzugseffekt der Gewindewendel. Die Spindelverlängerung muß jetzt aber eine entsprechende konzentrische Bohrung haben, Bild 5.4-13.

Bild 5.4-13 Konstruktiv vermiedene Fangstelle

Bild 5.4-12 Konstruktiv vermiedene Schneidstelle

Die dünne Distanzscheibe 4 hält das Kreismesser auf Abstand zur Schutzkonstruktion. Der Schneidkeil des Kreismessers ist so zur Schutzscheibe orientiert, daß die Schneide nicht in die Finger eindringen kann. Die durch Nachschleifen des Kreismessers sich einstellende Durchmesserverringerung verbessert sogar die Schutzwirkung. Die Schneide wird durch den vergrößerten Durchmesserunterschied zur Scheibe noch schlechter erreichbar. Papierstauungen zwischen Messer und Scheibe kommen aufgrund des kleinen Zwischenraums praktisch nicht mehr vor. Nachstellarbeiten nach dem Schleifen sind auch nicht mehr nötig. Zum gefährlichen Hantieren in der Nähe des Messers gibt es damit auch keinen Anlaß mehr. Diese Konstruktionsmaßnahme der unmittelbaren Sicher-

Manche Gefahrstellen lassen sich so in die Maschinenkonzeption integrieren, daß sie überhaupt nicht mehr nach außen in Erscheinung treten und damit unzugänglich werden. Typische Beispiele dafür sind angeflanschte und geregelte Getriebemotoren, die Keilriemen- bzw. Kettentriebe oder zentrale Wellen (Königswellen) mit ihren funktionsbedingten Gefahrstellen ersetzen oder die bewußt sichere Gestaltung umgebender Teile von Auflaufstellen an Transportbändern.

5.4.2 Energetische Gestaltungsmaßnahmen Im Unterschied zu geometrischen Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik, die auf das Vermeiden des Zusammentreffens von Gliedmaßen mit Gefahrstellen zielen, lassen energetische Methoden das Zusammentreffen zu, versuchen aber Verletzungen durch Beeinflussung der sich im Körper ergebenen Energiedichten zu vermeiden, Bild 5.4-14. Energetische Methoden gehen von dem Leitgedanken aus, daß

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Bild 5.4-14 Energetische Gestaltungsmethoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik

5.4 Unmittelbare Sicherheitstechnik

Verletzungen ausbleiben, wenn konstruktive Maßnahmen bewirken, daß Energiedichten in gefährdeten Gliedmaßen kein körperschädigendes Niveau erreichen können, d. h. die Wirkenergie der Gefahrstelle Menschen nicht verletzen kann. Lösungsansätze für diese Methode bietet die Funktionsstruktur des mechanischen Unfalls, Abschnitt 5.3.2. Aus ihr lassen sich folgende Möglichkeiten bzw. deren Kombinationen herleiten: - Begrenzen der wirksamen Energie - Unterbrechung des Kraftflusses zur Gefahrstelle - gewollte Verformung von Maschinenteilen. Begrenzen der wirksamen Energie. Kräfte, die Bauteile belasten, verursachen innere Beanspruchungen, die je nach den im Werkstoff wirksamen Energiedichten elastische und plastische Verformungen oder gar die Zerstörung des physikalischen Zusammenhalts hervorrufen. Dieser grundlegende physikalische Kausalität der Festigkeitslehre gilt grundsätzlich auch für den menschlichen Körper. Die Zusammenhänge sind aber aufgrund des inhomogenen Aufbaus des Körpers aus mehreren Gewebearten mit unterschiedlichsten mechanischen Eigenschaften viel komplizierter als bei den meisten Konstruktionswerkstoffen, deren Aufbau und Verhalten sich mit relativ gut erforschten Werkstoffgesetzen beschreiben läßt. Das beim Dimensionieren von Bauteilen angewendete Konzept, das davon ausgeht, daß die sich aus der äußeren Belastung und der geometrischen Disposition ergebenden Beanspruchungen durch gestalterische Maßnahmen in zulässigen Werten, d. h. unter allgemein anerkannten, experimentell abgesicherten Werkstoffgrenzwerten zu halten, ist auf Belastungen von Körperteilen in Gefahrstellen aus mehreren Gründen nur bedingt anwendbar. Auch die Kenntnis aller in der Gefahrstelle wirkenden Belastungskräfte und ihrer zeitlichen Verläufe reichen nicht aus, um sicherheitstechnisch begründete Kraftgrenzwerte festzulegen, deren Einhaltung mit genügend großer Wahrscheinlichkeit Verletzungen ausschließt. Hierbei ist eine Vielzahl weiterer Aspekte, z. B. die Flächenpressung in der Kontaktfläche des Körperteils, zu berücksichtigen, die bis hin zu medizinischen und verletzungsmechanischen Fragestellungen reichen, [5.34]. Im allgemein zugänglichen Schrifttum sind kaum systematisch ermittelte Beanspruchungsgrenzen des menschlichen Körpers für Belastungen in Gefahrstellen veröffentlicht. Im einschlägigen Schrifttum, vor allem aus dem Gebiet der Rechtsmedizin, sind zwar

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Ergebnisse biomechanischer Versuche veröffentlicht, die ermittelten Grenzwerte können für konstruktive Maßnahmen im Sinne der unmittelbaren Sicherheitstechnik bestenfalls zur Orientierung dienen. Biomechanische Versuche dienen hauptsächlich zur Beantwortung kriminologisch interessierender Fragestellungen. Versuche werden meist nicht unter vergleichbaren Bedingungen durchgeführt, so daß zu den erheblichen inter- und intraindividuellen Schwankungen durch Geschlecht und Alter noch weitere Einflüsse und Unwägbarkeiten hinzukommen. Auch sind Versuchsbedingungen und Methodik oft nicht sorgfältig dokumentiert und Ergebnisse in unüblichen Einheiten angegeben, die pragmatisch aus der verwendeten Versuchsanordnung hervorgegangen sind. Abgesehen von der Tatsache, daß die Werte am toten Gewebe (in vitro) ermittelt sind und daher zum Beurteilen der beim körperlichen Kontakt mit einer Gefahrstelle sich aufbauenden Kraftwirkungen im lebendem Gewebe (in vivo) praktisch unbrauchbar sind, sind diese Werte für das Festlegen allgemein akzeptierter Grenzwerte, z. B. einer Schmerzgrenze, moralisch bedenklich. Auch zugefügte Schmerzen, für die kaum Grenzwerte angegeben werden können, stellen, strafrechtlich betrachtet, Körperverletzungen dar. Es wird hier ausdrücklich davor gewarnt, derart ermittelte Werte ohne Berücksichtigung der komplexen Zusammenhänge für konstruktive Maßnahmen zu übernehmen! Im Vorschriftenwerk und sicherheitstechnischen Schrifttum sind zur Fragestellung von Grenzwerten für Kräfte in Gefahrstellen, die zu keinen ernsthaften Verletzungen führen, einige, meist pragmatische Festlegungen zu finden. So nimmt z. B. die DIN ISO 11 111 pragmatisch Kraftwirkungen als ungefährlich an, wenn die physische Kraft der Bedienungsperson der wirksamen Kraft, der Masse und der Geschwindigkeit der bewegten Maschinenteile widerstehen kann, d. h. wenn sie bewegte Teile von Hand gefahrlos anhalten kann, die gefährdete Hand ohne Anstrengung zurückziehen kann oder die Quetschgefahr gering ist. Mehrere Normen geben für Gefahrstellen, meistens für Quetschstellen, Zahlenwerte für als ungefährlich geltende Kräfte an. Nicht immer ist klar zu erkennen, ob sich die angegebenen Grenzwerte auf statische und/oder dynamische, aus der Bewegung der Bauteile herrührende Kräfte beziehen. Nur einige Regelwerke geben die Bedingungen an, unter denen Kräfte meßtechnisch an den jeweiligen Gefahrstellen ermittelt werden. Bei der meßtechnischen Erfassung ist die Frage von entscheidender Bedeutung, wie gut das elastische und dynamische Verhalten des Meßgerätes, meistens handelt es

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Sicherheitstechnik

sich um Federsysteme, mit den viskoelastischen Eigenschaften des menschlichen Körpers übereinstimmt. Da normativ festgelegte Werte für vergleichbare Gefahrstellen erheblich differieren, müssen bei ihrem Festlegen auch technische und technologische Randbedingungen einen Einfluß gehabt haben. In [5.35] werden Ergebnisse von Versuchen vorgestellt, in denen Probanden die auf sie einwirkenden Quetschkräfte und die durch sie hervorgerufenen Körperbeanspruchungen sensorisch bewertet haben. An diesen Versuchen beteiligten sich rund 50 im Erwerbsleben stehende Frauen und Männer im Alter zwischen 18 und 60 Jahren. Sie stuften die Wirkungen individuell nach den Kriterien "gut erträglich", "erträglich" und "nicht erträglich" ein.

bandes 6 geraten. Nach dem Befreien der Hand gleitet die Springrolle selbsttätig in ihre Schutzposition zurück.

Unterbrechung des Kraftflusses zur Gefahrstelle. Diese Methode versucht, verformende, sprich traumatisierende Wirkungen der Gefahrstelle auf den menschlichen Körper zu verhindern, indem sie die Kraftwirkungen zwischen Körper und wirksamer Gefahrstelle im Gefahrfall möglichst noch vor dem Erreichen der noch zu vertretbaren (Schmerz-)Grenze unterbrechen. Am wirkungsvollsten sind Maßnahmen, die Kraftwirkungen unterbrechen, die sich beim Erfassen aufbauen, in dem sie die dazu notwendigen Reaktionskräfte zusammenbrechen lassen. Typische Beispiele sind Springrollen an Übergabestellen von Transportbändern auf Rollenbahnen, Zeile 23 im Bild 5.4-19. Die vorerst eingezogene Hand drückt die lose aufliegende erste Rolle aus ihrer Kalottenlagerung heraus. Der sich nach dem Prinzip der Selbstverstärkung einstellende Einziehvorgang der Hand mit immer größer werdenden Normal- und Reibkräften in den immer enger werdenden Spalt ist unterbrochen. Ausklinkvorgänge laufen immer dynamisch ab, es müssen daher beim Gestalten der Teile nicht nur ihr Gewicht, sondern auch ihre Massenträgheitsmomente, kinematische Verhältnisse der Ausklinkbewegung und die nach dem Ausklinken sich ergebenden Freiräume berücksichtigt werden. Der Ausklinkvorgang kann zu erheblichen Kräften an der eingezogenen Hand führen, wenn eine Last auf der Springrolle liegt. Mit ernsthaften Verletzungen ist dann nicht zu rechnen, wenn die Springrolle nach unten ausweichen kann, Bild 5.4-15. In jeder Seitenwange der Rollenbahn 1 sind schräg nach unten orientierte Führungsnuten 2 eingearbeitet. In ihnen kann sich die Springrolle 4 gegen die elastischen Kräfte der Schenkelfeder 5 bewegen, sollte jemand in die Einzugstelle zwischen der Springrolle und der Umlenkwalze des Transport-

Bild 5.4-15 Konstruktiv vermiedene Einzugstelle /5.57/

Wird der Kraftfluß nicht unmittelbar in der Gefahrstelle, sondern im Antriebsstrang unterbrochen, hängt die Wirkung nicht nur von der Zuverlässigkeit des Kraftbegrenzers, sondern auch von seiner Ansprechzeit und dem Massenträgheitsmoment des zur Gefahrstelle führenden Restantriebsstrangs ab. Bei hohen Nachlaufzeiten muß das Unterbrechen unter anderem als Signal zum Einleiten eines Abbremsens genutzt werden. Von den im allgemeinen Maschinenbau als Überlastschutz verwendeten Kraftbegrenzern, wie kraftschlüssige Fügeteile (Klemmbacken), sich zerstörende Elemente (Scherstifte bzw. Brechbolzen) oder Reibkupplungen (Rutschnaben) haben sich zum Personenschutz hauptsächlich formschlüssig wirkende Überlastkupplungen (Sicherheitskupplungen) bewährt. Überlastkupplungen, die zur Momentbegrenzung nur reibschlüssige Elemente nutzen, eignen sich nur bedingt, denn ihre wesentliche Nachteile, wie hohe Streuung eingestellter Überlastmomente aufgrund eingedrungener Schmierstoffe oder durch Korrosion verursachter hoher Losbrechmomente (z. B. Festbacken der Beläge), beeinträchtigen ihre zuverlässige Wirkung. Vor allem dann, wenn sie im Ernstfall nach langer Zeit zum ersten Mal durchrutschen sollen. Formschlüssige, spielfreie Überlastkupplungen haben eine sehr hohe, über die Lebensdauer unabhängige Auslösegenauigkeit und beeinflussen durch ihre geringe Massenträgheit und Spielfreiheit die Auslösedynamik (Abschaltzeiten im Bereich von Millisekunden sind möglich) günstig. Besonders wirkungssicher sind formschlüssige Überlastkupplungen, die aus wenigen axial bewegten Teilen bestehen und deren Ausrasten signaltechnisch überwacht wird, Bild 5.4-16.

5.4 Unmittelbare Sicherheitstechnik

Bild 5.4-16 Formschlüssige Sicherheitskupplung /5.28/

Auch für translatorische Bewegungen bzw. für Zugund Druckkräfte wurden Begrenzer entwickelt, Bild 5.417. Die zu übertragende Kraft fließt wie folgt durch den Kraftbegrenzer durch: über die Stange 1 eingeleitet, gelangt sie über die Ringnut 3 und die Schrägen der Verriegelungselemente 4 formschlüssig in das Gehäuse 2 , um von dort über das Anschlußgewinde abgeleitet zu werden. Tellerfedern 6 drücken über den Gleitring 5 die Verriegelungselemente in die Ringnut hinein. Spannkräfte der Federn - und damit die Ansprechkräfte FB und Auslösekräfte FA - lassen sich durch Verändern der

Bild 5.4-17 Kraftbegrenzer für translatorische Bewegungen [5.36]

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Anzahl der Distanzscheiben 7 variieren. Die Mutter 8 ist immer gegen Anschlag gedreht, um unbeabsichtigtem oder unbefugtem Verstellen der Auslösekraft zu erschweren. Bleibt die Kraft der Zugstange unterhalb von FB, überträgt sie der Kraftbegrenzer starr und spielfrei. Übersteigt die Kraft diesen Wert, drücken sich die Schrägen der Verriegelungselemente aus der Ringnut zunehmend heraus und komprimieren gleichzeitig die Tellerfedern. Die übertragene Kraft steigt jetzt linear an, bis sie den Wert FA erreicht. Die Verriegelungselemente verlassen jetzt die Ringnut. Der Formschluß bricht zusammen. Die übertragbare Kraft fällt schlagartig auf einen Wert FC ab, der sich aus den Reibungsverhältnissen ergibt. Der Kraftbegrenzer ist ausgerastet, er hat den Kraftfluß unterbrochen. Sein Ausrasten läßt sich mit Sensoren registrieren. Sobald die Überlastung verursachende Störung behoben ist, läßt sich der Kraftbegrenzer durch Zurückschieben der Stange reaktivieren. Weder die Kraftbegrenzung noch die Höhe der Auslösekraft hängen von deren Richtung ab. [5.36]. Verformung von Maschinenteilen. Diese Methode versucht durch Werkstoffwahl und Gestaltungsmaßnahmen die Steifigkeit oder Festigkeit der Maschinenteile soweit herabzusetzen, daß schädigende Energien beim Erfassen durch gewollte Verformung in ´schmerzunempfindliche´ Maschinenteile fließen und sich dort abbauen, Bild 5.4-18.

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wie z. B. das Aufkleben eines 19 mm dicken Streifen aus Moosgummi auf die Wirkflächen experimentell untersuchter Quetschstellen, haben bei Probanden dazu geführt, daß sie subjektiv wesentlich höhere Kräfte als beim unmittelbaren Kontakt mit metallischen Oberflächen noch als akzeptabel empfunden haben, [5.35].

Bild 5.4-18 Elastische Schließkanten an Schutzeinrichtungen [5.37]

Weiche, nachgiebige Bauteile entschärfen Kraftspitzen und flachen den Verlauf des Impulses beim Zusammentreffen des Körperteils mit der Gefahrstelle ab. Steifigkeitswerte nachgiebiger Maschinenteile müssen mit viskoelastischen Eigenschaften gefährdeter Körperteile abgestimmt werden. Schon einfache Änderungen,

Anwendungsbeispiele. Im Bild 5.4-19 sind für die jeweiligen typischen Gefahrstellen Anwendungsbeispiele aus der Praxis für die Umsetzung der Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik zusammengestellt. Die aufgeführten Beispiele lassen sich nicht ungeprüft auf jedes sicherheitstechnische Problem jeder Branche übertragen. Branchenspezifische Lösungen für gleiche sicherheitstechnische Fragestellungen unterscheiden sich nicht selten in vielen Einzelheiten, die technologisch, nicht menschbezogen begründet sind. Fazit: Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik führen zu zuverlässigen, manipulationsfesten und oft zu kostengünstigen Lösungen. Sie lassen sich zwar nicht bei technologisch bedingten Gefahrstellen anwenden, man sollte jedoch den Vorteil einer fast perfekten Sicherheit stets dort nutzen, wo es nur möglich ist.

5.4 Unmittelbare Sicherheitstechnik

Bild 5.4-19 Beispiele für Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik (Fortsetzung S. 204)

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Sicherheitstechnik

Bild 5.4-19 Beispiele für Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik (Fortsetzung S. 205)

5.4 Unmittelbare Sicherheitstechnik

Bild 5.4-19 Beispiele für Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik (Fortsetzung S. 206)

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Sicherheitstechnik

Bild 5.4-19 Beispiele für Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik Maschinen sind stets als sichere Konstruktionen auszuführen. Dabei sind Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik zu bevorzugen. Sie beruhen hauptsächlich auf konstruktiven und gestalterischen Maßnahmen, vor allem aber auf der sicherheitsbezogenen Anwendung und Umsetzung anthropometrischer Daten und der Berücksichtigung von Grenz- und Schwellenwerten der auf Menschen einwirkenden Energien. Damit werden Gefahren wirkungsvoll vermieden. Diese Lösungen kommen ohne sicherheitstechnische ´Extras´ aus. So vielversprechend diese Möglichkeiten auch sind, Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik lassen sich nicht immer anwenden. Funktionsbedingte Gefahrstellen, mit denen z. B. Werkstoffe verformt oder bearbeitet werden, d. h. technologische Gefahrstellen an Werkzeugen, die bewußt konstruiert und im Sinne der Arbeitsaufgabe zielgerichtet eingesetzt werden, lassen sich nicht vermeiden. Diese Gefahrstellen haben eine gewollte technologische Funktion, die sie an einem Objekt ausführen. Unabhängig davon, ob es sich um das zu bearbeitende Werkstück handelt oder ob es Personen sind, welche Gefahrstellen erreicht haben. Um Verletzungen an ihnen zu verhindern, müssen Baugruppen der mittelbaren Sicherheitstechnik gefährdete Personen vor Verletzungen schützen. Die wichtigsten Baugruppen sind Schutzeinrichtungen.

Bild 5.5-1 Schutzeinrichtungen im Arbeitssystem

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5.5.1 Funktion der Schutzeinrichtungen im Arbeitssystem Wie im Abschnitt 3.2.2 dargelegt, sind Schutzeinrichtungen im Sinne allgemeiner Zusammenhänge im Arbeitssystem äußere Funktionselemente des Schutzbereiches. Schutzeinrichtungen sind räumlich und/ oder zeitlich trennend wirksam und verhindern, daß Menschen mit Gefahren der Maschine bzw. deren Systeme oder mit Gefahren des Arbeitsprozesses zusammentreffen, Bild 5.5-1. Mit ihrer originären Schutzwirkung müssen Schutzeinrichtungen naturgemäß Stoff-, Energie- und Informationsflüsse zwischen Maschine und Arbeitsperson beeinflussen. Zugleich beeinflussen sie aber auch die Modalitäten der Maschinenarbeit. Allein durch das Vorhandensein von Schutzeinrichtungen aber noch viel mehr durch ihre Handhabung und Aktivierung, z. B. für notwendige Wartungsarbeiten im Gefahrenbereich der Werkzeuge, beeinflussen sie nicht nur einzelne Handlungen sondern ganze Abläufe im Arbeitsprozeß. Die Modalitäten ihrer Schutzfunktion bestimmen bei der Handhabung nicht nur räumliche und steuerungstechnische Bedingungen im Handlungs-. Wahrnehmungs- und Schutzbereich sondern auch Randbedingungen des Zusammenwirkens zwischen Mensch und Maschine bzw. zwischen Mensch und Arbeitsgegenstand. Beim konstruktiven Auslegen der Schutzeinrichtungen geht natürlich Sicherheit vor Komfort. Nur darf

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man ergonomische Gestaltungsaspekte nicht außer Acht lassen. Sie entscheiden darüber, ob Schutzeinrichtungen von den Beschäftigten akzeptiert oder abgelehnt werden. Randbedingungen und damit auch die Schutzeinrichtungen und deren Einbindung in das Maschinenkonzept müssen so gestaltet sein, daß sie weder als Wahrnehmungs- noch als Handlungshemmnis aufgefaßt werden. Auf keinen Fall dürfen sie der Aufgabenerfüllung widersprechen oder effizientes bzw. sinnvolles Arbeiten mit und an der Maschine stören.

5.5.2 Grundtypen und Auswahl von Schutzeinrichtungen Schutzeinrichtungen unterbrechen die Möglichkeit des räumlichen und/oder zeitlichen Zusammentreffens von Personen mit Gefahrstellen oder Gefahrquellen. Dazu werden entweder ruhende oder bewegte materielle Sperren genutzt, die von sich aus ein Zusammentreffen unmöglich machen. Oder es werden mit ihnen bewußt durch Steuerungen gefahrbringende Situationen unterbrochen. Schutzeinrichtungen sind immer zusätzliche Bauteile bzw. Baugruppen. Sie können daher von sich aus niemals das hohe Niveau der inhärenten Sicherheit konstruktiver Maßnahmen der unmittelbaren Sicherheitstechnik erreichen. Nur zuverlässig wirkende Schutzeinrichtungen gewährleisten die Sicherheit, die man von ihnen berechtigterweise erwarten kann. Das heißt, nur wenn an Schutzeinrichtungen konsequent die Prinzipien der Bedingungslosigkeit, der vollständigen Wirkung und der hohen Funktionsgüte konstruktiv umgesetzt werden, erfüllen sie ihre primäre Funktion: unter allen Betriebsbedingungen das räumliche und/oder zeitliche Zusammentreffen von Personen mit gefährlichen Situationen, z. B. mit gefahrdrohenden Bewegungen, jederzeit zu verhindern, Bild 5.5-2. Grundtypen. Schutzeinrichtungen verhindern, daß Personen Gefahrstellen oder Gefahrquellen erreichen können, oder sie bewirken, daß Personen rechtzeitig aus dem räumlichen Bereich der Gefahrstelle herausgebracht werden, Personen sich während gefahrbringender Situationen an ungefährlichen Orten aufhalten müssen oder gefahrbringende Bewegungen rechtzeitig vor dem Erreichen der Gefahrstelle unterbrochen werden. Demnach lassen sich Schutzeinrichtungen, wie im Bild 5.5-3 dargestellt, in vier grundlegende Grundtypen unterteilen:

Bild 5.5-2 Gestaltungsprinzipien für Schutzeinrichtungen [5.38]

- trennende Schutzeinrichtungen - abweisende Schutzeinrichtungen - ortsbindende Schutzeinrichtungen - Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion. Für konkrete Maschinen und für Risiken, die mit den jeweiligen charakteristischen Arbeitsabläufen und Arbeitsbedingungen verbunden sind, lassen sich aus den vier grundlegenden Grundtypen maßgeschneiderte Schutzsysteme [5.39] realisieren, die funktionell mit dem Informationssystem der Maschinen gekoppelt sind, Bild 5.5-4. Einzelsicherung oder Bereichssicherung? Mit trennenden Schutzeinrichtungen und Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion lassen sich sowohl einzelne Gefahrstellen an Maschinen als auch großräumig ganze Maschinen oder Anlagen sichern. Beide Möglichkeiten haben spezifische Vor- und Nachteile, Bild 5.5-5. Generell aber gilt: Bei der Einzelsicherung müssen oft unterschiedliche Maßnahmen und Technologien im Steuerungskonzept der Maschine vereinigt werden. Bei einer Bereichssicherung ist es oft einfacher, die Sicherheitstechnik in ein einheitliches Steuerungskonzept zu integrieren. Für welche Möglichkeit man sich entscheidet hängt einerseits von den Arbeitsaufgaben des Personals,

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

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Bild 5.5-3 Grundtypen von Schutzeinrichtungen

andererseits vom funktionellen Konzept der Maschine und deren Größe bzw. räumlichen Ausdehnung ab. Schutzeinrichtungen bedeuten aber im Unterschied zu Konstruktionsmaßnahmen der unmittelbaren Sicherheitstechnik immer den Einsatz zusätzlicher Bauteile bzw. Baugruppen. Abgesehen vom zusätzlichen konstruktiven und materiellen Aufwand, bergen sie

grundsätzlich immer die Möglichkeit in sich, daß sie ausfallen oder umgangen werden. Die Erfahrung zeigt, daß trotz vorhandener Schutzeinrichtungen Unfälle vorkommen, weil Schutzeinrichtungen unwirksam waren oder gar manipuliert wurden. Geht man den Ursachen nach, erkennt man oft, daß Maschinenbenutzer nur selten Schutzeinrichtungen

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Sicherheitstechnik

Bild 5.5-4 Schutzsysteme an Maschinen

aus freien Stücken umgangen haben, sondern meistens nur dann zur Tat gegriffen haben, wenn Schutzeinrichtungen die normale Arbeit erschwert oder notwendige Tätigkeiten, z. B. Entstören erschwert oder gar behindert haben. Dann versuchten Maschinenbenutzer, den von den Konstrukteuren festgelegten Zweck der Schutzeinrichtungen in ihrem Sinne zu ´optimieren´, weil sie sonst mit ihr Arbeitsvorgaben nicht erfüllen konnten. Solche Schutzeinrichtungen erfüllten dann die ihnen zugedachten Funktionen nur unvollkommen. Genau genommen, bedeuteten sie ein technisches Versagen, sprich eine Fehlleistung der Konstrukteure, die die

Maschinenbenutzer in ihrem Sinne korrigiert haben [5.40]. Daß sie sie sich dann Risiken aussetzen, an die vorher niemand gedacht hat, kommt ihnen nicht in den Sinn. Wirkungsvolle Schutzeinrichtungen, die zugleich von den Maschinenbenutzern akzeptiert werden sollen, müssen in erster Linie so gestaltet sein, daß sie ihre Schutzfunktion über die gesamte Lebensdauer der Maschine beständig erfüllen, allen vorhersehbaren betrieblichen Belastungen standhalten sowie die Nutzung und die Handhabung der Maschine begünstigen, zumindest nicht unzumutbar erschweren.

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

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Bild 5.5-5 Weiträumige Sicherung und Sicherungsmaßnahmen mit einzelnen Schutzeinrichtungen

Auswahl von Schutzeinrichtungen. Gefahren, die technologische Funktionen haben und sich deshalb konstruktiv nicht vermeiden lassen, müssen mit Schutzeinrichtungen gesichert werden. Damit wird für Betroffene ausreichender Schutz realisiert, Risiken werden auf akzeptable Restwerte gedrückt. Prinzipiell können dazu alle Grundtypen der Schutzeinrichtungen herangezogen werden. Über die Ausführung und das notwendige Sicherheitsniveau der in Frage kommenden Schutzeinrichtungen sowie deren steuerungstechnische Einbindung in das Informationssystem der Maschine entscheidet das Ergebnis der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung, Bild 5.5-6. So ist es daher opportun, daß an einer und derselben Maschine unterschiedlich aufwendige Schutzeinrichtungen eingebaut sind, deren steuerungstechnische Einbindung unterschiedlichen Sicherheitskategorien genügt. So stellen sich z. B. bei einer mechanischen Presse gemäß Bild 5.5-4 an die Zweihandschaltung und den Lichtvorhang, die Pressenarbeiter beim zyklischen Einlegen von Teilen in den Wirkbereich der Werkzeughälften vor Quetsch- und Scherstellen schützen, andere Anforderungen als an seitlichen Verkleidungen, die nur für Rüstarbeiten geöffnet werden müssen oder gar an eine nur mit Aufstiegshilfen zugängliche Klappe, die nur gelegentlich für Wartungszwecke vom Fachkräften geöffnet werden muß und durch die Gefahrstellen mit niedrigem Verletzungspotential erreichbar sind.

Dieses systematische Vorgehen ist nicht nur bei Einzelmaschinen anwendbar, deren Schutzeinrichtungen aufgrund reichlicher Erfahrungen über die Jahre weiterentwickelt und optimiert wurden, sondern vor allem bei ausgedehnten automatisierten Produktionsanlagen. Die Betriebspraxis zeigt, daß immer wieder in laufende Fertigungsprozesse eingegriffen werden muß, um zu korrigieren oder zu entstören. Hier ist es unabdingbar, sich bei der Auswahl und Ausführung von Schutzeinrichtungen und Verriegelungskonzepten auf redlich durchgeführte Gefährdungsanalysen und Risikobewertungen zu stützen. Für die Auswahl von Schutzeinrichtungen sind nicht nur sicherheitstechnische oder ergonomische Gesichtspunkte maßgebend. Es müssen auch Aspekte berücksichtigt werden, die die Funktionalität einzelner Anlagekomponenten und die Verfügbarkeit der gesamten Anlage beeinflussen sowie wirtschaftliche Gesichtspunkte. Alle entscheiden letztlich darüber, ob Schutzeinrichtungen von den Beschäftigten und vom Betrieb akzeptiert werden.

5.5.3 Trennende Schutzeinrichtungen Trennende Schutzeinrichtungen sind Bauteile oder Baugruppen der mittelbaren Sicherheitstechnik. Sie werden in nahezu allen Subsystemen der Maschinen eingesetzt. Trennende Schutzeinrichtungen sichern technologisch bedingte oder konstruktiv unvermeidba-

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Bild 5.5-6 Gefährdungsanalyse und Risikobewertung als Grundlage für die Auswahl von Schutzeinrichtungen nach [5.41]

re Gefahrstellen, indem sie dem räumlichen und zeitlichen Zusammentreffen von Personen mit Gefahrstellen bzw. deren gefahrbringenden Bewegungen mit Ämateriellen Barrieren³ im Sinne einer körperlichen Sperre

entgegenwirken. Damit verhindern sie, daß Personen Gefahrstellen erreichen können aber auch, daß Gefahren vom gesicherten Raum aus Personen erreichen und schädigen können.

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

Trennende Schutzeinrichtungen können zwar mannigfaltig ausgeführt sein, sie lassen sich in vier Grundbauarten unterteilen: - Verkleidungen - Verdeckungen - Umzäunungen - Abschirmungen Trennende Schutzeinrichtungen unterscheiden sich funktionell in ihrer Wirkrichtung und ihrer relativen Lage zur Gefahrstelle. Demnach ist zu unterscheiden, ob sie allseitig abschirmen oder nur die zu erwarteten Zugriffsrichtung verdecken und ob sie unmittelbar vor

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der Gefahrstelle angebracht sind oder ob sie weiträumig mehrere Gefahrstellen bzw. andere gefährliche Zustände sichern, Bild 5.5-7. Weiträumiger Schutz durch Umzäunungen ist immer dann vorteilhaft, wenn mehrere, räumlich zusammenhängende Gefahrstellen gesichert werden müssen. Weiträumig und allseitig wirkende Abschirmungen sind auch dann notwendig, wenn aus dem schädigenden Potential räumlich wirkender Energiefelder (wegfliegende Teile, wie zerbrochene Werkzeuge oder Werkstücke, gesundheitsschädigender Lärm, gefährliche Strahlungen, Explosionen usw.) oder gefährlicher Stoffe (Kühl- und Schmieremulsionen, Dämpfe, Gase, Funken, heiße oder geschmolzene Stoffe, Staub usw.) her-

Bild 5.5-7 Grundbauarten trennender Schutzeinrichtungen

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vorgehen, aus deren Emissionen sich vorhersehbare Risiken ergeben und Personen vor ihnen geschützt werden müssen. Abschirmungen müssen aus geeigneten, ausgewählten Werkstoffen hergestellt und so gestaltet und ausgelegt sein, daß sie Personen von diesen unerwünschten Wirkungen jederzeit zuverlässig räumlich und zeitlich trennen. Trennende Wirkung der Schutzeinrichtungen in der Schutzstellung bzw. der Öffnungszustand beweglicher Schutzeinrichtungen läßt sich mit Verriegelungsmaßnahmen (Verriegelungen oder Zuhaltungen) funktionell mit gefährlichen Zuständen oder Situationen, z. B. mit gefahrbringenden Bewegungen funktionell koppeln. Ob eine Verriegelung ausreicht oder ob eine Zuhaltung notwendig ist, bestimmt das Ergebnis der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung aller Tätigkeiten, die nach dem Öffnen der Schutzeinrichtung im vorher geschützten Raum durchzuführen sind. Näheres dazu finden Sie im Abschnitt 5.6. Grundlegende Anforderungen an Bau und Gestaltung von trennenden Schutzeinrichtungen, die vornehmlich Personen vor mechanischen Gefährdungen schützen, legt die DIN EN 953 fest.

5.5.4 Grundtypen fangender Schutzeinrichtungen im Überblick Für die Sicherheit der Beschäftigten ist es besonders wichtig, daß fangende Schutzeinrichtungen eine ausreichende Undurchlässigkeit aufweisen. Fangende Schutzeinrichtungen müssen alle von innen auftreffende Gegenstände zuverlässig zurückhalten und dürfen sich dabei nicht aus der Verankerung lösen oder so weit in den Arbeitsbereich ausbeulen, daß sie Personen gefährden können. Physikalisch betrachtet, müssen fangende Schutzeinrichtungen gefahrbringende kinetische Energie der aus dem Wirkbereich der Maschine oder aus ihrer Umgebung sich auf Personen zubewegenden Gegenstände beim Auftreffen auf die Schutzeinrichtung in andere, ungefährliche Energieformen (Wärmeenergie, Verformungsenergie) umwandeln. Durch ihren trennenden Charakter verhindern sie zugleich den Zugriff bzw. Zutritt zu Gefahrstellen. Beides ist ihre sicherheitstechnische Grundfunktion. Für die funktionsgerechte Auslegung fangender Schutzeinrichtungen müssen nicht nur das Niveau der kinetischen Energie auftreffender Gegenstände betrachtet werden sondern noch weitere Einflußgrößen, wie z. B. Abmessungen, Masse, Dichte und Oberflächenstruktur der Gegenstände sowie Betrag und Richtung des Aufprallgeschwindigkeitsvektors.

So müssen z. B. Schutzaufbauten an Erdbaumaschinen, die Fahrer in der Kabine vor herabstürzenden Gestein schützen oder das Zusammendrücken der Kabine beim Umstürzen und anschließendem Überrollen verhindern (Gefahrquelle mit großen Massen aber relativ geringen Geschwindigkeiten), eine andere Struktur haben, als Schutzhauben an Hochgeschwindigkeitswerkzeugmaschinen, die relativ kleine Bruchstükke auffangen müssen, die jedoch mit hohen Geschwindigkeiten auftreffen. Obwohl in beiden Fällen die zu absorbierenden Energien sich in gleichen Größenordnungen bewegen können, müssen die ersten Schutzeinrichtungen über eine stabile Zelle mit großen Verformungsreserven verfügen, die anderen müssen gegen das Durchdringen scharfkantiger metallischer Bruchstücke ausgelegt sein. Grundtypen fangender Schutzeinrichtungen sind im Bild 5.5-8 gegenübergestellt. Sie werden nachfolgend vorerst kurz kommentiert und in den nachfolgenden Abschnitten ausführlich beschrieben. Ursache der Gefahr, vor der fangende Schutzeinrichtungen schützen, ist die kinetische Energie, die an die in freien Flugbahnen sich bewegenden Teile gebunden ist. Erreichen sie Personen, können sie erhebliche Verletzungen hervorrufen. Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale liegen in der Ausprägung der kinetischen Energie der Gefahrquellen und in der Frage, welche Körperteile sie gefährden können. Kleine, leichte aber mit hoher Geschwindigkeit weggeschleuderte Teile können ernsthafte Augenverletzungen verursachen. Deshalb muß z. B. bei gewerblich genutzten Nähmaschinen zwischen der Nadel und dem Gesicht der Näherin ein transparenter Augenschutz angebracht sein, der verhindert, daß splitternde Nadelteile Augen treffen. Damit der Augenschutz auch benutzt wird, ist das Einstellen der ordnungsgemäßen Schutzposition funktionell mit der Nadelbewegung gekoppelt, mit dem Antrieb der Nähmaschine elektrisch verriegelt. Eine andere Augengefährdung bilden wegspritzende Schweißfunken in Roboterstraßen. Sie können das weitmaschige Gitter üblicher Umzäunungen nahezu ungehindert passieren und die Augen von Passanten gefährden. Hier haben sich in Augenhöhe angebrachte, durchsichtige, aber undurchlässige Kunststoffscheiben bewährt. Numerisch gesteuerte Drehmaschinen haben neben Schleifmaschinen und Hochgeschwindigkeitsfräsmaschinen aufgrund der hohen kinetischen Energien des rotierenden Spannfutters und Werkstückes das höchste Gefährdungspotential unter spanabhebenden Werkzeugmaschinen. Bei spanender Bearbeitung besteht

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

Bild 5.5-8 Typologie fangender Schutzeinrichtungen

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immer dann ein Unfallrisiko, wenn Späne, vor allem aber Bruchstücke oder ganze Bauteile den Wirkbereich unkontrolliert verlassen und Personen treffen. Schutzhauben, deren Türen und deren Sichtfenster müssen so dimensioniert sein und aus stoßfesten, energieabsorbierenden Werkstoffen gebaut sein, daß sie sie Bruchstücke mit Energien von mehreren kJ zuverlässig auffangen. Übliche Spanschutzhauben, als einfache Blech oder Kunststoffkonstruktion ausgeführt, wie sie zum Abfangen von Spänen an konventionellen Werkzeugmaschinen, z. B. an Drehmaschinen, verwendet werden, erfüllen diese Anforderungen nicht, [5.42]. Eine ganz andere Gefährdung tritt an Erdbaumaschinen oder landwirtschaftlichen Maschinen auf, deren Fahrer durch herabfallende oder die Kabine durchstoßende Gegenstände verletzt werden können oder beim Umkippen mit und ohne Überschlag der Maschine in der Fahrerkabine erdrückt werden können. Die bei diesen Ereignissen unkontrolliert freigesetzte kinetische Energie nimmt trotz der relativ niedrigen Geschwindigkeiten wegen der erheblichen Massen der Maschinen so große Werte an, daß sich Fahrer schwer oder tödlich verletzen können.

5.5.5 Schutzhauben an Dreh- und Fräsmaschinen Schutzhauben als Untergruppe von Abschirmungen sind fangende, trennende Schutzeinrichtungen, die Personen vor Gefahrquellen, d. h. vor überraschend und unkontrolliert wegfliegenden Gegenständen im Sinne stochastischer Gefährdungen schützen, zugleich aber auch Zugriffe in Gefahrbereiche verhindern. Die wichtigsten Gestaltungsbereiche von Schutzhauben sind Sichtscheiben sowie Schutzwände, einschließlich deren Führungen und Befestigungselemente, mit denen sie mit der Grundkonstruktion der Maschine verbunden sind, Bild 5.5-9. Der Aufprall freigesetzter Massen hoher Energie ruft in den Führungen verschiebbarer Türen und in den Verbindungen der Schutzwände mit dem tragenden System der Maschine erhebliche Reaktionskräfte hervor, die zuverlässig aufgenommen werden müssen, damit nicht die gesamte Schutzeinrichtung herausgeschleudert wird. Befestigungen und Führungen müssen für ein sicheres Bestehen ausgelegt oder nach dem Prinzip der beschränkten Versagens gestaltet sein. Auch sollten energieabsorbierende Bereiche der Fanghauben im Inneren als austauschbare Verschleißteile ausgeführt sein, um nach dem Einschlag nur das ver-

formte Teil und nicht die ganze Schutzeinrichtung austauschen zu müssen. Aus technologischer Sicht ist es von Vorteil, wenn Schutzhauben so konzipiert sind, daß der Wirkbereich der Maschine von oben oder von vorne beladen bzw. bestückt werden kann. Schutzhauben müssen dabei so dicht sein, daß aus dem Wirkraum der Maschine in den Arbeitsbereich und in die Umgebung weder Späne gelangen noch Kühlschmierstoffe tropfen können. Zugleich müssen Schutzhauben auch nach ergonomischen Gesichtspunkten konstruiert sein. Schutzhauben müssen trotz erheblicher Massen (mehrere Hundert kg sind keine Seltenheit) handhabbar bleiben. Ergonomische und sicherheitstechnische Aspekte. Beim Gestalten von Schutzhauben für Werkzeugmaschinen muß ein Kompromiß zwischen sicherheitstechnischen Anforderungen und ergonomischen Aspekten gefunden werden: Speziell bei numerisch gesteuerten oder Hochgeschwindigkeitsdrehmaschinen müssen Fanghauben alle durch Werkzeugbruch, Lösen des Werkzeugs aus der Einspannung oder freigesetzte Spannzeuge abgeschleuderte Massen zurückhalten, um Menschen vor Verletzungen und die Maschine vor Beschädigungen (durch federnd zurückgeworfene Teile) schützen. Zu prüfen ist, ob Sichtfenster im unmittelbaren Gefahrenbereich angeordnet sein müssen. Hauben bzw. Sichtfenster müssen zwar den Prozeß soweit beobachtbar lassen, damit ihn der Maschinenarbeiter aus einer ungezwungenen Körperhaltung mit Hilfe möglichst vieler natürlicher Informationsquellen optimal führen kann. Sichtfenster außerhalb des unmittelbaren Aufprallbereichs sind nicht nur ein Zugewinn an Arbeitssicherheit, sondern ermöglichen ein ungestörtes Beobachten, da sie weniger mit Kühlschmiermitteln benetzt und weniger von Spänen getroffen werden. Aufgrund des erheblichen Verletzungspotentials der hinter den Hauben ablaufenden Zerspanungsprozesse müssen Schutzhauben elektrisch zugehalten werden. Sie lassen sich nur öffnen, wenn das Informationssystem der Maschinen einen gefahrlosen Zustand feststellt. Schwere verschiebbare Schutzhauben können beim Schließen etwas zurückfedern und unkorrekt schließen. Das führt in der Zuhaltung zur Meldung, daß die Tür nicht geschlossen ist. Ein erneutes Anfahren wird blockiert, obwohl der Betätiger im Verriegelungsschalter steckt. Industrie-Stoßdämpfer an der Hauptschließkante helfen, die Tür langsam und korrekt zu schließen und verhindern diese lästige Störung. An Hochgeschwindigkeitswerkzeugmaschinen müssen Schutzhauben im Bereich der direkten Flugbahn das größte in Frage kommende Bruchstück zuverlässig

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

zurückhalten. Bei Drehmaschinen sind das weggeschleuderte Spannbacken, bei Fräsmaschinen sind das Werkzeugbruchstücke. Hier haben sich ausreichend dimensionierte, energieabsorbierende (gute Verformbarkeit der gesamten Schutzhaube durch großflächige Verstrebungen) Verkleidungen in Sandwich-bauweisen bewährt. Besonders hohes Energieaufnahmevermögen haben Verbundwerkstoffe mit Hartschaumstrukturschäumen oder Metallschäumen als Zwischenschicht. Diese Werkstoffe bieten den Vorteil, Verformungsenergien auf die jeweiligen Schichten verteilen zu können

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und dabei noch sehr gute schalldämmende Eigenschaften zu haben. [5.43] beschreibt die Ausführung von Schutzhauben und Schutztüren an einer Versuchswerkzeugmaschine (maximale Spindeldrehfrequenz bis zu 100 000 1/min), bei der Risiken aus freigesetzten Teilen erheblich höher liegen als bei Produktionsmaschinen, Bild 5.5-10. Die äußere Schutztür ist mit einer Sichtscheibe ausgestattet, um das Einfahren eines Programms beobachten zu können. Vor dem Hochgeschwindigkeitsbetrieb wird innen vor die Sichtscheibe zwangsläufig eine massive

Bild 5.5-9 Gestaltungsbereiche fangender Schutzhauben

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Sicherheitstechnik

Bild 5.5-10 Struktur der Schutzwand einer experimentellen HSCWerkzeugmaschine [5.43]

Schutzblende geschoben, da keine z. Z. bekannte durchsichtige Scheibe bei diesen Spindeldrehfrequenzen dem Aufschlag weggeschleuderter Teile standhalten würde. Auch die Ausführung der Wände unterscheidet sich deutlich von den Schutzwänden von Produktionsmaschinen. Stoßfestigkeit von Werkstoffen. Eine wesentliche Voraussetzung für die Auslegung und Konstruktion ist die Verwendung ausreichend stoßfester und energieabsorbierender Werkstoffe. Da allgemein zugängliche Werkstoffkennwerte für stoßartige Werkstoffbelastungen kaum zur Verfügung stehen, entwickelte das Berufsgenossenschaftliche Institut für Arbeitssicherheit (BIA), Sankt Augustin, speziell für Schutzeinrichtungen von Werkzeugmaschinen, ein Prüfverfahren samt Prüfvorrichtung, [5.44]. Über eine leistungsfähigere Beschußanlage verfügt das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb der TU Berlin. Die bis jetzt veröffentlichten Ergebnisse der Beschußversuche zum Ermitteln kritischer Aufprallenergien für die jeweiligen Werkstoffe sind im Bild 5.5-11 zusammengefaßt. Mehrere Europäische Normen, so z. B. die DIN EN 12 145, fordern als Sicherheitsnachweis der Maschinenkapselungen gegen abgeschleuderte Massenteile besondere Prüfprojektile und unterteilen die Werkstoffe in mehrere Widerstandsklassen, Bild 5.5-12. Beim Auffangen weggeschleuderter Teile durch die Schutzhaube muß deren zerstörerische kinetische Energie in andere unschädliche Energieformen, möglichst irreversibel umgewandelt werden. Bei metallischen Werkstoffen ist das die für elastisches und plastisches Verformen notwendige Energie. Bei Verbundscheiben aus Mineralglas wird der wesentliche Teil der kinetischen Energie in Oberflächenspannungsenergie durch Riß- und Bruchvorgänge (Glassplitter und Glaspulver) umgesetzt. Kunststoffscheiben, z. B. aus Polycarbonat, zeichnen sich durch eine hohe Kerbschlagzähigkeit und hohe Energieaufnahme bei Überbeanspru-

chungen aus. Bei der für diesen Werkstoff charakteristischen extremen Verformungsfähigkeit ist es die elastische bzw. plastische Verformungsarbeit, beim Widerstand gegen Durchdringen sind es das Dämpfungs- und das Absorptionsvermögen, [5.44]. Das wohl auffallendste Ergebnis der Werkstoffprüfungen ist, daß bei 8 mm dicken Polycarbonatplatten etwa die gleiche Stoßfestigkeit wie bei 3 mm dicken Stahlblechen ermittelt wurde. Durchsichtiges Polycarbonat eignet sich wegen seines hohen Energieaufnahmevermögens besonders gut als Sichtscheibenwerkstoff für Schutzhauben. Sichtscheiben müssen besonders zuverlässig mit Schutzwänden verbunden sein, da davon ausgegangen werden muß, daß sich Maschinenarbeiter eine geraume Zeit während der Bearbeitung vor der Scheibe, d. h. im primären Gefahrenbereich der Werkzeugmaschine, aufhalten werden, um Zerspanungsvorgänge zu beobachten. Aufgrund hoher Bruchdehnung und Kerbschlagzähigkeit von Polycarbonat muß damit gerechnet werden, daß sich Sichtscheiben um mehr als 100 mm elastisch ausbeulen können. Solche Verformungen ohne Durchschlag können zu Kopfverletzungen führen, wenn Arbeitspersonen zu nahe an der Sichtscheibe stehen. Damit sich Schichtscheiben nicht aus der Verankerung lösen und herausgeschleudert werden können (besonders gefährlich bei langsam fliegenden schweren Wurfkörpern), muß die Verbindung einem Herausschlüpfen der Scheibe entgegenwirken und zugleich beim Nachgeben möglichst viel Energie absorbieren, um sie dem nachfolgenden Zurückfedern zu entziehen. Beschußversuche mit genormten Proben haben ergeben, daß Einspannrahmen mit einer Überdeckung von 25 mm ein Herauszienen der Scheibe aus der Verankerung verhindern. Beim Auffangen größerer Wurfkörper oder bei größeren Sichtscheiben ist eine Überdeckung von mindestens 100 mm notwendig. Der wesentliche Nachteil des Werkstoffs ist, daß sein Energieaufnahmevermögen durch Kühlschmiermittel und heiße Späne schon nach wenigen Jahren drastisch absinkt und er deutlich versprödet. Auch Kleber (Verbundscheiben!) und Dichtungsmassen an den Rändern oder als Verbund mit dem Rahmen können eine rasche Versprödung verursachen. Diese Veränderung ist nicht sichtbar! Polycarbonatscheiben müssen wegen dieser Abnahme der Bruchdehnung und Kerbschlagzähigkeit von beiden Seiten und von allen Stirnseiten geschützt werden, Bild 5.5-13. Auf der Wirkbereichseite müssen Sicherheitsglasscheiben vor chemischen Einflüssen durch Kühlschmiermittel und vor abrasiver und ther-

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

mischer Einwirkung heißer Späne schützen. Der Schutz der Polycarbonatscheiben von außen gegen die in der Hallenluft enthaltenen Aerosole darf zu keinen neuen Gefahren führen. Deshalb müssen wegen der Splittergefahr statt Glasscheiben Scheiben aus nicht splitterndem Kunststoff vorgesetzt und Zwischenräume hermetisch abgedichtet werden. Der Splittergefahr kann man auch mit Selbstklebefolien entgegenwirken. Sichtschei-

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ben müssen in die Schutzwände so eingebaut sein, daß Kühlschmierstoffe nicht die Stirnseiten Polycarbonatscheiben benetzen und so in den Werkstoff eindringen und ihn veränder können. Sichtscheiben aus Polycarbonat sind als Verschleißteile einzustufen. Die Einbindung der Sichtscheibenränder muß daher so gestaltet sein, daß sich Sichtscheiben nach einer Beschädigung unkompliziert austau-

Bild 5.5-11 Stoßfestigkeit von metallischen Werkstoffen und Sichtscheiben (Fortsetzung S. 220)

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Sicherheitstechnik

Bild 5.5-11 Stoßfestigkeit von metallischen Werkstoffen und Sichtscheiben [5.44]

Bild 5.5-12 Nach DIN EN 12 415 geprüfte Werkstoffe für Schutzhauben [5.44, 5.45]

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

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Sicherheitstechnik

Bild 5.5-13 Befestigung von Sichtscheiben

schen lassen. Austauschintervalle betragen für beidseitig geschützte Polycarbonatscheiben mit Abdichtung der Stirnseiten (Schnittkanten) alle fünf Jahre, für nur einseitig geschützte Scheiben alle zwei Jahre. Hersteller müssen in der Betriebsanleitung auf das Abnehmen des Energieaufnahmevermögens und auf die Notwendigkeit des Austausches unter Berücksichtigung der Einbau- und Montagehinweise der Scheibenhersteller eingehen. Das periodischesAustauschen von Sichtscheiben ein wichtiger Beitrag zum sicheren Wirken der Schutzhauben! Entscheidender sicherheitstechnischer Aspekt für Schutzhauben ist die Rückhaltefähigkeit der Schutzwand und der Sichtscheibe. Beide müssen der Energie des Aufpralls widerstehen, deren Niveau von der Masse bzw. vom Durchmesser und von der Umfangsgeschwindigkeit des Spannzeuges bestimmt wird. Sie müssen so gestaltet und so dimensioniert sein, daß sie nach dem Abfangen an der zur Arbeitsperson zugewandten Seite keine sicherheitstechnisch bedeutsame Schäden aufweisen. Es dürfen weder durchgehende Risse noch Splitter entstehen oder gar Bruchteile austreten. Die Rückhaltefestigkeit ist nicht nur eine Frage des Werkstoffs, sondern auch der Gestaltung, d. h. wie energieverzehrend die Schutzwand, die Sichtscheibe und deren Verbindung untereinander bzw. mit dem statischen System der Maschine ausgeführt ist. Grundsätzlich ist eine hohe Verformbarkeit bei gleichzeitiger Festigkeit zu verwirklichen. Wandstrukturen (Profilierungen, Verrippungen usw.) müssen so gestaltet sein, daß sie bei Stoßbelastungen nicht versteifend oder federnd wirken, sondern als Deformationsstruktur durch plastische Verformung oder innere Reibungsverluste möglichst viel Bewegungsenergie

absorbieren bzw. in Wärme umwandeln. So zeigen Stahlgitter, die der Scheibe vorgesetzt sind, nur dann Schutzwirkung, wenn sie sich großflächig verformen können. Bei der Beurteilung genügt es nicht, nur den Betrag der kinetischen Energie auftreffender Körper heranzuziehen. Das Rückhaltevermögen hängt vor allem von der volumenbezogenen Energie ab, bei der die kinetische Energie der Flugkörper auf das zu verformende Volumen des Schutzeinrichtungswerkstoffs (projizierter Körperquerschnitt mal Scheibendicke) bezogen wird. Die Rückhaltefähigkeit eines Schutzkabinenwerkstoffes, insbesondere der Sichtscheibe, darf daher nicht allein nach der unter definierten Versuchsbedingungen einwirkenden Aufprallenergie beurteilt werden. Es müssen noch weitere Faktoren berücksichtigt werden, z. B.: - Masse und Geschwindigkeit des auftreffenden Körpers - Form des Auftreffkörpers (spitz, flach) - Auftreffort (Scheibenmitte, Scheibenrand) - Auftreffwinkel - Größe und Dicke der Sichtscheibe - Befestigung der Sichtscheibe - Alter und Vorschädigungen der Sichtscheibe. Die wichtigsten Einflußfaktoren auf die Stoßfestigkeit sind im Bild 5.5-14 zusammengestellt. Abrasive Belastung durch Späne verschlechtet nicht nur die Transparenz der Scheiben sondern mindert auch ihre mechanische Festigkeit. Kühl- und Schmierstoffe lassen die Scheiben verspröden und verringern deren Energieaufnahmenvermögen. Die Schutzwirkung läßt in beiden Fällen nach. Deshalb muß die Betriebsanleitung zur Maschine Angaben zur regelmässigen Sichtprüfung sowie Hinweise und Empfehlungen zum Austausch der Sichtscheibe enthalten. Austausch einer Scheibe ist spätestens dann angezeigt, wenn - plastische Verformungen nach Aufprall - Risse oder andere Beschädigungen auf der Innen oder Außenseite - beschädigte Randabdichtung - Beeinträchtingungen der Transparenz - in das Innere der Verbundscheibe eingedrungene Kühl- und Schmierstoffe sichtbar werden.

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

Bild 5.5-14 Einflüsse auf das Rückhaltevermögen von Sichtscheiben [5.45]

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5.5.6 Schutzhauben an Schleifmaschinen Schleifmaschinen bearbeiten Werkstücke mit Schleifwerkzeugen, mit rotierenden Scheiben mit eingebundenen Schleifmitteln, die geometrisch unbestimmte und unregelmäßige Schneidkeile ergeben. Hohe Schnittgeschwindigkeiten sind charakteristischfür das Schleifen. Sie senken Schnittkräfte, verbessern die Oberflächengüte und reduzieren den Schleifscheibenverschleiß. Schnell rotierende Schleifscheiben speichern aber eine hohe kinetische Energie, besonders bei Schnittgeschwindigkeiten über 50 m/s. Beim spontanem Zerbersten der Scheiben sind herumfliegende Bruchstücke (direkt auftreffende Primärbruchstücke oder an Maschinenteilen abprallende größere Partikel - Sekundärbruchstücke - bzw. kleinere Splitter) ebenfalls mit beachtlichen Energien behaftet. Zerbersten von Scheiben, dessen Ablauf und die Einwirkung der Bruchstücke auf die Umgebung und die gegenseitige Beeinflussung der Bruchstücke durch Reibung, Zerstörung und Verkanten sind rein stochastische Vorgänge. Durch Zentrifugalkräfte hervorgerufene Spannungen und sie überlagernde, aus Zerspanungskräften des Schleifprozesses herrührende innere Betriebsspannungen dürfen innere Bindungskräfte nicht überschreiten. Fertigungsfehler (z. B. ungleichmäßiges Abkühlen beim Herstellen), gefüge- oder formbedingte Unwuchten, Fehler bei der Lagerung (Schleifscheiben reagieren empfindlich auf Schlag, Stoß, Zug und Biegung) und unsachgemäße Behandlung der Scheiben beim Schleifen (z. B. Wärmespannungen durch stark wechselnde Umgebungstemperaturen) können zu Eigenspannungen führen und zugleich die Ursache für Scheibenbrüche sein. Zerberstende Schleifscheiben und deren Bruchstücke sind stochastisch auftretende Gefahrquellen. Sie bedeuten für alle an der oder mit der Maschine tätigen Personen und für die Maschine selbst erhebliche Risiken. Weitere, wenn auch geringere Risiken ergeben sich aus wegfliegenden Spänen und Splittern (hohe Geschwindigkeiten und Temperaturen), aus gefährlichen Arbeitsstoffen (Stäube, allergerisierende biologische Substanzen in Kühlschmiermittteln usw.) und aus Einwirkungen von Lärm und Schwingungen. Die DINEN 13 218 beschreibt im Wesentlichen die Ausführung sicherheitsrelevanter Bauteile an Schleifmaschinen. Schleifkörperschutz. Das zuverlässige Zurückhalten der Bruchstücke im Falle eines Schleifkörperbruches ist das wichtigste Schutzziel, das mit fangenden Schleifkörperschutzhauben realisiert wird. Schutzhauben müssen Schleifkörper soweit wie möglich allseitig eng

umschließen. Das begünstigt nicht nur ihre Rückahltefähigkeit sondern z. B. auch den Berührungsschutz sowie die Luftführung zur Staubabsaugung. Zugleich brauchen Schutzhauben eine Arbeitsöffnung. Sie darf nur den zum Zerspanen benötigten Teil der Schleifscheibe freilassen. Bei Scheibenbruch muß die Schutzhaube möglichst viele Bruchstücke auffangen, zugleich darf sie von ihnen nicht durchschlagen werden. Das ist nicht nur eine Frage der Werkstoffwahl und der Formgebung sondern auch der Ausführung aller mechanischer, d. h. aller stoff-, form- oder reibschlüssiger Verbindungen, z. B. das Verwenden von Dehnschrauben. Teile der Schutzhauben untereinander und Schutzhauben selbst müssen mit dem statischen System der Maschine so verbunden sein, daß sie sich beim Scheibenbruch nicht lösen und unkontrolliert bewegen. Wirkbereichschutz. Bei Schleifmaschinen, die mit Schnittgeschwindigkeiten größer als 50 m/s arbeiten, müssen mit Zusatzschutzeinrichtungen ausgerüstet sein, um die aus der Schleifkörperschutzhaubenöffnung austretenden Bruchstücke im Wirkbereich zurückzuhalten, Bild 5.5-15.

Bild 5.5-15 Fangende Schutzeinrichtungen für Schleif-maschinen

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

Das Schutzziel gilt vordergründig als erreicht, wenn vom Scheibenbruch weder in der Bearbeitungsposition noch in der Werkstückwechselposition des Spindelstocks Gefahren ausgehen. Die DIN EN 13 218 schlägt beispielhaft fangende Schutzeinrichtungen vor, die den ganzen Wirkbereich abtrennen oder Schleifkörperschutzhauben mit Innenschutzhauben (dynamische Haubenverschlüsse, auch Rot-Visiere genannt), die die Arbeitsöffnung erst beim Schleifkörperbruch zwangsläufig schließen. Rot-Visier (Rotationsvisier) ist eine in der unbeweglichen Schutzhaube angeordnete schwenkbare Schutzeinrichtung, die beim Schleifkörperzerknall durch Bruchstücke mitgenommen wird. Damit schließt sie die Arbeitsöffnung der Schutzhaube und hält die Bruchstücke zurück. Rot-Visiere schützen nicht immer und nicht unter allen Umständen. So sichern sie zwar z. B. bei Außenrundschleifmaschinen während des Werkstückwechsels, bei dem sich der Spindelstock in einer hinteren Positionen befindet, alle, die in den Wirkbereich eingreifen müssen. Nicht so beim Schleifen. Dazu wird der Spindelstock in die vordere Position eingefahren. Während des Umfangschleifens kann die Haubenöffnung nicht vollständig geschlossen sein, da der zur Bearbeitung notwendige Teil der Schleifscheibe unverdeckt bleiben muß. Zudem ist die Haubenöffnung direkt auf den Arbeiter gerichtet. Fazit: Während des Außenrundschleifens können Rot-Visiere den Austritt primärer Bruchstücke nicht verhindern! Hier bietet nur eine großräumige stabile Verkleidung des Wirkbereichs ausreichenden Schutz. Dimensionieren, Gestalten und Werkstoffwahl. Beim Gestalten der Schleifkörperschutzhauben und zusätzlicher Wirkraumverkleidungen sind die im Abschnitt 5.5.5 behandelten Sachverhalte, wie z. B. kritische Aufprallenergie, alterungsbedingte Änderungen des Rückhaltevermögen usw., zu berücksichtigen. Der direkte Auftreffbereich von Primär- und Sekundärbruchstücken einschl. eines Streubereichs anders ausgelegt sein als der Bereich, der nur von Splittern getroffen werden kann. Die Längsausdehnung des Streubereichs entspricht der größten Breite des für die Schleifmaschinen vorgesehenen Schleifkörpers erweitert um einen Bereich, der sich beidseitig aus einem Winkel von 20o zu den Seitenflächen der Schleifscheibe, einschließlich des Verfahrweges des Spindelstockes, ergibt. Die senkrechte Ausdehnung wird durch Tangenten der Scheiben zu Konturen der Arbeitsöffnung der Schleifkörperschutzhauben bestimmt, Bild 5.5-16.

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Bild 5.5-16 Zu berücksichtigende Streubereiche der Bruch-stücke bei der Auslegung von Zusatzschutzeinrichtungen

Schleifkörperschutzhauben und zusätzlicher Wirkraumverkleidungen müssen für den größten Durchmesser des Schleifkörpers und die maximale Drehzahl der Schleifspindel ausgelegt sein. Die Kontur der Schleifkörperschutzhauben soll dem Umfang der Schleifscheibe im möglichst geringen Abstand folgen, zumindest sollen sie als Mehrecke ausgeführt sein. Der Öffnungswinkel der Schleifkörperschutzhauben ist für die jeweiligen Bauarten der Schleifmaschinen unterschiedlich, Bild 5.5-17. Wanddicken der Schleifkörperschutzhauben sind in Abhängigkeit vom verwendeten Werkstoff, den Schnittgeschwindigkeiten und der Masse der Schleifkörper festzulegen. Beim Dimensionieren zusätzlicher Wirkraumverkleidungen und Festlegen der Wanddicken ist zu berücksichtigen, ob Schleifkörper von einer Schleifkörperschutzhaube eingeschlossen sind oder nicht. Energieabsorbierende Werkstoffe mit ausgeprägter Streckgrenze und möglichst hohem Dämpfungsvermögen verlängern die Einwirkdauer der Bruchstücke auf die Schleifkörperschutzhauben und wandeln die gefährliche kinetische Energie der Bruchstücke in ungefährliche Energieformen (Verformungsenergie, Wämeenergie) um. Solche Werkstoffe erfüllen wichtige Voraussetzungen für die Verformbarkeit und das Energieaufnahmevermögen. Profile und Bleche aus Baustählen werden bevorzugt, Bild 5.5-18. Andere Werkstoffe sind zwar auch zulässig, Bild 5.5-19, ihre Anwendbarkeit bezogen auf maxima-

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Sicherheitstechnik

Bild 5.5-17 Gestaltung von Schutzhauben nach DIN EN 13 218 (Fortsetzung S. 227)

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

Bild 5.5-17 Gestaltung von Schutzhauben nach DIN EN 13 218

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Sicherheitstechnik

Bild 5.5-18 Wandicken für Schleifkörperschutzhauben aus Stahl nach DIN EN 13 218

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

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Bild 5.5-19Wandicken für Schleifkörperschutzhauben aus unterschiedlichen Werkstoffen nach DIN EN 13 218

le Zerspanunsgeschwindigkeit und Scheibenabmessungen ist eingeschränkt.

5.5.7 Schutzaufbauten an Fahrzeugen

große männliche sitzende Person mit Schutzhelm definiert, Bild 5.5-20). Die wichtigsten fangenden Schutzeinrichtungen sind Überrollschutzaufbauten (Roll-Over-Protective-Structures, ROPS) und Schutzaufbauten gegen herabfallen-

An einigen Erdbaumaschinen bzw. an Forst- und Landwirtschaftsmaschinen können Situationen mit tödlichem Risiko auftreten, vor denen fangende Schutzeinrichtungen Maschinenführer vor Kollisionen mit bewegten Gegenständen bewahren müssen. Solche Situationen können z. B. durch herabfallende Gegenstände, zurückschnellende Anschlagmittel von Anbauwinden oder durch umkippende Maschinen selbst entstehen. Aber auch das von Reifen oder Raupen hochgeschleudertes Erdreich kann Maschinenführer mittelbar oder unmittelbar gefährden, [5.47]. Schutzaufbauten erfüllen ihre Funktion nur dann, wenn sie im Falle eines Falles einen Überlebensraum gewährleisten. In ihm dürfen keine Gegenstände den Maschinenführer schwer verletzen. Im Test wird überprüft, ob Teile der verformten Schutzeinrichtung in einen definierten Freiraum (Verformungsgrenzbereich, nach DIN ISO 3164 Deflection Limiting Volume, DLV ) eindringen. Er ist als rechtwinkliger Hüllraum für eine

Bild 5.5-20 Verformungsgrenzbereich (Deflection Limiting Volume DLV) nach DIN ISO 3164

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Sicherheitstechnik

de Gegenstände (Falling-Object-Protective-Structures, FOPS ). Aber auch Schutzgitter vor Front- und Heckscheiben und Kotflügel halten eindringende Gegenstände von Maschinenführern fern, Bild 5.5-21. ROPS und FOPS können auch in die tragende Struktur der Kabine integriert sein. ROPS und FOPS sind im Sinne der EU-Maschinenrichtlinie Sicherheitsbauteile zur Beherrschung hoher Gefährdungspotentiale nach Anhang IV. Sie müssen daher einer Baumusterprüfung durch eine anerkannte Prüfstelle unterzogen werden, die das Prüfergebnis bescheinigt. Überrollschutzaufbauten sind rahmenähnliche Konstruktionen über dem Fahrerplatz, die den mit einem

Bild 5.5-21 Fangende Schutzeinrichtungen an mobilen Maschinen

Sicherheitsgurt angeschnallten Fahrer von Erdbaumaschinen oder landwirtschaftlichen Maschinen beim Umsturz und beim Überrollen der Maschine vor schweren oder tödlichen Verletzungen schützen. Leichte Verletzungen, z. B. Prellungen oder andere Stoßverletzungen, werden in Kauf genommen. Pfosten und Querstreben müssen so dimensioniert und mit dem tragenden System der Maschine verbunden sein, daß sie den zu erwartenden Belastungen standhalten (Nachweis durch genormtes statisches Prüfverfahren nach ISO 3471/1). In Prüfständen werden Überrollschutzaufbauten mit quasistatischen Kräften an definierten Angriffspunk-

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

ten in mehreren waagrechten Richtungen und in senkrechter Richtung beaufschlagt. Waagrechte Prüfkräfte, die als erste eingeleitet werden, simulieren das eigentliche Überollen. Die danach aufgebrachten senkrechten Kräfte bilden das Liegenbleiben auf dem Dach am Ende der Abrollbewegung nach. Werte der Prüfkräfte leiten sich aus dem in Frage kommenden Fahrzeuggewicht her. Der funktionelle Zusammenhang zwischen den Einflußgrößen ist linear bzw. exponentiell. Die Schutzeinrichtungen müssen sowohl diesen Kräften widerstehen als auch die eingeleitete Energie so aufnehmen, daß ein definierter Überlebensraum (DLV) um den Fahrer herum erhalten bleibt. Das Kraftkriterium berücksichtigt den Sachverhalt, daß der Schutzaufbau beim Eindringen in weichen, nachgiebigen Boden einen wesentlichen Teil der Energie dort umsetzt. Beim Überrollen auf hartem Boden muß praktisch die gesamte Energie von der Struktur des Aufbaus aufgenommen werden. Schutzdächer mit FOPS-Eigenschaften schützen den Fahrer von Erdbaumaschinen vor herabfallenden Gegenständen; die Schutzwirkung kann gegen das Eindringen von Gegenständen in horizontaler Richtung erweitert werden (Front-Guard, FG). Aufprallen herabfallender Gegenstände auf das Schutzdach ist ein dynamischer Vorgang. Die Schutzwirkung läßt sich mit statischen Belastungen nicht vollständig verifizieren. Die dynamische Belastbarkeit wird in Fallversuchen mit Prüfkörpern getestet, deren Massen und Fallhöhen so abgestimmt sind, daß sie bestimmte Werte potentieller Energie speichern, die sich beim freien Fall in kinetische Energie und dann in Verformungsenergie umsetzt. Das Gefährdungspotential bestimmt das notwendige Energieaufnahmevermögen der Schutzkonstruktionen. Für das vorhersehbare Auftreffen von herabfallenden Ziegelsteinen, kleineren Betonbruchstücken oder Handwerkzeugen müssen die Schutzkonstruktionen für ein Energieaufnahmevermögen von mindestens 1 365 Joule ausgelegt sein. Beim vorhersehbaren Aufprall schwerer Gegenstände (Felsbrocken, Abbruchmaterial, Bäume) müssen Schutzkonstruktionen mindestens 11 600 Joule absorbieren können, ohne sich dabei so zu verformen, daß der Fahrer in der Kabine eingeklemmt oder schwer verletzt werden kann. Bei der Prüfung dürfen auch keine Risse oder Brüche an tragenden Teilen auftreten. Das Schutzdach darf die Sicht nicht mehr als unvermeidbar beeinträchtigen. Lamellengitter haben die geringste optische Überdeckung.

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Das Schutzdach muß in der Breite mindestens die Breite der Fahrerkabine überdecken und die vertikale Sitzebene nach vorne mindestens 1 500 mm und nach hinten 500 mm überragen. Die lichte Höhe zwischen horizontaler Sitzfläche und Dach darf 1 200 mm nicht unterschreiten.

5.5.8 Grundtypen trennender Schutzeinrichtungen Trennende Schutzeinrichtungen haben im Laufe ihrer Entwicklung mannigfaltige Formen angenommen. An den in der Praxis üblichen trennenden Schutzeinrichtungen lassen sich grundsätzliche Gemeinsamkeiten ausmachen und systematisieren. Sie ergeben sich vornehmlich aus ihren Funktionen, Bild 5.5-22 und Bild 5.5-23.

Bild 5.5-22 Gliederungsmerkmale trennender Schutzeinrichtungen

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5

Sicherheitstechnik

Bild 5.5-23 Bauarten trennender Schutzeinrichtungen (Fortsetzung, S. 233)

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

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Bild 5.5-23 Bauarten trennender Schutzeinrichtungen

Trennende Schutzeinrichtungen sind beweglich oder feststehend ausgeführt. Bewegliche Schutzeinrichtungen können Teile größerer feststehender Schutzein-

richtungen sein. Von feststehenden, unbeweglichen, unlösbaren Schutzeinrichtungen abgesehen, müssen beide Arten jedoch mit der Grundkonstruktion der

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Sicherheitstechnik

Maschine, mit dem statischen System, eindeutig verbunden sein. Befestigung feststehender Schutzeinrichtungen muß entweder als unlösbare oder nur mit Werkzeugen lösbare Verbindung ausgeführt sein. Entfernen und Anbringen von Schutzeinrichtungen mit Werkzeugen ist dann ein montagemäßiger Vorgang und hat folglich den Charakter einer Reparatur. Schutzeinrichtungen müssen sich dabei bistabil verhalten: eindeutig befestigt oder gelöst sein. Sie dürfen ohne montierte Befestigungselemente nicht in der Schutzstellung verbleiben. Sonst täuschen sie eine nichtvorhandene Sicherheit vor. Klappbare Schutzeinrichtung ohne Verriegelung dürften demnach nicht mehr verwendet werden. Bewegliche trennende Schutzeinrichtungen gewähren vorerst direkten Schutz vor der Gefahrstelle, indem sie den unmittelbaren Zugriff zu ihr verhindern. Ihre Beweglichkeit rührt entweder von elastischer Verformbarkeit besonders gestalteter Maschinenteile her oder wird durch rotatorische oder translatorische Führungen ermöglicht. Trennende Schutzeinrichtungen müssen oft erlauben, daß in den Bereich der Gefahrstelle betriebsmäßig eingegriffen werden kann, um z. B. zu entstören, einzurichten, zu reinigen. Dafür muß dann ihr Öffnen ohne Werkzeuge möglich sein und zugleich gefährliche Situationen in einen Zustand mit akzeptierten Risiken bringen. Bei bewußten Eingriffen oder Eingriffen aus betrieblichen Gründen muß das Öffnen mit gefahrbringenden Bewegungen der Gefahrstellen funktionell gekoppelt sein. Das kann als zeitliche oder als funktionelle Kopplung über die Steuerung und/oder den Antrieb, d. h. als Verriegelung oder Zuhaltung ausgeführt sein. Nach dem Öffnen der Schutzeinrichtung müssen immer zusätzliche Schutzmaßnahmen wirksam werden, die dem akut vorhandenen Risiko beim Hantieren an den jetzt zugänglichen Gefahrstellen entsprechen. Schutzeinrichtungen müssen auch dann beweglich ausgeführt sein, wenn sie Gefahrstellen sichern, deren Geometrie sich während des Arbeitsprozesses ändert, z. B. wenn sich geometrischen Größen des Arbeitsgutes, das eine Gefahrstelle bildet, im Laufe der Zeit ändern, wie es z. B. bei anwachsenden Durchmessern aufrollender Materialrollen der Fall ist. Bewegliche Schutzeinrichtungen können entweder bewußt von Hand oder zwangsläufig von Werkstücken oder von maschinellen Einrichtungen geöffnet, bewegt und geschlossen werden im Sinne einer kinematischen Kette, Steuerung oder Regelung. Bei geregelten Schutzeinrichtungen überwachen Sensoren sicherheitsrelevante Bewegungsparameter, z. B. den Öffnungsweg

für unterschiedlich hohe Werkstücke. Aufgrund ermittelter Differenz zum Sollwert ändern Aktoren diese Bewegungsparameter, damit ein Zugriff zu Gefahrstellen verhindert wird. Die Norm DIN EN 953 unterteilt trennende Schutzeinrichtungen, die in erster Linie zum Schutz von Personen vor mechanischen Gefährdungen vorgesehen sind, etwas anders. Sie unterscheidet pragmatisch in feststehende, bewegliche und einstellbare Schutzeinrichtungen, Bild 5.5-24. Die Norm legt auch Anforderungen an Bau und Gestaltung trennender Schutzeinrichtungen fest.

5.5.9 Gestaltung trennender Schutzeinrichtungen Trennende Schutzeinrichtungen sind äußere Funktionselemente und im weitesten Sinne Maschinenelemente, die beim Zusammenwirken der Menschen mit Maschinen die Funktion haben, räumliches und zeitliches Zusammentreffen mit Gefahrstellen oder Gefahrquellen durch stoffliche Hindernisse zu unterbinden und somit die aus möglichen Gefährdungen resultierenden Risiken zu minimieren. Sollen trennende Schutzeinrichtungen ihre Aufgabe optimal erfüllen, müssen bei deren Gestaltung und Auslegung mehrere grundlegende Gestaltungsprinzipien umgesetzt werden. Diese Gestaltungsprinzipien sind als Leitlinien bzw. idealisierte Vorgaben aufzufassen, die sich in der Praxis zwar nicht immer vollständig verwirklichen lassen, deren Einhalten jedoch angestrebt werden muß. Schutzeinrichtungen können als zusätzliche Bauteile bzw. Baugruppen von sich aus niemals das hohe Niveau der inhärenten Sicherheit konstruktiver Maßnahmen der unmittelbaren Sicherheitstechnik erreichen. Nur wenn an Schutzeinrichtungen die Prinzipien der Bedingungslosigkeit, der vollständigen Wirkung und der hohen Funktionsgüte konstruktiv umgesetzt werden, erfüllen sie ihre primäre Funktion, das räumliche und/ oder zeitliche Zusammentreffen von Personen mit gefahrdrohenden Situationen unter allen Betriebsbedingungen jederzeit zu verhindern. Damit trennende Schutzeinrichtungen ihre Sicherheitsfunktion erfüllen können, müssen beim konstruktiven Umsetzen dieser Prinzipien neben üblichen Fragen der Werkstoffwahl und der Berücksichtigung mechanischer Gesichtspunkte vor allem sicherheitstechnische und ergonomische Aspekte in den Mittelpunkt gestellt werden, um ihre zuverlässige Wirkung zu gewährleisten. Berücksichtigen beider menschbezogener Aspekte entscheidet nicht nur über die Sicherheitsfunktion der

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

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Bild 5.5-24 Bauarten trennender Schutzeinrichtungen nach DIN EN 953

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Sicherheitstechnik

Schutzeinrichtungen sondern auch über ihre Akzeptanz bei den Beschäftigen, d. h. ob die mit erheblichem Aufwand konstruierten und gefertigten Schutzeinrichtungen von ihnen bereitwillig benutzt oder aber abgelehnt oder gar manipuliert werden. Werden Schutzeinrichtungen umgangen, waren sie nicht optimal gestaltet oder in die Handhabungsabläufe der Maschine nur unvollkommen einbezogen. Die in das Konzept und das Erscheinungsbild der Maschine integrierte Schutzeinrichtungen unterstützen den Arbeitsprozeß und werden eher akzeptiert, Bilder 5.5-25 und 5.5-26 Allgemeine Anforderungen an Gestaltung und Bau von feststehenden und beweglichen trennenden Schutzeinrichtungen sind in der DIN EN 953 festgelegt. Die wichtigsten Gestaltungsgesichtspunkte trennender Schutzeinrichtungen sind im Bild 5.5-27 zusammengefaßt und werden nachfolgend kommentiert. Sicherheitstechnische Gesichtspunkte. Sie sind ausschlaggebend für die Erfüllung der Schutzfunktion. Schutzeinrichtungen müssen zwar Gefahrstellen ausreichend sichern, dürfen aber die Benutzbarkeit der Maschinen nicht unzumutbar erschweren, technologische Funktionen nicht stören oder gar neue Gefahren heraufbeschwören, z. B. neue Gefahrstellen bilden. Schutzeinrichtungen dürfen auch keine Sicherheit vortäuschen. Maschenweite und Abstand der Schutzeinrichtung von Gefahrstellen müssen so abgestimmt sein, daß mindestens die Vorgaben der DIN EN 294 erfüllt sind. Haben Schutzeinrichtungen Öffnungen, um z. B. Werkstücke einbringen oder entnehmen zu können, müssen Gefahrstellen unerreichbar bleiben. Auch hier gelten die in der DIN EN 294 festgelegten Zusammenhänge zwischen Öffnungsweite und Abstand zur Gefahrstelle.

Bild 5.5-25 Beispiel für gelungene Integration von Schutzeinrichtungen in das Designkonzept der Maschine

Bild 5.5-26 Integration von Schutzeinrichtungen (Rundtaktmaschine) /5.41/

Dies führt zu tunnelartigen Schutzeinrichtungen am Maschinenanfang und Maschinenende. Bei lichten Weiten an Schlitze von mehr als 20 mm über Transportbändern muß die äußere Kante der Schutzeinrichtung 850 mm von der nächstliegenden Gefahrstelle entfernt sein. Die Erfahrung zeigt, daß trotz aller Beteuerungen nahezu jede Schutzeinrichtung im Laufe der Zeit einmal abgenommen oder geöffnet werden muß. Grundsätzlich gilt, daß auch bei geöffneten Schutzeinrichtungen Gefährdungen möglichst vermieden und Beschäftigte vor Gefahren geschützt sein sollen. Wie Schutzeinrichtungen dafür gestaltet sein müssen und welche weiteren Maßnahmen notwendig sind, entscheidet der Öffnungsgrund bzw. die Öffnungshäufigkeit und das im Rahmen der Gefährdungsanalyse und Risikobewertung ermittelte Risiko für die Tätigkeiten, die hinter geöffneten Schutzeinrichtungen durchzuführen sind. Müssen Schutzeinrichtungen nur für Wartungs- oder Reparaturarbeitengeöffnet werden, also für Arbeiten, die mit Werkzeugen durchgeführt werden oder einen Montagevorgang bedeuten, so sind Schutzeinrichtungen mit dem Maschinengestell so zu verbinden, daß sie sich auch nur mit Werkzeugen lösen lassen. Praktische Erfahrungen zeigen, daß nur unverlierbar mit der Schutzeinrichtung verbundene Schrauben dazu führen, daß Schutzeinrichtungen nach Beendigung der Arbeiten bereitwilliger wieder angeschraubt werden. Soweit möglich, sollten Schutzeinrichtungen nach dem Lösen der Befestigungselemente nicht in Schutzstellung verbleiben können. Sonst täuschen sie die Schutzfunktion nur vor, da sie sich sehr einfach und schnell öffnen lassen.

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

Bild 5.5-27 Gestaltung trennender Schutzeinrichtungen (Fortsetzung S. 238)

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Sicherheitstechnik

Bild 5.5-27 Gestaltung trennender Schutzeinrichtungen (Fortsetzung S. 239)

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

Bild 5.5-27 Gestaltung trennender Schutzeinrichtungen (Fortsetzung S. 240)

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Bild 5.5-27 Gestaltung trennender Schutzeinrichtungen

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

Bewegliche Schutzeinrichtungen sollen ebenfalls ein erkennbares bistabiles Verhalten aufweisen: Sie sollen eindeutig geschlossen sein oder eindeutig geöffnet sein; mehrdeutige Zwischenzustände sind unerwünscht, Bild 5.5-28. In der Schutzstellung der schwenkbaren Verkleidung drückt sie die Gasdruckfeder in eine stabile Lage gegen einen Anschlag. Beim Öffnen durchläuft sie einen labilen Zwischenzustand, aus dem sie entweder vor dem Erreichen der Kipplinie selbsttätig in die ursprüngliche Schutzstellung zurückfällt oder nach deren Überwindung in die neue stabile Öffnungsposition einschwenkt. Müssen Schutzeinrichtungen betriebsmäßig geöffnet werden, muß dies ohne Werkzeug möglich sein. Dann muß aber ihr Öffnen mit gefahrbringenden Situationen funktionell gekoppelt, z. B. elektrisch verriegelt oder zugehalten sein. Damit bei geöffneten Schutzeinrichtungen notwendige Tätigkeiten mit bestimmten, ak-

Bild 5.5-28 Schwenkbare Schutzeinrichtung mit zwei stabilen Endlagen [5.48]

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zeptablen Risiken durchgeführt werden können, müssen weitergehende Schutzmaßnahmen mit dem sich jetzt ergebenden Risiko sowie mit technischen und technologischen Gegebenheiten abgestimmt sein. Verriegelungen so zu konzipieren, daß nach dem betriebsmäßigen Öffnen der Schutzeinrichtungen überhaupt keine Bewegung der Maschinen oder deren Baugruppen möglich ist, provoziert nur Manipulationen und sicherheitswidriges Verhalten! Ist das betriebsmäßige Öffnen der Schutzeinrichtungen mit gefahrbringenden Bewegungen funktionell gekoppelt, muß die Verriegelung oder die Zuhaltung so gestaltet sein, daß sie sich nicht auf einfache Weise mit allgemein zugänglichen Gegenständen (Klebebänder, Drahtstücke, Münzen, Kabelbinder u. ä.) manipulieren lassen können. Trotzdem wird man immer wieder von der Kreativität und der, leider fehlgeleiteten, technischen Intelligenz vieler Maschinenbenutzer überrascht! Schutzeinrichtungen und deren Befestigungselemente müssen für die gleiche Lebensdauer ausgelegt sein, wie die Maschinen, an denen sie angebracht sind. Damit Schutzeinrichtungen den zu erwartenden betriebsmäßigen Beanspruchungen standhalten, müssen sie ausreichend fest und haltbar ausgelegt sein, aus geeignetem Werkstoff bestehen und ausreichend dimensioniert sein. Das gilt nicht nur für fangende Schutzhauben sondern für alle trennende Schutzeinrichtungen. Bei der Werkstoffwahl müssen Gesichtspunkte wie Bruchfestigkeit, Verformbarkeit, Kratzfestigkeit, chemische Beständigkeit, optische Eigenschaften usw., berücksichtigt werden. Werkstoffwahl. Schutzeinrichtungen als funktionelle Teile von Maschinen müssen so konstruiert sein, daß sie die gleiche Lebensdauer wie die gesamte Maschine haben und nicht vorzeitig, z. B. aufgrund mangelnder mechanischer Festigkeit ausfallen und dann als Ersatzteile nachgerüstet werden müssen. Um dies zu erreichen, müssen nicht nur gestalterische Aspekte berücksichtigt werden, sondern auch Werkstoffe entsprechend den zu erwartenden Beanspruchungen gewählt und deren Verarbeitung vorgegeben werden. Es gibt keinen universellen Werkstoff, der für alle Schutzeinrichtungen bzw. deren Aufgaben optimal geeignet ist. Jeder Werkstoff hat Vor- und Nachteile. Die sich aus der Forderung nach optimaler Schutzwirkung und guter Handhabung der Schutzeinrichtung ergebenden Anforderungen müssen die Wahl des Werkstoffs, des Halbzeugs und dessen Verarbeitung bestimmen, Bild 5.5-29. Weitere Aspekte für die Werkstoffwahl sind elektrostatische Eigenschaften, Transparenz, Korrosionsbe-

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Sicherheitstechnik

Bild 5.5-29 Werkstoffe für Schutzeinrichtungen

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

ständigkeit, Rückhaltevermögen, Temperaturbeständigkeit, Brennbarkeit usw. Polycarbonate und Verbundwerkstoffe eröffnen neue Möglichkeiten beim Gestalten von Schutzeinrichtungen. Beim massiven Blech breiten sich z. B. Biege- und Körperschallwellen in der gesamten Struktur fast ungedämpft aus und ziehen großflächige und lang nachhallende Abstrahlung störenden Luftschalls nach sich. Beim schwingungsdämpfenden Verbundblech, bestehend aus zwei metallischen Deckblechen, die viskoelastische Kunststoff-Zwischenschichten einschließen, klingen Schallwellen nach ihrer Erregung durch Reibung in der Zwischenschicht zeitlich und örtlich unmittelbar ab und führen zu keiner nennenswerten Abstrahlung von Luftschall, [5.49]. Unter Berücksichtigung einiger Besonderheiten (z. B. erst biegen, dann stanzen), sind diese Bleche gut zu verarbeiten. Ergonomische Gesichtspunkte. Das Umsetzen ergonomischer Aspekte entscheidet über die Handhabbarkeit und damit über die Akzeptanz der Schutzeinrichtungen. Die wichtigste ergonomische Anforderung besteht darin, daß Beschäftigte beim Hantieren mit Schutzeinrichtungen nicht mehr als notwendig beansprucht werden dürfen. Deshalb sind beim Gestalten der Schutzeinrichtungen auch ergonomische Gesichtspunkte umzusetzen. Schutzeinrichtungen müssen an geometrische, energetische und informationstechnische Parameter der Maschinenbenutzer angepaßt werden. Nur dann, wenn Schutzeinrichtungen das Arbeiten, Rüsten, Warten und Inspizieren nicht erschweren, werden sie von Beschäftigten akzeptiert. Akzeptanz der Schutzeinrichtungen ist immer dann gegeben, wenn sie technologische Funktionen begünstigen oder die Arbeit erleichtern. Geringes Gewicht bzw. durch Federn, Gasdruckfedern usw. unterstütztes Bewegen sind wichtige Voraussetzungen für einfaches, am besten einhändiges Anheben oder Verschieben beweglicher Schutzeinrichtungen. Hand- und bewegungsgerechte Griffe, die in allen Stellungen der Schutzeinrichtung Handbewegungen nicht behindern und Aufbringen von Betätigungskräften unterstützen, erleichtern das Handling. Griffe begünstigen mit ihrer Signalwirkung das Schliessen von Schutzeinrichtungen. Zuverlässiges Arretieren in den Endlagen verhindert ein überraschendes Zurückfallen geöffneter Schutzeinrichtung. Öffnungswinkel schwenkbarer Schutzeinrichtungen müssen so groß sein, daß sich einerseits ungehinderte Sicht ergibt, andererseits Stoßstellen bei den vorgesehenen Tätig-

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keit vermieden sind. Bedienteile für Eingriffe in den Prozeß müssen sich erreichen lassen, ohne Schutzeinrichtungen öffnen zu müssen. Bedienteile können außerhalb der Schutzeinrichtungen positioniert sein oder in Ausbrüchen untergebracht sein. Dabei können in der Nähe der Bedienteile engere Maschenweiten notwendig werden, um die Durchgriffsicherheit zu erfüllen. Sollen Vorgänge hinter Schutzeinrichtungen beobachtet werden, müssen sie eine ausreichende Sicht ermöglichen. Wenn keine Undurchlässigkeit gegenüber Spänen, Stäuben und Flüssigkeiten gefordert ist, sind dunkel gehaltene Drahtgitter besser geeignet als Vollscheiben aus transparentem Kunststoff. Bei ungünstigen Lichtverhältnissen müssen hinter Schutzeinrichtungen lichttechnische Maßnahmen getroffen werden - Brand- und Explosionsschutz beachten! Schutzeinrichtungen dürfen weder dröhnen noch klappern. Signalisieren Schutzeinrichtungen nicht die erforderliche Sicherheit oder wirken sie "draufgesetzt", weil sie z. B. nicht stabil gebaut sind, werden sie als unschöne, minderwertige und deshalb störende Elemente empfunden und kaum akzeptiert, [5.38].

5.5.10 Schutzeinrichtungen als Zukaufteile Der Zuliefermarkt bietet eine Reihe von Sicherheitsbauteilen an. Das Angebot umfaßt nicht nur fertige elektrische oder elektronische Sicherheitskomponenten, wie z. B. Zweihandschaltungen, Lichtschranken, Auswertebausteine usw. sondern auch eine Vielzahl trennender Schutzeinrichtungen, u. a. bewegliche Verkleidungen, modular und im Baukastensystem aufgebaute Umzäunungssysteme, Schutzeinrichtungen oder Maschinenkapseln bzw. Maschineneinhäusungen zum Nachrüsten älterer oder zum sicherheitsgerechten Gestalten neuer Maschinen. Nachrüstsätze. Spezialisierte Firmen bieten trennende Schutzeinrichtungen zum Nachrüsten älterer Werkzeugmaschinen an, die zum Zeitpunkt ihrer ersten Inbetriebnahme zwar dem damals geltendem Sicherheitsstandard entsprachen, den heutigen Anforderungen aber nicht mehr genügen. Diese Schutzeinrichtungen sichern vor Gefahrstellen und Gefahrquellen des Wirkbereiches konventioneller Werkzeugmaschinen, Bild 5.5-30. Dem heutigen Stand der Technik entsprechend, sind sie so ausgeführt, daß ihr Öffnen mit den gefahrbringenden Bewegungen des Wirkbereichs verriegelt sind. Diese Schutzeinrichtungen gibt es in Standardbauformen, individuelle Lösun-

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gen sind jedoch möglich. Dies gilt auch für Schutzeinrichtungen, die ganze Maschinen sichern (Maschinenkapseln oder Maschineneinhäusungen). In den meisten Fällen wird es günstiger sein, auf Erfahrungen und Herstellungsmöglichkeiten dieser Anbieter zurückzugreifen, als Nachrüstsätze selbst zu konstruieren und zu bauen. Bewegliche Verkleidungen. Bewegliche Verkleidungen wurden ursprünglich als Führungsbahnschutz für Werkzeugmaschinen entwickelt, um hochwertige Führungen vor Spänen und Kühlmitteln oder vor mechanischen Beschädigungen zu schützen. Ihre trennende Wirkung läßt sich aber genauso gut zum Schutz von Personen an bestimmten Gefahrstellen mit variabler Geometrie nutzen. Die wichtigsten Bauformen beweglicher Schutzeinrichtungen sind im Bild 5.5-31 zusammenfassend gegenübergestellt. Homogene runde Faltenbalge, aus Gummi oder PVC hergestellt, verhindern zuverlässig den Zugriff zu Fangstellen an drehenden Wellen oder Spindeln, deren zugängliche Länge sich durch Bewegungen von Baugruppen ändert. Einen ähnlich wirkungsvollen Schutz vor Fangstellen bieten Teleskopfedern. Sie sind aus Federstahlband spiralförmig gewickelt. Die Feder wird bei der Montage über die Welle gezogen oder, in besonderer Ausführung, nachträglich um die Welle gewickelt. Ein Zentrierflansch fixiert die Feder auf einer Seite der Baugruppe oder des Gehäuses, auf der anderen Seite geschieht dies mit einer drehbaren Aufnahmehülse. Sie muß die sich beim Verfahren der Baugruppen ergebenden Verdrehungen der Feder zulassen. Bei großen Abmessungen ist es ratsam, die Flanschbefestigung mit Kugellagern zu versehen. Beim Einbau sind Teleskopfedern so zu orientieren, daß Späne oder Staub entlang der konstruktionsbedingten konischen abgesetzten Form ungehindert, d. h. "treppab", abfallen. Beim vertikalen Einbau mit dem größerem Durchmesser nach oben stellt sich ein Selbstreinigungseffekt ein. Teleskopfedern benötigen keine besondere Wartung, sie sollten aber bei stärkeren Verschmutzungen regelmäßig gereinigt und eingeölt werden. Teleskopfedern gibt es in mehr als 600 Ausführungen und Größen. Faltenbalge oder Faltschürzen (aus mehreren Teilen zusammengenäht, -geschweißt oder -geklebt) können je nach Form einzelne oder mehrere Gefahrstellen großflächig sichern. Sie sind jedoch für Bereiche ungeeignet, in denen Metallspäne anfallen. Rollo-Verkleidungen rollen sich zu einer Seite auf oder zur anderen ab. Je nach Beanspruchung können Rollo-VerkleidunBild 5.5-30 Nachrüstsätze für Werkzeugmaschinen /5.8,5.43/

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

Bild 5.5-31 Bewegliche Verkleidungen, z. B. /5.2, 5.4, 5.16, 5.19, 5.24, 5.38/

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Sicherheitstechnik

gen mit stabilem Metallgehäuse und mit Schmutzabstreifern ergänzt werden. Nachrüsten mit einer RolloVerkleidung ist meistens problemlos möglich. Teleskop-Stahlverkleidungen mit Abstreiflippen zwischen den Segmenten trennen den zu schützenden Bereich wasserdicht ab und bieten dabei den robustesten Schutz. Ihr Einsatz muß schon in den frühen Phasen des Konstruktionsprozesses berücksichtigt werden, da sie einerseits besondere Führungen benötigen, andererseits beim Zusammenfahren große Freiräume beanspruchen. Um Gestaltungsfehler zu vermeiden, ist eine rechtzeitige Beratung durch den Hersteller ratsam. Große Teleskop-Stahlverkleidungen sind begehbar. Flexible Schürzen aus Stahl-, und Messingprofilen oder eloxierten Leichtmetallprofilen sind entweder als Ganzmetallschürzen oder als ein Verbund von Metallamellen mit Kunststoffgelenken (Kedern) oder mit hochreißfestem Gewebe als Trägermaterial, das die Gelenkfunktion übernimmt, ausgeführt. Sie werden immer dann eingesetzt, wenn aus Platz- oder Kostengründen andere bewegliche Verkleidungen nicht geeignet sind.

günstig sichern lassen, Bild 5.5-32. Baukastensysteme ermöglichen Schutzeinrichtungen beliebig zu kombinieren und zu erweitern. Baukastensysteme bestehen u. a. aus Pfosten, Feldrahmen mit Gitterfüllungen oder geschlossenen Füllungen, Schiebe- und Hubtüren und Halterungen für Sicherheitsbauteile z. B. Sicherheitsschalter, Lichtschranken, Scharnierschalter usw. Besonders flexibel handhaben lassen sich Systeme aus stranggepreßten Leichtmetallprofilen. Bei ihnen lassen sich Streben und Traversen problemlos versetzen und entfernen, demontierte Teile lassen sich wiederverwenden. Nacharbeiten, z. B. Lackieren entfallen. Bei zugekauften Schutzeinrichtungen haftet der Käufer/Anwender für die sachgerechte Montage und für deren Anwendung gemäß geltender Vorschriften. Bei der Auswahl der Komponenten und bei deren Aufstellung müssen unbedingt die genormten Sicherheitsabstände zu den zu sichernden Gefahrstellen des Gefahrbereichs eingehalten werden. Von besonderer Bedeutung sind dabei Übergreifsicherheit und Bodenfreiheit. Einzelheiten regeln die DIN EN 294 und DIN EN 811.

Umzäunungen. Umzäunungen sichern großräumig Maschinen, Anlagen sowie Handling- und Robotersysteme vorm Betreten und verhindern, daß sich Werkzeuge, Werkstücke oder andere Teile auf Personen unkontrolliert zubewegen und sie gefährden können. Mehrere Hersteller bieten ausgereifte Baukastensysteme für Sicherheitszäune an, mit denen sich Gefahrbereiche in vielen Varianten einfach, wirkungsvoll und kosten-

5.5.11 Sonderfunktionen von Schutzeinrichtungen Multifunktionale Schutzeinrichtungen. Trennende Schutzeinrichtung können zusätzlich zur eigentlichen Schutzfunktion noch weitere Funktionen innerhalb der Maschine übernehmen, Bild 5.5-33. Schutzeinrichtungen können sowohl zusätzliche Schutzfunktionen erfüllen, wie z. B. vor Lärm schüt-

Bild 5.5-32 Umzäunungen nach dem Baukastensystem, z. B. /5.1, 5.6, 5.47, 5.51/

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

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zen, Gefahrstoffe absaugen oder andere Emissionen verhindern als auch technologische Funktionen unterstützen, wie z. B. Zufuhr von Kühl- und Schmieremulsionen ermöglichen, Werkstücke zuführen oder den Werkzeugwechsel begünstigen. Praktische Erfahrungen bestätigen, daß Schutzeinrichtungen, die Vorteile beim Arbeiten mit Maschinen bringen, weil sie z. B. das Einfädeln einer Materialbahn begünstigen, von den Beschäftigten stets als Arbeitshilfen erkannt und deshalb selten umgangen oder unwirksam gemacht werden. Sie ermöglichen, Arbeitsaufgaben besser, einfacher oder schneller zu meistern. Diese Funktionsintegration erhöht einerseits die Akzeptanz von Schutzeinrichtungen, da sie für die Erfüllung der Arbeitsaufgaben hilfreich oder gar unabdingbar sind. Andererseits verringern multifunktionale Schutzeinrichtungen die Anzahl der Baugruppen bzw. Bauteile der jeweiligen Maschinen. Diese Aspekte sind nicht nur ein Beitrag zur zuverlässigen Erfüllung technologischer Funktionen sondern wirken sich auch günstig auf Gestehungs- und Betriebskosten der Maschinen aus. Umgekehrt können aber technologisch notwendige Baugruppen Schutzfunktionen übernehmen. So verwehrt z. B. hochgefahrene die Rollenabsenkbühne an Doppeltragwalzen-Rollenschneidernden Zugang zu zahlreichen gefährlichen Einzugstellen. Zugleich kann sie aufgrund der zum Absenkung schwerer Papierrollen notwendigen Dimensionen und Querschnitten durchaus evtl. herausfliegende Rollen auffangen, Bild 5.5-34.

Bild 5.5-33 Multifunktionale Schutzeinrichtungen

Arretierung beweglicher Schutzeinrichtungen. Bewegliche, trennende Schutzeinrichtungen müssen so mit der Grundkonstruktion, d. h. mit dem statischen System der Maschine verbunden sein, daß sich Befestigungs- und Führungselemente nur mit Werkzeug lösen lassen. Von Hand oder maschinell bewegte Schutzeinrichtungen müssen so ausgelegt sein, daß sie in den Endpunkten ihrer Bewegungsbahnen definierte und stabile Endlagen einnehmen. Das kann z. B. durch Anfahren von stabilen Schwerpunktlagen der Schutzeinrichtungen bzw. der Bewegungsmechanismen oder durch besondere Halterungen erfolgen. Grundsätzlich sind für Halterungen formschlüssige Elemente zu bevorzugen. Kraftschlüssige Halterungen, z. B. Magnete, oder reibschlüssige Halterungen, z. B. mit Federn vorgespannte Kugelkalotten, sind wegen ihrer nachlassenden Wirkung (Verschleiß) zum Halten von Schutzeinrichtungen in Endlagen, aus de-

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Sicherheitstechnik

Bild 5.5-34 Absenkbühne mit Schutzfunktion /5.26/

Schließen von Schutzeinrichtungen. Für die Rechtssicherheit der Maschinenhersteller ist jedoch der Hinweis in der Betriebsanleitung wichtig, daß Maschinenbetreiber bei nachlassender Federkraft die Gasdruckfedern austauschen müssen. Für alle konstruktiven Maßnahmen zur Arretierung beweglicher Schutzeinrichtungen gilt: Arretierungen müssen, genauso wie Schutzeinrichtungen, über die gesamte Lebensdauer der Maschine zuverlässig wirken, d. h. allen physikalischen und chemischen Einwirkungen während und außerhalb der Nutzungsphase widerstehen. Stochastische Ereignisse, z. B. Gewalt- oder Dauerbrüche, dürfen die zuverlässige Funktion nicht beeinträchtigen. Beschädigungen müssen sich erkennen und leicht beseitigen lassen. Im Bild 5.5-35 sind einige, in der Praxis bewährte konstruktive Lösungen zur Arretierung beweglicher Schutzeinrichtungen zusammengefaßt.

nen sie zurückfallen könnten, nicht zu empfehlen, wohl aber zum Fixieren der geschlossenen Schutzeinrichtung. In der Schutzstellung, wird damit ein mögliches Klappern und Dröhnen verhindert, das erfahrungsgemäß so stört, daß es die Akzeptanz von Schutzeinrichtungen vermindert. Schutzeinrichtungen dürfen sich nach dem Lösen der Befestigungsmittel nicht in der Schutzstellung halten, um keinen sicheren Zustand in einer gefährlichen Situation vorzutäuschen. Auch bei Schutztüren muß der nicht ordnungsgemäß verschlossener Zustand erkennbar gemacht werden, z. B. durch eine Feder, die die Tür aufdrückt. Zuverlässige Arretierung in oberen Endlagen verhindert überraschendes Nachfedern und Zurückfallen geöffneter Schutzeinrichtungen und die damit verbundenen Gefährdungen. Verletzungen durch unkontrolliert zurückfallende oder gar zurückschlagende Schutzeinrichtungen sind nicht akzeptabel! Ein wichtiger Gesichtspunkt ist das einfache Handhaben und Lösen der Sperre beim Schließen der Schutzeinrichtung. Gasdruckfedern sind hierfür bewährte und in der Praxis erprobte Bauteile. Sie übernehmen zugleich mehrere Funktionen, z. B. das Aufbringen des Kraftschlusses für die Arretierung, Gewichtsentlastung und Führen der Bewegung beim Öffnen und Schließen der Schutzeinrichtung. Beanspruchungsgerecht ausgewählt und nach Herstellerangaben eingebaut, ermöglichen Gasdruckfedern Dank ihres physikalischen Prinzips einhändiges, kontrolliertes und bequemes Öffnen und

Zusammenfassung. Trennende Schutzeinrichtungen (Verkleidungen, Verdeckungen oder Umzäunungen) sind die ältesten Schutzeinrichtungen, die zur Unfallverhütung einegesetzt wurden. Aufgrund ihrer langen Entwicklungsgeschichte kommen sie einem Optimum ziemlich nahe. Trennende Schutzeinrichtungen wirken trotz ihres relativ einfachen Aufbaus immer dann besonders zuverlässig, wenn bei ihrer Gestaltung sicherheitstechnische und ergonomische Gesichtspunkte konsequent berücksichtigt und umgesetzt wurden. Sicherheitstechnische Aspekte bestimmen, wie wirkungsvoll trennende Schutzeinrichtungen ihre Schutzwirkung erfüllen. Vor allem ergonomische Aspekte sind es aber, die über die Akzeptanz dieser materiellen Barriere durch Beschäftigte entscheiden. Sind Schutzeinrichtungen in die Handhabung und Nutzung der Maschine so eingebunden, daß sie z. B. unnötige Handlungen erzwingen, Störungen im Arbeitsprozeß verursachen oder gar Produkte beschädigen, dürfen sich Konstrukteure nicht wundern, daß Maschinenbenutzer zur Selbstinitiative greifen und Schutzeinrichtungen manipulieren. Dieser durch Erfahrung gestützter Sachverhalt muß präventiv in Betracht gezogen werden, wenn bei der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung pflichtgemäß über vorhersehbaren Mißbrauch nachgedacht wird. Trennende Schutzeinrichtungen werden trotz Fortschritte der Steuerungstechnik und der Informationsverarbeitung in Zukunft von elektronischen Sicherungssystemen oder von Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion vollständig nicht verdrängt.

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

Bild 5.5-35 Arretierung der Endlagen beweglicher Schutzeinrichtungen (Fortsetzung S. 250)

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Sicherheitstechnik

Bild 5.5-35 Arretierung der Endlagen beweglicher Schutzeinrichtungen

5.5 Mittelbare Sicherheitstechnik

5.5.12 Abweisende Schutzeinrichtungen Eine Gefährdung ist auch dann verhindert, wenn Personen oder deren Körperteile kurz vor dem räumlichen und zeitlichen Zusammentreffen mit Gefahren aus der Gefahrenzone zwangsläufig (formschlüssig) entfernt oder abgewiesen, d. h. gesteuert von der Gefahr getrennt werden. Das ist das Wirkprinzip aller abweisenden Schutzeinrichtungen. Sie waren früher weit verbreitet, wurden aber im Laufe der Zeit durch wirkungsvollere Schutzsysteme ersetzt. Abweisende Schutzeinrichtungen, bei denen Personen z. B. über Seilzüge und Handfesseln kinematisch mit gefahrbringenden Werkzeugbewegungen gekoppelt waren, gehören mit Fug und Recht der Vergangenheit an, Zeilen 3 und 4 im Bild 5.5-36. An heutigen Maschinen ist der Einsatz abweisender Schutzeinrichtungen von untergeordneter Bedeutung. Ausnahmen sind wenige spezielle Anwendungen in der Papierverarbeitung (gesteuerte Finger- bzw. Handabweiser an Registerstanzmaschinen und Heftmaschinen, feststehende abweisende Umwehrungen an Anle-

Bild 5.5-36 Abweisende Schutzeinrichtungen (Fortsetzung S. 252)

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gern von Druckmaschinen) und als Anfahrschutz vor Rädern an Flurförderzeugen. Die Idee des zwangsläufigen gesteuerten räumlichen Trennens von Person und Gefahr ist aber an sich nicht prinzipiell abzulehnen. Sie fand sich im Insasseschutz in Personenkraftwagen der Firma Audi AG, im Personenrückhaltesystem procon/tenâ wieder, jedoch in kinematischer Umkehr des ursprünglichen Wirkprinzips, Zeile 8 im Bild 5.5-36. Bei einer Kollision wird nicht die gefährdete Person, sondern die potentielle Stoßstelle am Lenkrad aus dem Flugkreis der unkontrollierten Körperbewegung weggeschwenkt. Dazu wird die Relativbewegung des starren Motorblocks zu nachgiebigen Karosserie abgegriffen und zum Wegziehen der Lenksäule und Strammen des Rückhaltegurtes genutzt. Beim Airbag (Zeile 7 im Bild 5.5-36) weist im Falle einer Kollision das Luftkissen die gefährdeten Personen von der Stoßstelle am Lenkrad bzw. am Armaturenbrett zurück. Sein Wirkprinzip ist jedoch eine Kombination mittelbarer und unmittelbarer Maßnahmen (Abweisung und zielgerichtete Verformung).

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Sicherheitstechnik

Bild 5.5-36 Abweisende Schutzeinrichtungen

5.6 Verriegelungen und Zuhaltungen

5.6 Verriegelungen und Zuhaltungen Um mit Methoden der mittelbaren Sicherheitstechnik Menschen zu schützen, ist es oft notwendig, festgelegte Reihenfolgen im Ablauf bestimmter Tätigkeiten strikt einzuhalten, z. B. Herunterfahren gefahrdrohender Situationen nach den Öffnen einer Schutzeinrichtung oder Verhindern von Aktivitäten in eine gefahrdrohende Situation hinein. Um Zwangsläufigkeit zu bewirken, wurden funktionelle Kopplungen entwickelt, die in einer Abhängigkeitskette im Sinne logischer sequentieller Funktionen durch Freigeben oder Sperren bewirken, daß Sicherheitsfunktionen nur in einer vorbestimmten Reihenfolge ablaufen können. Sie werden physikalisch mit speicherfähigen Bauteilen realisiert und stellen eine zwangsläufige Abhängigkeit zwischen zwei wohlunterscheidbaren Anfangs- und Endzuständen her. Grundsätzlich muß dabei der letzte Ausgangszustand so lange erhalten bleiben, bis eine Situation oder ein Anfangszustand vorliegen, die den anderen stabilen Endzustand verlangen, [5.50].

5.6.1 Funktionelle Kopplungen Logische sequentielle Funktionen sind eine Grundvoraussetzungen für Aufbau und Gestaltung von Steuerungen und Prozeßabläufen. Sie müssen aber auch im Zusammenwirken zwischen Menschen und technischen Einrichtungen berücksichtigt werden. Um gefahrdrohenden Situationen entgegenzuwirken, sind für die Arbeitssicherheit u. a. folgende drei sequentiellen Funktionen bzw. Abläufe von Bedeutung: - Es muß verhindert werden, daß jemand in eine gefährliche Situation geraten kann, z. B. eine gefahrdrohende Bewegung erreichen kann (lock out). - Es muß gewährleistet sein, daß Operationen nur in vorgegebener Reihenfolge ablaufen, um z. B. unbeabsichtigte Betätigungen zu verhindern (interlock). - Es muß verhindert werden, daß Operationen vorzeitig unterbrochen werden (lock in). Diese funktionellen Kopplungen müssen je nach Gefährdung und Risiko fallweise in allen Systemen der Maschine verwirklicht werden, Bild 5.6-1. An trennenden Schutzeinrichtungen sind funktionelle Kopplungen von besonderer Bedeutung. Sie müssen zweierlei gewährleisten: Bild 5.6-1 Funktionelle Kopplungen in Maschinensystemen

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1. Bei geöffneten Schutzeinrichtungen dürfen keine gefahrbringenden Bewegungen, vor allem die des Dauerlaufes möglich sein. Maschinenbewegungen müssen entweder blockiert sein oder nur mit akzeptierten Risiken ablaufen. 2. Gefahrbringende Bewegungen des Dauerlaufes müssen unterbrochen sein, bevor sie Personen erreichen können. An trennenden Schutzeinrichtungen haben sich Verriegelungen, Verriegelungen mit Zuhaltungen (kurz Zuhaltungen genannt) und Verriegelungen mit Startfunktion als funktionelle Kopplungen durchgesetzt, Bild 5.6-2. Bei Verriegelungen (althochdeutsch rigil = Stange, Querholz) muß dem bewußten Öffnen der Schutzeinrichtung das Stoppen einer gefahrbringende Bewegungen hinter der Schutzeinrichtung folgen, dem gefahrlosen Zustand muß also erstmal eine bewußte Handlung vorausgehen. Bei Verriegelungen mit Zuhaltungen (spätmittelhochdeutsch zuohalten = geschlossen halten) müssen dagegen erst hinter der Schutzeinrichtung gefahrlose Zustände eingetreten sein, bevor sie sich öffnen läßt. Die notwendige Reihenfolge durchzuführender Operationen hängt jetzt nicht vom Willen der Maschinenarbeiter ab, sondern ist technisch durch Freigabe der Verrie-

Bild 5.6-2 Funktionelle Kopplungen an trennenden Schutzeinrichtungen

gelung erzwungen, sprich zugehalten. Dies ist dann notwendig, wenn bei hohen Risiken eine falsche Abfolge zu negativen Konsequenzen, Schäden oder Unfällen führen würde. Verriegelungen mit Startfunktion ermöglichen durch Schließen der Schutzeinrichtung gefahrbringende Situationen im Wirkbereich unmittelbar einzuleiten, unabhängig davon, nach welchem Modus (Verriegelung, Verriegelung mit Zuhaltung) die Schutzeinrichtung vorher geöffnet wurde. Im Bild 5.6-3 sind die wichtigsten Typen von Zuhaltungen zusammengefaßt, die im Laufe der Entwicklung der Sicherheitstechnik entstanden sind. Die ersten Zuhaltungen waren materielle Sperren, deren Baugruppen über einfache Mechanismen kinematisch gekoppelt waren und bestimmte Betätigungsfolgen erzwungen haben, z. B. durch Sperren oder Freigabe formschlüssiger Elemente zwischen Schutzeinrichtung und Bedienteilen. Später kamen Sperren auf, die bewußt so gestaltet waren, daß deren Öffnen eine bestimmte Zeitspanne beanspruchte, während der gefahrbringende Bewegungen abgeklungen waren. Geschah das früher z. B. durch Aufschrauben langer Gewindegänge ohne meßtechnische Überwachung, sind heute Zeitrelais oder aktive Zuhaltungen üblich, die erst nach registriertem Stillstand ein Öffnen der Schutzeinrichtung erlauben.

5.6 Verrigelungen und Zuhaltungen

Bild 5.6-3 Beispiele für Zuhaltungen

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Sicherheitstechnik

System gefangener Schlüssel. Weiterentwicklung mechanischer Zuhaltungen führte zu Einrichtungen mit sicherheitsgerichtetem Schlüsseltransfer. Das System arbeitet nach einem zwangsweisen und zuverlässigen mechanischem Wirkprinzip. Es basiert auf Zuhalteeinrichtungen mit Schlüsselwahlschaltern als Steuerelemente, die mit trennenden Schutzeinrichtungen oder Armaturen funktionell so gekoppelt sind, daß sie mit sog. "gefangenen" Schlüsseln deren Betätigungselemente freigeben oder blockieren. Während der Betätigungsabfolge kommen die Schlüssel aus dieser Einrichtung auf kurzem Wege und für kurze Zeit in Hände unterwiesener Personen. Um Betätigungen in richtiger Reihenfolge fortsetzen zu können, müssen codierte Schlüssel in vorgegebener Reihenfolge in die passenden Schließzylinder der Zuhaltungen eingesteckt und verrastet werden. Das System ist so ausgelegt, daß am Ende einer ganzen Abfolge kein freier Schlüssel übrig bleibt. Mit anderen Worten: Solange nur ein Schlüssel frei ist, läßt sich die Anlage nicht in Betrieb setzen. Bei diesen Zuhaltungen entfallen Verdrahtungen und elektrische Signale. Das System eignet sich für Schutzeinrichtungen mit seltenem Zugriff bzw. Zugang und für explosionsgefährdete Bereiche. Die für die jeweiligen Schaltelemente unikaten Schlüssel (mit individueller Schließung) sind je einem dazu passendem Schließzylinder in der Zuhalteeinrichtung und im Schlüsselwahlschalter zugeordnet. Die Schließung im Zylinder ist so ausgeführt, daß sich der Schlüssel nur in der sicherheitsrelevanten Stellung abziehen läßt. Zum Ablauf: Vorerst sind alle Schlüssel in den Schlössern gefangen, d. h. unlösbar mit bestimmten Bauteilen formschlüssig verbunden. Das Freiwerden eines gefangenen Schlüssels ist nur nach seiner Schließbewegung möglich. Schließen und Entnehmen eines Schlüssels ist nur möglich, wenn alle vorgegebenen Bedingungen, z. B. Stillstand der gefahrbringenden Bewegung durch Abschalten erreicht ist. Das setzt voraus, daß die Zeit zwischen dem Abschalten und dem Zugriff/Zugang zur Schutzeinrichtung größer ist als die Auslaufzeit der gefahrbringenden Bewegung hinter der Schutzeinrichtung. Diese Zeitspanne muß gleich bleiben. Ist das nicht der Fall, muß sich Freigabezeit im System einstellen lassen (Zugriffs- oder Zutrittsgeschwindigkeit 1,6 m/s) oder der Stillstand muß meßtechnisch überwacht werden. In der einfachsten Version funktioniert der Schlüsseltransfer wie folgt:

- Zum betriebsmäßigen Starten wird der Dauerlauf durch Drehen des Schlüssels im Schlüsselschalters in die Stellung, aus der er sich dann nicht mehr herausziehen läßt, eingeleitet. - Um den Dauerlauf zu unterbrechen, wird der Schlüssel im Schalter aus der nicht abziehbaren Stellung in die Abzugstellung umgeschaltet. Stromkreis wird durch zwangsweises Öffnen der Kontakte unterbrochen und der Schlüssel freigegeben. - Danach folgt der manueller Transfer des Schlüssels vom Schalter zur trennenden beweglichen Schutzeinrichtung durch den Maschinenarbeiter. - Durch Einführen und Drehen des Schlüssels im Schließzylinder in die nicht abziehbare Stellung wird die Zuhaltevorrichtung an der Schließkante der Schutzeinrichtung entsperrt. - Die Schutzeinrichtung kann geöffnet werden. - Mechanische Fehlschließsicherung im Zylinder blokkiert die Rückdrehung des Schlüssels bei geöffneter Schutzeinrichtung. - Nach dem Schließen der Schutzeinrichtung erfolgt ihre Versperrung durch erneutes Drehen des Schlüssels von der nicht abziehbaren Stellung in die Abzugstellung. - Wieder zum Schalter gebracht, wird der Schlüssel zum Wiedereinschalten des Dauerlaufs benutzt. Dazu wird aus der abziehbaren Stellung in die nicht abziehbare Stellung gedreht und ist wieder gefangen. Sollen mehrere sicherheitsrelevante Handlungen vollzogen werden, müssen Schlüssel-Verteilerboxen zwischengeschaltet werden. Das System der gefangener Schlüssel läßt sich im Vergleich zu elektrischen Zuhaltungen kostengünstiger aufbauen. Es läßt sich aber auch mit ihnen kombinieren, /5.11, 5.53/. Zeit- und drehzahlabhängige Zuhaltungen. Zeitabhängige Zuhaltungen, verwirklicht z. B. durch langandauernde Öffnungsprozeduren oder elektrische Zeitrelais, setzen kurze und stets gleichbleibende Nachlaufzeiten voraus. Werden gefahrbringende Bewegungen mit einer Meßstrecke überwacht, so ist nicht nur gewährleistet, daß sich die Zuhaltung erst nach dem Stillstand öffnen läßt, sondern auch, daß sich gefahrbringende Bewegungen im geöffneten Zustand nicht anfahren lassen. Je nach Ergebnis der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung kann es angezeigt sein, besondere steuerungstechnische Maßnahmen vorzusehen, z. B.

5.6 Verrigelungen und Zuhaltungen

einen diversitär redundanten Aufbau der Signalflußkette. Viele empfinden Zuhaltungen mit ihren zwangsläufigen Funktionen während des normalen Produktionsablaufs besonders lästig. Schon deshalb müssen sie zuverlässig funktionieren, ohne nachfolgende Prozeßstörungen zu verursachen. Vor allem aber müssen sie erlaubte Handlungen von illegitimen Übertretungen für jeden unterscheidbar machen.

5.6.2 Verriegelung und Zuhaltung trennender Schutzeinrichtungen Trennende Schutzeinrichtungen bilden in ihrer Schutzstellung räumlich eine materielle Barriere zwischen Personen und Gefahrensituationen. Die Erfahrung zeigt, daß trotz aller Beteuerungen jede trennende Schutzeinrichtung mindestens einmal für unterschiedliche Zwecke geöffnet bzw. entfernt werden muß, Bild 5.6-4. Wenn Gefährdungsanalyse und Risikobewertung ergeben, daß Schutzeinrichtungen nur für Wartungs- oder Reparaturarbeiten, also für Arbeiten, die mit Werkzeugen durchgeführt werden oder einen Montagevorgang bedeuten, geöffnet werden müssen, reicht es aus, Schutzeinrichtungen mit dem Maschinengestell so zu verbinden, daß sie sich auch nur mit Werkzeugen lösen oder schließen lassen. Trotz der primären konstruktiven Zielsetzung, Eingriffe in Gefahrstellen entbehrlich zu machen oder höchstens im Stillstand zuzulassen, sind nicht selten Tätigkeiten innerhalb des mit trennenden Schutzeinrichtungen gesicherten Wirkbereichs notwendig. Es handelt sich z. B. um Entstör-, Justier-, Reinigungs-, Rüst- bzw. Wartungsarbeiten, die sich nur bei laufender Maschine oder bewegter Materialbahn durchführen lassen bzw. aus unmittelbarer Nähe beobachtet werden müssen. Müssen Schutzeinrichtungen, betriebsmäßig oder häufig, z. B. innerhalb einer Arbeitsschicht mindestens einmal geöffnet werden, müssen sie sich ohne Werkzeuge leicht handhaben und unkompliziert öffnen und schließen lassen. Das Öffnen von Schutzeinrichtungen muß mit gefahrbringenden Situationen funktionell verknüpft sein: Spätestens beim Öffnen muß die gefährliche Situation beendet sein. Im geöffneten Zustand dürfen vorerst z. B. keine gefahrbringende Bewegungen mehr ablaufen noch sich neue Bewegungen einleiten lassen. Unterbrechen gefahrbringender Situationen mit anschließender Aufhebung der Verriegelung der Schutz-

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einrichtung kann auch durch bewußtes Betätigen eines Bedienteils eingeleitet werden, Bild 5.6-5. Das Bedienteil mit nur zwei wohl unterscheidbaren Schaltstellungen muß so ausgeführt sein, daß die gewählte Schaltstellung unmittelbar ersichtlich ist. Darüber hinaus ist es nützlich, wenn der Sonderbetrieb durch Aufleuchten eines Leuchtmelders signalisiert wird. Bewußtes Aufheben der Schutzwirkung einer Schutzeinrichtung darf nur für einen, vom Schaltpult aus oder dem von der geöffneten Schutzeinrichtung aus übersehbaren Bereich der Maschine oder Anlage möglich sein. Sonst kann es passieren, daß zwar derjenige, der die Schutzwirkung bewußt aufgehoben hat, die Maschine unter besonderen Bedingungen mit akzeptierten Risiko weiterrücken kann, ein Arbeitskollege, der unbemerkt eine andere, ebenfalls wirkungslose Schutzeinrichtung geöffnet hat, sich der vollen Gefahr aller jetzt erreichbaren oder zugänglichen Gefahrensituationen aussetzt.

Bild 5.6-4 Öffnungsmodalitäten an Schutzeinrichtungen

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Öffnen der Schutzeinrichtungen muß mit gefahrbringenden Bewegungen des Dauerlaufs funktionell gekoppelt, d. h. verriegelt oder zugehalten sein. Im geöffneten Zustand ist somit erstmals keine gefahrbringende Bewegung möglich. Ist jedoch die Kopplung so konzipiert, daß nach dem Öffnen der Schutzeinrichtung und nachfolgendem zwangsläufigen Stoppen der Maschine sie sich überhaupt nicht mehr weiterrücken läßt, erhöht

das die Wahrscheinlichkeit gefährlicher Improvisationen oder provoziert gar Manipulationen bzw. ein anderes sicherheitswidriges Verhalten, da die Betroffenen sonst ihre Arbeitsaufgabe bei stehender Maschine nicht durchführen können. Daher ist es sinnvoller, mit abgestuften sicherheitstechnischen Maßnahmen vorab dafür zu sorgen, daß die notwendigen Tätigkeiten mit einem vertretbaren und akzeptierten Restrisiko durchgeführt werden können. Einzelheiten dazu finden Sie im Abschnitt 5.6.4.

5.6.3 Aufbau von Verriegelungen und Zuhaltungen Funktionelle Kopplungen zwischen Öffnungszustand der Schutzeinrichtung und gefahrbringenden Situationen lassen sich in Abhängigkeit vom Risiko, das mit dem Öffnen oder mit dem geöffneten Zustand der Schutzeinrichtung verbunden ist, mit Verriegelungen, mit Zuhaltung und Verriegelungen mit Startfunktion unterteilen, Bild 5.6-6.

Bild 5.6-5 Verriegelungskonzept für Schutzeinrichtungen

Verriegelungen. Verriegelungen stellen zwischen dem Öffnungszustand trennenden Schutzeinrichtungen und gefahrbringenden Situationen eine offene Signalflußkette her: Vor Beginn gefahrbringender Situationen müssen trennende Schutzeinrichtungen zwangsläufig wirken, gefahrdrohende Situationen müssen unerreichbar sein. Während gefahrbringender Situationen muß die Schutzwirkung zwangsläufig aufrechtgehalten bleiben. Öffnen der Schutzeinrichtung muß gefahrbringende Situationen beenden. Als Signalgeber, die das Öffnen der Schutzeinrichtung in ein elektrisches Signal umsetzen, werden vornehmlich mechanisch betätigte Sicherheitsschalter oder berührungslos wirkende Sicherheits-Näherungsschalter benutzt. Die Signallaufzeit in der Steuerung, das Bremsverhalten des Antriebs, die räumliche Disposition der Schutzeinrichtung zu Gefahrstellen, Breiten der Spalte, durch die man gefahrbringende Situationen beim Öffnen erreichen könnte, sowie die Greifgeschwindigkeit müssen mit gefahrbringenden Situationen so abgestimmt sein, daß ihr Nachlauf innerhalb der Zeitspanne beendet ist, die zum vollständigen Öffnen der Schutzeinrichtung notwendig ist und in der die nachlaufende gefahrdrohenden Bewegungen noch erreichbar wären. Spaltweite e, die Sicherheitsabstand sr sowie Nachlaufzeit müssen daher so aufeinander abgestimmt sein, daß die noch aktiven Gefahrstellen nicht erreicht werden können, Bild 5.6-7.

5.6 Verrigelungen und Zuhaltungen

Bild 5.6-6 Ablauffolge bei verriegelten Schutzeinrichtungen mit Zuhaltung und mit Startfunktion

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Sicherheitsschalter mechanisch freigegeben wird. Für Zuhaltungen sind nur Sicherheitsschalter zu vertreten, in die sowohl die Sperreinrichtung als auch die Stellungsüberwachung so integriert sind, daß zwischen ihnen eine zwangsläufig wirkende mechanische Abhängigkeit besteht. Zuhaltungen sind immer dann erforderlich, wenn nach dem Öffnen der Schutzeinrichtung noch Werkzeuge aufgrund hoher Antriebsenergie oder Massenträgheitsmomente länger nachlaufen würden, als das vollständige Öffnen der Schutzeinrichtung dauern würde und die gefahrdrohende Situation mit einem hohen Risiko für das Personal verbunden wäre. Einsatz von Zuhaltungen ist aber auch sinnvoll bei eingezäunten automatisierten Fertigungseinrichtungen, um ungewolltes Anhalten ablaufender Fertigungstakte durch zufälliges oder irrtümliches Öffnen einer einfach verriegelten Schutztür zu verhindern. Zuhaltungen vermeiden solche unnötige aber kostentreibende Unterbrechungen und erhöhen somit die Verfügbarkeit der Anlage. Je nach dem, wie die Sperreinrichtung betätigt wird, unterscheidet man zwischen magnetkraftbetätigten und federkraftbetätigten Zuhaltungen, Bild 5.6-8

Bild 5.6-7 Öffnungsweiten und Sicherheitsabstände an verriegelten Schutzeinrichtungen

Lassen sich diese Grenzwerte nicht einhalten oder dauert der Nachlauf länger als 10 s, ist eine Verriegelung mit Zuhaltung erforderlich. Verriegelung mit Zuhaltung. Läßt sich die Schutzeinrichtung erst dann öffnen, wenn gefahrbringende Bewegungen zum Stillstand gekommen sind, spricht man von einer Verriegelung mit Zuhaltung, vereinfacht auch von einer Zuhaltung. Zugehaltene Schutzeinrichtungen funktionieren wie eine geschlossene Signalflußkette: Die Schutzeinrichtung befindet sich vorerst in Schutzposition. Sicherheitsschalter überwachen die Stellung der Schutzeinrichtung. Die Sperreinrichtung (Riegel), als letztes Glied der Signalflußkette, fixiert formschlüssig die Schutzeinrichtung in ihrer Schutzstellung. Die Stellungsüberwachung der Sperreinrichtung prüft den Zustand ´verriegelt´ oder ´entriegelt´. Ein Öffnen der Zuhaltung setzt voraus, daß der Stillstand gefahrbringender Situationen von der Steuerung eingeleitet, von ihren Sensoren zuverlässig erkannt und die Öffnungsmöglichkeit durch Ansteuern der Sperreinrichtung der

Federkraftbetätigte Zuhaltungen. Sie funktionieren nach dem Ruhestromprinzip. Im stromlosen Zustand, d. h. auch bei Stromausfall, ist der Riegel durch die Federkraft gesperrt und öffnet sich erst durch ein Stromsignal. Die Magnetkraft der bestromten Spule zieht dann den Riegel gegen die Federkraft in eine instabile Position, entsperrt die Zuhaltung und die Schutzeinrichtung läßt sich öffnen. Bei Stromunterbrechung durch Ausschalten oder Ausfall rastet der Riegel wieder selbsttätig ein. Das System fällt daher immer zur sicheren Seite, auch bei ungewollter Stromunterbrechung. Bei federkraftbetätigter Zuhaltung läßt sich eine geöffnete Schutzeinrichtung im stromlosen Zustand weder schließen noch sperren, eine geschlossene Schutzeinrichtung läßt sich ohne Stromzufuhr weder entsperren noch öffnen. Federkraftbetätigte Zuhaltungen sollen bevorzugt für Personenschutzfunktionen eingesetzt werden (s. DIN EN 1088). Magnetkraftbetätigte Zuhaltungen. Sie funktionieren nach dem Arbeitsstromprinzip. Im stromlosen Zustand ist der Riegel durch die Federkraft entsperrt, die Schutzeinrichtung läßt sich öffnen. Nach dem Schließen des Stromkreises bringen Magnetkräfte den Riegel gegen die Feder in Sperrstellung, die Schutzeinrichtung ist gesperrt. Der Riegel verharrt in der Sperrstel-

5.6 Verrigelungen und Zuhaltungen

Bild 5.6-8 Prinzipieller Aufbau von Zuhaltungen

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lung, solange die Spule bestromt ist. Das Sperren der Schutzeinrichtung kann erst erfolgen, wenn die Schutzeinrichtung vorher im Sinne einer Anlauftestung geöffnet wurde. Der wesentliche Nachteil besteht darin, daß bei Stromausfall die Zuhaltung öffnet und Gefahrbereiche zugänglich macht. Das kann zu unsicheren Zuständen führen. Magnetkraftbetätigte Zuhaltungen sollen daher bevorzugt für Maschinenschutzfunktion und nur in begründeten Ausnahmefällen für Personenschutzfunktionen eingesetzt werden. Manuelles Entsperren. Je nach Ergebnis der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung muß für jedes

Zuhaltungsprinzip und bestimmte Situationen ein manuelles Entsperren der Zuhaltung vor Ort vorgesehen sein: einmal mit Werkzeug (Hilfsentriegelung im Versagensfall der Zuhaltung) bzw. ohne Werkzeug (Notbzw. Fluchtentsperrung im Gefahrenfall, wenn zugehaltene Schalter auf der anderen Seite einer Umzäunung, in begehbaren Räumen oder Maschineninnenräumen eingebaut sind), Bild 5.6-9. Nach einem Betätigen der Not-Entsperrung sollte sich der Normalzustand nur mit einem merklichen Aufwand wiederherstellen lassen, der mit einer kleinen Reparatur vergleichbar ist. Mißbräuchen der Hilfsentriegelungen kann psychologisch mit Plombierungen entgegengewirkt werden.

Bild 5.6-9 Entsperren von Zuhaltungen /5.11/

5.6 Verrigelungen und Zuhaltungen

Gestaltung von Zuhaltungen. In der Praxis treten beim Umgang mit Zuhaltungen oft Probleme auf, die sich auf vermeidbare Unzulänglichkeiten in der Konstruktion oder bei der Montage zurückführen lassen. Gestaltungsmängel können einerseits die Verfügbarkeit gesicherter Anlagen beeinträchtigen, andererseits aber auch die Akzeptanz der Schutzmaßnahme in Frage stellen. Im Bild 5.6-10 sind wichtige Gestaltungsgesichtspunkte zusammengefaßt. Neben elektrischen Zuhaltungen trifft man in der Praxis auch anders aufgebaute Systeme an. Sie lassen sich gerätetechnisch mit formschlüssigen Sperrsystemen oder mit Sicherheitsschaltern mit Stellungsüberwachung verwirklichen, Bild 5.6-11. Verriegelung mit Startfunktion. Bei den obigen Verriegelungsmaßnahmen darf die gefahrbringende Bewegung nach dem Schließen der vorher geöffneten trennenden Schutzeinrichtung nicht anlaufen, wohl aber bei Verriegelungen mit Startfunktion.. Schließen der Schutzeinrichtung bewirkt ein Anlaufen der Maschine unabhängig davon, ob vorher das Öffnen im Sinne einer Verriegelung oder Zuhaltung erfolgte. Diesen Modus läßt zwar die EG-Maschinenrichtlinie vorerst nicht zu, dennoch können Produktnormen (CNormen) ein Ingangsetzen des Arbeitszyklus durch Schließen einer trennender Schutzeinrichtung regeln, indem sie zusätzliche Schutzmaßnahmen verlangen, die alle Risiken aufheben, die durch den Anlauf entstehen.

5.6.4 Arbeiten bei geöffneten Schutzeinrichtungen Die EG-Maschinenrichtlinie erlaubt mit dem Vorgehen, zuerst Gefährdungsanalysen und Risikobewertungen durchzuführen und aus den Ergebnissen abgestufte Konstruktionsmaßnahmen zur Gefahrenabwendung herzuleiten, das Arbeiten an geöffneten Schutzeinrichtungen als Sonderbetriebsart sicher, d. h. mit akzeptierten Restrisiken, zu gestalten und diese Tätigkeiten zugleich auf eine legale Basis zu stellen, d. h. konform mit geltenden Sicherheitsvorschriften durchzuführen. Grundsätzlich dürfen sich Betroffene bei diesen Tätigkeiten nur vertretbaren und akzeptierten Risiken aussetzen, die allerdings von den Risiken des Normalbetriebs, d. h. des Betriebs bei geschlossenen Schutzeinrichtungen, abweichen dürfen. Deshalb müssen für alle Tätigkeiten des Sonderbetriebs, die nur bei geöffneten Schutzeinrichtungen möglich sind, vorab Risikobewertungen durchgeführt werden, in denen redlich für

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jede Gefährdung die mögliche Verletzungsschwere (Schadensausmaß), die Eintrittswahrscheinlichkeit und Abwehrmöglichkeiten geklärt werden. Um aus dem Ergebnis unter Berücksichtigung verfahrenstechnischer oder antriebstechnischer Randbedingungen sicherheitstechnische Maßnahmen herzuleiten, ist es opportun, vergleichbare Risiken inner- oder außerhalb der Branche heranzuziehen und die dort getroffenen Sicherheitsmaßnahmen auf ihre Anwendbarkeit zu prüfen. Beispiel: Beim Herstellen großvolumiger Werkzeuge für die Blechumformung auf Pressenstraßen in einem vollständig eingehausten Bearbeitungszentrum durch Hochgeschwindigkeitsfräsen (Spindeldrehfrequenzen im Normalbetrieb bis zu 35 000 1/min, Vorschubgeschwindigkeiten bis zu 30 m/min) müssen sich Facharbeiter trotz akustischer und fernsehtechnischer Überwachung des Zerspanungsprozesses kurzzeitig für besondere, aber notwendige Tätigkeiten in den mit verriegelten trennenden Schutzeinrichtungen gesicherten Wirkbereich der Maschine begeben, um z. B. manuell geführtes Ankratzen oder Antasten des Fräsers in Radien oder Hohlkehlen unmittelbar überwachen zu können. Beim Festlegen kinematischer Parameter der dazu notwendigen Maschinenbewegungen (Spindeldrehfrequenzen max. 6 000 1/min, Vorschubwerte max. 2 m/ min) hat man sich an Gefährdungen orientiert, die auch an konventionellen Fräsmaschinen vorkommen, mit denen Facharbeiter vertraut sind und daher für sie ein vertretbares Risiko bedeuten. Andere, nichtspezifische Gefährdungen des begehbaren Wirkbereichs, wurden konsequent eliminiert, z. B. Stolper- und Sturzstellen durch Beseitigung von Zerklüftungen innerhalb des Wirkbereiches der Fräsmaschine und durch sichere Zugänge, [5.51]. Die DIN EN 1010 "Sicherheitstechnische Anforderungen an Konstruktion und Bau von Druck- und Papierverarbeitenden Maschinen" legt als eine der wenigen C-Normen für Sonderbetriebsarten bei geöffneten Schutzeinrichtungen ein abgestuftes Bündel von Maßnahmen der dreistufigen Sicherheitstechnik mit verbindlicher Reihenfolge fest, Bild 5.6-12. Maßnahmen der unmittelbaren Sicherheitstechnik zielen dort auf die Begrenzung der in den Gefahrstellen wirksamen Energien, z. B. durch Reduzierung der Drehfrequenz bzw. der Geschwindigkeit oder durch Wegbegrenzung, s. a. Abschnitt 5.8.1. Maschinenbewegungen mit sicher reduzierter Geschwindigkeit werden bewußt eingeleitet oder unterbrochen durch Betätigen von Schaltern ohne Selbsthaltung (Tippbetrieb). Sicher reduzierte Geschwindigkeit

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Bild 5.6-10 Gestaltungsregeln für elektromechanische Zuhaltungen an trennenden Schutzeinrichtungen /5.49/

5.6 Verrigelungen und Zuhaltungen

Bild 5.6-11 Bauarten von Zuhaltungen an trennenden Schutzeinrichtungen

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Bild 5.6-12 Sicherungsmaßnahmen für Arbeiten bei geöffneten trennenden Schutzeinrichtungen nach DIN EN 1010

5.6 Verrigelungen und Zuhaltungen

im Sinne dieser Norm ist eine Geschwindigkeit, bei der zu vertreten ist, daß sich Personen rechtzeitig und sicher Gefährdungen entziehen können. Das Konzept der sicher reduzierten Geschwindigkeit funktioniert jedoch bei Einzug- oder Auflaufstellen nicht. Maßnahmen der mittelbaren Sicherheitstechnik sichern mit ortsbindenden Schutzeinrichtungen, wie z. B. Zweihandschaltungen oder Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion, wie z. B. Schaltleisten vor gefahrbringenden Bewegungen an erreichbaren bzw. zugänglichen Gefahrstellen. Wertigkeit, Rang und die bei der Anwendung einzuhaltende Reihenfolge ergeben sich aus verfahrens- und antriebstechnischen Randbedingungen, wobei immer die höherwertige Maßnahme umzusetzen ist. Alle sicherheitsrelevanten Bauteile von Steuerungen, die in die sichere Ausführung der Sonderbetriebsarten eingebunden sind, z. B. elektrische Verriegelungskreise, Not-Aus-Schaltkreise, Weg- und Geschwindigkeitsbegrenzung im Tippbetrieb usw. müssen besonderen Anforderungen, z. B. den Sicherheitskategorien nach DIN EN 954-1 genügen, damit stochastische Bauteilausfälle ihre Sicherheitsfunktion nicht beeinträchtigen. Ungeachtet umgesetzter Konstruktionsmaßnahmen müssen Hersteller ihrer Informationspflicht nachkommen. Vor allem müssen sie in Betriebsanleitungen alle Modalitäten für die sichere Durchführung der Sonderbetriebsarten verbindlich festlegen. Dieses Vorgehen ist unter Berücksichtigung spezifischer Besonderheiten auch auf andere Branchen übertragbar, zumindest auf solche, in denen bahn- oder bogenförmiges Material bearbeitet wird. Wegen unterschiedlicher Randbedingungen, Gepflogenheiten und Einstellungen zu Risiken sind aber andere Prioritäten möglich.

5.6.5 Akzeptanz und Manipulation verriegelter Schutzeinrichtungen Umgehen und Manipulation von Verriegelungen: Ein Sachverhalt, der oft tabuisiert wird. Eigentlich unverständlich, da es ohne negative Rückmeldungen keine positiven Änderungen in der Konstruktion geben kann. Lebensnah betrachtet, muß bei Gefährdungsanalysen, Risikobewertungen und beim Gestalten der Steuerung auch die Möglichkeit bzw. die Wahrscheinlichkeit von Manipulationen getroffener Sicherheitsmaßnahmen einbezogen werden. Die Dunkelziffer solcher Manipulationen ist wesentlich höher als dies Unfallzahlen und zufällige Entdeckungen bei Betriebsbesich-

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tigungen suggerieren. Es bedeutet meistens keinen wesentlich höheren konstruktiven Aufwand, Verriegelungen so zu gestalten, daß sie sich nicht mit einfachen, allgemein zugänglichen Mitteln umgehen oder manipulieren lassen, wie z. B. mit Drahtstücken, Flaschenöffnern, Kabelbindern, Klebestreifen, metallisierten Folien, Münzen, Nägeln, Schraubendrehern, Taschenmessern, Zangen aber auch mit Werkzeugen, die für die bestimmungsgemäße Verwendung der Maschine benötigt werden. Konstrukteure dürfen jedoch weder die technische Intelligenz noch die Kreativität der Maschinenbenutzer unterschätzen, die sie beim bewußten Umgehen von Verriegelungen offenbaren: Sie fängt mit plumpen, aber wirkungsvollen Eingriffen in die mechanischen Teile der Signalflußkette oder mit kunstvoll nachgefeilten Betätigern von Sicherheitsschaltern der Kategorie 2 an, geht über schwer erkennbares Lösen formschlüssiger Welle/Naben-Verbindungen am Schaltnocken weiter und reicht bis zu raffiniert herbeigeführten Leitungs- und Querschlüssen oder zu getarnten und sorgfältig versteckten, aber schnell zugänglichen Überbrückungsschaltern in Öffner-Schließer-Kombination in der Verbindungsleitung und Sicherheitsschalter. Rechtlich betrachtet, sind diese Eingriffe mindestens als grobe Fahrlässigkeit zu werten. Es kann aber noch schlimmer kommen: Manchmal bezahlt der Erfinder für seine, leider fehlgeleitete, Kreativität mit dem Leben. Die Aufgabe, mögliche Manipulationen vorauszudenken, ist widersprüchlich: Unbescholtene Konstrukteure sollen die Phantasie und den Tatendrang der zwar oft unter Druck stehenden aber zugleich mit reichlich Zeit zum Nachdenken ausgestatteten Maschinenarbeiter nachvollziehen und gewonnene Erkenntnisse in ihren Konstruktionen unter den heute üblichen kurzen Zeitvorgaben in manipulationsfeste Maßnahmen umsetzen. Der erste Teil dieser Herausforderung läßt sich erfahrungsgemäß mit vertretbarem Aufwand und ausreichender Erfolgsquote vorab durch systematische Fehlersuche an Hand von Funktionsstrukturen bzw. Signalflußketten meistern, Bild 5.6-13. Den zweiten Teil der Aufgabe, Manipulationsversuchen entgegen zu wirken, müssen Konstrukteure mit ihren Methoden lösen, wie jede andere Konstruktionsaufgabe auch. Aber: Manipulationen geschehen selten aus freien Stücken, sondern deuten auf nicht optimale Maschinen- bzw. Bedienungskonzepte hin. Mit sicherheits-

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widrigen Handlungen ist immer dann zu rechnen, wenn - Arbeitsabläufe Handlungen abverlangen, die sich nicht positiv auf Arbeitsergebnisse auswirken - Arbeitsabläufe zu ständigen Wiederholungen immer gleicher Arbeitsschritte zwingen oder wenn das Erreichen angestrebter Arbeitsziele immer wieder neuer Anläufe bedarf - Schutzeinrichtungen die für die Tätigkeit notwendigen Seh- und Bewegungsräume einschränken - Unterbrechen der Arbeitsabläufe durch Schutzeinrichtungen zwar lokalen Schutz bewirkt aber in

angrenzenden Bereichen Störungen verursacht oder aufwendiges Wiederanfahren der Anlage nach sich zieht. - Wenn Schutzeinrichtungen die zum erfolgreichen Arbeiten notwenige visuelle oder auditive Rückkopplung erschwerenoder gar unterbinden - Fehlersuche und Entstören bei geöffneten Schutzeinrichtungen unmöglich ist

Mit anderen Worten: Mit Manipulationen muß man immer dann rechnen, wenn eingeschränkte Maschinenfunktionen oder unzumutbare Erschwernissen, die

Bild 5.6-13 In der Praxis beobachtete Manipulationen an verriegelten Schutzeinrichtungen

5.7 Sicherheitsschalter

Maschinenbenutzer zum "Nachbessern" von Schutzeinrichtungen verleiten oder gar zwingen. Solche Maschinen sind nicht konform mit EG-Maschinenrichtlinie. Denn die verlangt, daß Maschinen so zu konzipieren sind, daß eine nicht ordnungsgemäße Verwendung verhindert wird, falls diese ein Risiko mit sich bringt. Hersteller müssen demnach Schutzmaßnahmen so gestalten, daß bei tolerierten und akzeptierten Restrisiken sowohl Funktionsfähigkeit als auch Benutzerfreundlichkeit der Maschine gewährleistet bleiben: zukünftige Manipulationsversuche vorausdenken, ihnen mit Konstruktionsmaßnahmen entgegenwirken und zugleich Handhabung der Maschinen zu verbessern. Hersteller sind demnach dreifach in der Pflicht: 1. Gründe und Anreize für Manipulationen vorwegnehmen und Umgehen von Verriegelungen präventiv verhindern durch zu Ende gedachte Bedienungsund Sicherheitskonzepte der Maschinen . 2. Manipulationen konstruktiv erschweren, z. B. durch unzugänglichen Einbau von Sicherheitsschaltern, Verwenden von Scharnierschaltern, Befestigung der Sicherheitsschalter und deren Betätiger mit Schrauben, die sich zwar einschrauben aber nicht mehr lösen lassen usw. 3. Unzulänglichkeiten systematisch aufdecken und beseitigen durch konsequente Produktbeobachtung bei allen Betreibern (Berichte der Kundendienstmonteure und Ersatzteillieferungen sind da manchmal sehr aufschlußreich!). Aber auch der Auftraggeber kann Manipulationen entgegenwirken, indem er ein Pflichtenheft mit redlichen Anforderungen zusammen mit dem Maschinenhersteller erstellt und auch offen über Störungen und Unzulänglichkeiten des Prozesses spricht und diese Sachverhalte dokumentiert. Nochmals: Schutzeinrichtungen, auch verriegelte, werden immer dann bereitwillig angenommen und nicht manipuliert, wenn sie Arbeitsabläufe nicht behindern, sondern unterstützen oder vereinfachen! Fehler im Sicherheitskonzept, die zu Manipulationen an Schutzeinrichtungen zwingen, sind dagegen "echte" Konstruktionsfehler, für die Maschinenhersteller u. U. haften müssen. Sicherheitstechnische Lösungen mit tolerierten Restrisiken müssen deshalb auch für das Rüsten, Testen, Entstören und für die Fehlersuche verwirklicht sein, [5.52].

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5.7 Sicherheitsschalter Betriebsmäßiges Öffnen von Schutzeinrichtung muß gefahrbringende Situationen zuverlässig beenden. Als Signalgeber, die das Öffnen der Schutzeinrichtungen in elektrische Signale umsetzen, werden vornehmlich Sicherheitsschalter benutzt. Werden Schutzeinrichtungen selten geöffnet, lassen sich zwar diese Signale auch mit Steckvorrichtungen, mit denen sich Leitungen reversibel unterbrechen lassen, erzeugen. Für häufiges Öffnen sind jedoch kontaktbehaftete elektromechanische oder berührungslos wirkende kontaktlose Schalter unabdingbar. Sicherheitsschalter (auch Positionsschalter mit Sicherheitsfunktion bzw. mit Personenschutzfunktion, Positionsgeber, Wegfühler genannt) sind eines der wichtigsten Bauteile zum Schutz von Personen bei geöffneten trennenden Schutzeinrichtungen. Sicherheitsschalter überwachen, ob Schutzeinrichtungen in Schutzfunktion sind oder nicht. Sie sind das Bindeglied zwischen Schutzeinrichtung und Maschinen-steuerung. Sie wandeln die an die Parameter der Bewegung der Schutzeinrichtung (Drehwinkel, Verschiebeweg) gebundene Information in steuerungskonforme elektrische Signale. Die Maschinensteuerung muß sie so weiterverarbeiten, daß gefahrbringende Situationen zuverlässig und rechtzeitig unterbrochen werden.

5.7.1 Elektromechanische Sicherheitsschalter Elektromechanisch wirkende Sicherheitsschalter unterbrechen mit ihren Kontakten Stromkreise. Der sichere Arbeitsablauf an einer Maschine und die Sicherheit der an ihr Beschäftigten hängt wesentlich von der einwandfreien Funktion der Sicherheitsschalter ab. Sicherheitsschalter müssen deshalb gegenüber üblichen Grenztastern besonderen Anforderungen genügen, (DIN EN 60 204-1 ´Elektrische Ausrüstung von Maschinen; Allgemeine Anforderungen´, DIN EN 1088 ´Sicherheit von Maschinen; Verriegelungseinrichtungen mit und ohne Zuhaltung´ und DIN EN 60 947-5-1 ´Steuergeräte und Schaltelemente; Elektromechanische Steuergeräte´). Sie müssen u. a. folgende Konstruktionsmerkmale aufweisen: - zwangsläufiges und zuverlässiges mechanisches Trennen der Öffnungsschaltglieder, - sicheres Trennen auch im Fehlerfall, z. B. bei Federbruch oder verschweißten Kontakten. In der Richtung, in der die Zwangsläufigkeit erfolgt, dürfen

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keine federnden Teile wirken, - eine für den Anwendungsfall ausreichende Schutzart, mindestens IP 54, besser IP 67 über die gesamte Lebensdauer, - ausreichend dimensionierte Verbindungs- und Befestigungselemente, die während der Lebensdauer betriebsmäßigen Belastungen, wie Schaltkräften, Erschütterungen usw., standhalten, - Kontaktausführung: Wechsler mit zwangsläufig trennendem Öffner oder - zwangsläufig trennender Öffner mit zusätzlichem Schließer, Bild 5.7-1.

2. Schalter mit einem vom Hersteller entwickelten und mitgelieferten kompletten Betätigungssystem, das aus einem vom Schalter getrennten Betätiger und einem im Schaltergehäuse integrierten Mechanismus besteht (Sicherheitsschalter der Kategorie 2), Bild 5.7-2 und 5.7-3.

Bild 5.7-2 Arten von Sicherheitsschaltern

Bild 5.7-1 Schaltablauf

Es werden zwei Arten von Sicherheitsschaltern unterschieden: 1. Schalter, die zur Erfüllung ihrer Funktion noch durch besonders gestaltete Stellglieder ergänzt werden müssen, sog. nockenbetätigte Sicherheitsschalter (im Bereich der Berufsgenossenschaften Sicherheitsschalter der Kategorie 1 genannt) und

Sicherheitsschalter der Kategorie 1. Sie haben, wie normale Grenztaster auch, einfache Betätigungselemente (Stößel, Hebel mit Rolle; Winkelhebel usw.). Erst zusätzliche, mit der Schutzeinrichtung verbundene Formstücke, wie Nocken oder Anfahrlineale mit Schrägen, aktivieren den Sicherheitsschalter. Sie müssen so gestaltet und montiert sein, daß die Bewegung der Schutzeinrichtung zuverlässig unter Einhaltung der vom Hersteller vorgegebenen Schaltbedingungen eine Hubbewegung im Kontaktraum des Schalters erzeugt die die Kontakte zwangsläufig trennt und über den ganzen Bewegungsbereich der Schutzeinrichtung auch getrennt hält. Schaltnocken und Schaltlineale müssen vom Anwender hergestellt werden und bedeuten immer einen zusätzlichen Konstruktions- und Kostenaufwand. An schwenk- und klappbaren Schutzeinrichtungen haben sich Kurvenscheiben, die mit der Drehachse der Schutzeinrichtung form- oder stoffschlüssig verbunden sind, als Schaltelemente bewährt. Ihr Umfang ist an einer bestimmten Stelle ausgespart, in die das Betätigungselement des Schalters hineinragt. Bei geschlossener Schutzeinrichtung befindet sich das Betätigungselement des Sicherheitsschalters in der Aussparung. Beim Öffnen der Schutzeinrichtung dreht sich die Kurvenscheibe und drückt über die eingearbeiteten Schrägen das Betätigungselement in den Sicherheits-

5.7 Sicherheitsschalter

Bild 5.7-3 Grundtypen der Sicherheitsschalter

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schalter hinein. Kontakte öffnen sich zwangsläufig. Zugleich hindert der zylindrische Teil der Kurvenscheibe das Betätigungselement in die Kontaktstellung zurückzukehren. Die gleiche Funktion haben Anfahrlineale an verschiebbaren Schutzeinrichtungen, Bild 5.7-4. Sicherheitsschalter mit Rollenhebel vertragen meistens höhere Anfahrgeschwindigkeiten und sind weniger schmutzempfindlich. Sicherheitsschalter mit Stößelbetätigung (Kuppelstößel, Dachstößel) erfordern niedrigere Anfahrgeschwindigkeiten, haben jedoch eine geringere Anzahl mechanischer Bauteile (Versagen wegen Bauteilausfällen ist unwahrscheinlicher!) und erlauben den Schaltpunkt in engeren Grenzen zu halten. Abmessungen der Gehäuse und der Stößel sind in den Normen DIN EN 50 041 und DIN EN 50 047 geregelt. Sicherheitsschalter der Kategorie 2. Sie benötigen keine zusätzliche, selbst anzufertigende Teile. Hersteller liefern den kompletten Sicherheitsschalter samt Betätigungssystem, das ein funktionelles Bestandteil des Sicherheitsschalters ist. Entweder ist es im Schalter integriert oder als getrennter Betätiger ausgeführt. Der Betätiger wird an der beweglichen Schutzeinrichtung, der Schalter am festen Teil der Maschine befestigt. Bereits bei kleinen Öffnungsspalten im Bereich von Millimetern spricht der Schalter an. Bei Sicherheitsschaltern mit integriertem Betätiger verbindet kinematisch ein Mechanismus (Hebel, Kulisse) den Schalter mit der Schutzeinrichtung. Getrennte Betätiger sind meistens als formkodierte Schaltbügel, stifte oder -zungen ausgeführt. Sie sind fest mit der Schutzeinrichtung verbunden. Beim Schließen der Schutzeinrichtung tauchen sie in das Schaltergehäuse ein. Beim Öffnen werden sie aus dem Schaltergehäuse gezogen und lösen dabei über einen besonderen Mechanismus Schaltbewegungen aus. Der Schalter läßt sich nur mit diesem formkodierten Schaltbügel betätigen, da er wie ein Schlüssel wirkt. Schalterhersteller bieten inzwischen Betätiger mit mehrstufiger Kodierung an. Dem eigentlichen Schaltmechanismus ist dann eine Vielzahl von Nockenscheiben vorgelagert, die nur durch die ihnen entsprechende Kontur am Betätiger verdreht werden müssen, bevor sich die Schaltbewegung auslösen läßt.. Bei dreh- und schwenkbaren Schutzeinrichtungen dürfen bestimmte Eintauchradien nicht unterschritten werden. Für den Einbau in Nähe von Schließkanten wurden für Sicherheitsschalter der Kategorie 2 sog. Radiusbetätiger entwickelt, die auch kleine Betäti-

gungsradien erlauben. Es sind Bügel, die gegenüber ihrer Befestigungsplatte Schwenkbewegungen ausführen können. Federn halten die Bügel in ihrer Grundausrichtung. Der Gefahr, daß Betätiger von Schutzeinrichtungen abmontiert werden, um sie in den Schalter zu stecken und somit die Verriegelung zu manipulieren, läßt sich mit unlösbaren Verbindungselementen (Nieten) oder mit besonders gestalteten Einwegschrauben begegnen, die sich zwar mit gängigen Werkzeugen eindrehen, aber nicht mehr lösen lassen. Scharnier-Überwachungsschalter für Schutztüren oder Schutzklappen nehmen bei den Schaltern der Kategorie 2 eine Sonderstellung ein, Bild 5.7-5. Bei ihnen werden zwei Funktionen mit einer einzigen Baugruppe erreicht: Schwenkbewegung der Tür und deren Signalisierung dieser Bewegung. Die Baugruppe besteht aus einem Schalter (zwangsläufiger Öffner) und zwei Spritzgußelementen, die mit den Drehbändern des Scharniers verschraubt werden. Mechanisch ist sie so aufgebaut, daß ein Nocken, der mit dem beweglichen Band des Scharniers verbunden ist, beim Öffnen der Tür den Schalterstößel gegen die Stößelrückstellfeder drückt und zugleich die Kontakte öffnet. Beim Schließen der Tür schließt auch die Federkraft die Kontakte. Die Auslösung des Schaltsignals erfolgt bei ca. 5°, der gesamte Öffnungswinkel beträgt ca. 135°. Das Scharnier wird vorerst ohne Schalter am Türelement montiert und ist bereits voll funktionsfähig. Die Baugruppe kann anschließend problemlos aufgesetzt werden. Neben diesem Vorteil der einfachen Montage an allen gängigen Türholmen (stranggepreßte Leichtmetallprofile, Vierkantrohre) haben Scharnierschalter noch zwei sicherheitstechnische Vorteile: - Dank der kompakten Bauweise sind Zugriffe zur Betätigungsmechanik (Nocken, Stößel) und somit Manipulationen des Schalters mit einfachen Mitteln wesentlich erschwert. Ein weiteres Hemmnis sind Schrauben mit unterschiedlichen Köpfen, zu deren Lösen mehrere Werkzeuge gebraucht werden. - Mit diesen Schaltern läßt sich die Redundanz einer Türüberwachung viel einfacher gestalten, als mit zwei Schaltnocken für konventionelle Sicherheitsschalter, indem man das sowieso notwendige zweite Scharnier der Tür durch einen weiteren Scharnierschalter ergänzt. Der untere Schalter sollte gegen mechanische Beschädigungen, z. B. mit einer stabilen Verdeckung, geschützt sein.

5.7 Sicherheitsschalter

Bild 5.7-4 Einbaumöglichkeiten von Sicherheitsschaltern

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Bild 5.7-5 Scharnier-Überwachungsschalter /5.11/

In Scharnierüberwachungsschalter läßt sich zusätzlich eine mechanische federbelastete Wiederanlaufsperre integrieren. Beim Wieder-Schließen der Schutzeinrichtung werden die sicherheitsrelevanten Schalterkontakte mechanisch vorerst so lange mechanisch offen gehalten, bis ein kleiner Knopf bewußt betätigt und damit die Federmechanik entsperrt wird. Erst dann ist die Maschinensteuerung wieder betriebsbereit. Aufgrund vieler Vorteile setzen sich in der Praxis Sicherheitsschalter der Kategorie 2 immer mehr durch. Einbau von Sicherheitsschaltern. Ungünstiger Einbau kann bewirken, daß auch Sicherheitsschalter, die allen Anforderungen entsprechen, die vorgesehene Aufgabe nur unvollständig erfüllen, Bild 5.7-6. - Sicherheitsschalter müssen durch ihre Betätigungsart oder ihre funktionelle Einbindung in die Steuerung so gesichert sein, daß sie nicht einfach (z. B. mit Drahtstücken, Kabelbindern, Klebestreifen, Münzen usw.) umgangen werden können. - Sicherheitsschalter sind so einzubauen, daß sie einerseits gegen Verschmutzungen geschützt sind,

andererseits zum Justieren und Kontrollieren ohne größeren Aufwand zugänglich sind. - Sicherheitsschalter müssen zuverlässig mit dem Grundgestell verbunden sein (z. B. mit Schrauben, die sich zwar einschrauben aber nicht mehr aufschrauben lassen). Schaltergehäuse mit Langlöchern sollte nach der Montage verstiftet sein. - Sicherheitsschalter dürfen nicht zu mechanischen Anschlägen umfunktioniert werden. - Sicherheitsschalter müssen so angebracht sein, daß sie vor Schäden durch vorhersehbare Einflüsse geschützt sind. - Schaltschrägen der Kurvenscheiben oder der Anfahrlineale müssen den Schalterherstellerangaben entsprechen. Einerseits sind die Vorgaben für den Mindestöffnungsweg einzuhalten, andererseits muß schon beim spaltbreiten Öffnen der Schutzeinrichtung das Schalten erfolgen. - Dieser Schaltzustand muß über den ganzen Bewegungsbereich der Schutzeinrichtung erhalten bleiben. - Die Bewegungsbahnen der Nocken und der Schalterhebel sollten gemeinsame Tangenten haben. - Zuleitungen und Anschlüsse sind sorgfältig auszuzuführen; Leitungs- und Querschlüsse täuschen bei einfach geschalteten Öffnern eine nicht vorhandene Sicherheit vor! - Verbindung Nocke/Welle darf sich nicht lockern und nicht einfach lösen lassen; Welle und Verbindung müssen dauerfest sein. Anfahrlineale sind gegen unbefugtes Demontieren zu sichern. Anforderungen an Sicherheitsstromkreise. Die originäre Schutzwirkung der räumlichen Trennung von Menschen und Gefahren durch eine materielle Barriere wird bei verriegelten trennenden Schutzeinrichtungen durch Öffnen der Schutzeinrichtung aufgehoben. Nach dem Öffnen muß die Maschine vorerst einen definierten und durch die Risikobewertung begründeten gefahrlosen Zustand einnehmen. Das Rückstellen verriegelter Schutzeinrichtungen darf weder Maschinenbewegungen noch Betriebszustände einleiten, die zu einer Gefährdung führen. Ob sich bei geöffneten Schutzeinrichtung trotzdem Gefahren auf Menschen auswirken können, hängt allein davon ab, wie zuverlässig die mit der Verriegelung funktionell gekoppelte Steuerung ihre Sicherheitsfunktion erfüllt. Generell gilt: Je höher das Risiko, um so höher ist auch das Teilrisiko, das durch die ausgewählte Schutzmaßnahme zu beherrschen ist. An Steuerungen stellen sich unterschiedliche Anfor-

5.7 Sicherheitsschalter

Bild 5.7-6 Einbauregeln für Sicherheitsschalter (Fortsetzung S. 276)

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Sicherheitstechnik

Bild 5.7-6 Einbauregeln für Sicherheitsschalter

5.7 Sicherheitsschalter

derungen, von einfacher Einfehlersicherheit bis zur aufwendigen Selbstüberwachung. Aus sicherheitstechnischen und wirtschaftlichen Gründen muß das Ergebnis der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung die Auslegungsmodalitäten der Sicherheitsstromkreise gemäß der in der DIN EN 954-1 festgelegten fünf Kategorien bestimmen. Entscheidende Parameter bei der Risikobewertung sind Schwere möglicher Verletzungen, Häufigkeit mit der sich Menschen Gefahren aussetzen sowie Möglichkeiten, Gefahren zu erkennen oder sich ihnen zu entziehen, Bilder 5.7-7 und 5.7-8. Das Risiko ist ausschlaggebend für die sicherheitsgerechte Auslegung der Steuerung als Teil des Informationssystems der Maschine. Fehlerbetrachtungen. Bauelemente der Sicherheitsstromkreise können aufgrund von Fehlern ausfallen. Sie sind dann nicht mehr in der Lage, ihre bestimmungsgemäße Funktion zuverlässig auszuführen und beeinträchtigen dann die Sicherheit von Personen. Mit Fehlern muß gerechnet werden. Fehlerbetrachtungen sind das Ergebnis aller Überlegungen, mit denen sich das Verhalten der Verriegelungen und Zuhaltungen im Fehlerfall beschreiben und praktisch überprüfen läßt. Fehlerbetrachtungen sind auch eine wichtige Voraussetzung für die Auslegung von Sicherheitsstromkreisen. Um den Fehlerfall eindeutig festzulegen, ist es notwendig vorab zu vereinbaren, welche Fehler für welche Bauteile oder Strukturen anzunehmen sind und welche Fehler man vernachlässigen bzw. ausschließen kann. Dies muß eindeutig beschrieben und konsequent aufgelistet werden. Nur dann ist es möglich, die erforderliche Zuverlässigkeit der Sicherheitsstromkreise zu konzipieren, zu realisieren und auch zu überprüfen. Im Bild 5.7-9 sind beispielhaft vereinbarte Fehler und Fehlerausschlüsse für elektromechanische Sicherheitsschalter und kontaktlos wirkende Sicherheits-Näherungsschalter aufgelistet. Anmerkung: Diese Fehlerbetrachtungen richten sich vornehmlich auf elektrische Bauteile der Sicherheitsstromkreise, nicht auf die Verriegelung der Schutzeinrichtung als Ganzes. Will man den Widerstand gegen bewußt gewollte Manipulationen eines mit elektromechanisch wirkendem Sicherheitsschalter verriegelten Schutzgitters analysieren, müssen bei lebensnaher Betrachtung noch weitergehende Überlegungen hinsichtlich möglicher Probleme mit der Akzeptanz der Verriegelungsmaßnahmen angestellt werden, s. Abschnitt 5.6.5.

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5.7.2 Näherungsschalter als Sicherheitsschalter Bedingt durch den mechanischen Aufbau und Ausführung des Betätigungssystems haben elektromechanische Sicherheitsschalter auf ihrer Oberfläche zahlreiche Unebenheiten, Vertiefungen und Trennfugen, in denen sich Schmutz und andere Stoffe festsetzen. Dadurch können z. B. an lebensmittelverarbeitenden Maschinen hygienische Probleme auftreten. Auch die bei diesen Maschinen notwendige Hochdruckreinigung mit heißem Wasser führt bei elektromechanischen Schaltern immer wieder zu Problemen, da auch noch so hochwertige Schutzarten auf Dauer ein Eindringen von Wasser und Reinigungsmitteln in Kontakträume nicht verhindern können. Da berührungslose Schalter Signale ohne unmittelbare mechanische Bewegungen und Kontakte arbeiten, können ihre Gehäuse so gestaltet werden, daß sie weder Schlitze noch Vertiefungen aufweisen. Vergießen mit Kunstharz löst praktisch alle Abdichtungsprobleme. Diese Schalter lassen sich problemlos bündig in die Maschinenfront einbauen. Einige Wirkprinzipien erlauben sogar das Aktivieren durch nichtferromagnetische Materialien (Leichtmetalle, Kunststoffe) hindurch, ohne daß aktive Flächen der Sensoren berührt werden müssen. Das erlaubt einen "unsichtbaren" Einbau der Schalter. Dieser versteckter Einbau hat neben hygienischen Vorteilen auch noch den Vorteil, daß er Manipulationsversuche erschwert: seine Unsichtbarkeit erschwert seine Lokalisierung und verleitet erst gar nicht zum Manipulieren, seine Unzugänglichkeit erhöht den Manipulationsaufwand erheblich. Die Überwachungsfunktion berührungslos wirkender Sicherheitsschalter basiert auf der Anwesenheitserkennung beweglicher trennender Schutzeinrichtungen bzw. deren Teile und auf der Bestimmung ihrer Position. Schaltsignale werden aus Änderungen energetischer Felder hergeleitet. In der Praxis haben sich Schalter durchgesetzt, die physikalische Effekte elektromagnetischer Felder ausnutzen. Sie arbeiten nach unterschiedlichen Wirkprinzipien, Bild 5.7-10. Die sonst bei elektromechanischen Sicherheitsschaltern geforderte zuverlässige Trennung von Stromkreisen durch mechanische Zwangsöffnung der Kontakte ist bei Sicherheits-Näherungsschaltern prinzipiell nicht möglich. Die zuverlässige Wirkung muß durch andere, meist steuerungstechnische Maßnahmen realisiert werden. Deshalb bestehen berührungslose Schalter für Sicherheitsfunktionen nicht nur allein aus dem Nähe-

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Sicherheitstechnik

Bild 5.7-7 Anforderungen an Stromkreise bei Verriegelungen /5.11/

5.7 Sicherheitsschalter

Bild 5.7-8 Anforderungen an Strom- und Schaltkreise bei Verriegelungen /5.6/

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Sicherheitstechnik

Bild 5.7-9 Fehlervereinbarungen für elektromechanisch und kontaktlos wirkende Sicherheitsschalter [5.22]

5.7 Sicherheitsschalter

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Bild 5.7-10 Physikalische Prinzipien von Näherungsschaltern /5.53/

rungsindikator, sondern aus drei aufeinander abgestimmten Funktionsgruppen: dem eigentlichen Sensor, dem dazugehörenden Gegenstück (Betätiger) und einem Signalauswertegerät, dessen Ausgangssignale sicherheitsrelevante Steuerstromkreisendes Informationssystems der Maschine weiterverarbeiten. Sensorund Auswerteeinheit können in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht oder als getrennte Bauteile ausgeführt sein, Bild 5.7-11.

Sicherheits-Näherungsschalter ohne kodiertes Gegenstück reagieren z. B. auf die Anwesenheit von Gegenständen mit ausreichender elektrischer Leitfähigkeit bzw. mit ausreichenden dielektrischen Verlusten. Sie sind wegen ihrer einfachen Manipulierbarkeit für Personenschutzaufgaben ungeeignet. Sicherheits-Näherungsschalter mit kodiertem Gegenstück sprechen nur dann an, wenn sich dieses unikate Objekt dem Schalter annähert. Die Kodierung bei Sicherheits-Näherungsschaltern auf der Basis von

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Sicherheitstechnik

Bild 5.7-11 Prinzipieller Aufbau von Sicherheits-Näherungsschaltern

Reedschaltern kann durch mehrere Reedkontakte erfolgen, die im Schalter in einem bestimmten geometrischem Muster angeordnet und evtl. magnetisch vorgespannt sind. Bei Schaltern mit magnetischer Feldänderung kann die Kodierung durch die Wahl der Frequenz, der Signal- oder Impulsform, der Tastrate usw. des ausgesandten Koppelsignals erfolgen. Die meisten Sicherheits-Näherungsschalter kommen ohne bewegliche Teile und Kontakte aus, arbeiten daher völlig verschleißfrei. Elektronische Bauteile sind meistens vergossen. Dies bietet einen hohen Schutz gegen Schwingungs- und Schockbelastungen sowie gegen Eindringen von Staub, Schmutz und Feuchtigkeit. Der Sensor ist der Teil, der die An- oder Abwesenheit des Gegenstücks, z. B. des mit der beweglichen Schutzeinrichtung verbundenen kodierten Betätigers im aktiven Bereich erfaßt und in ein in der Auswerteeinheit verarbeitbares Signal umformt. Die Auswerteeinheit formt das vom Sensor kommende Signal um, bevor es von der Steuerung weiterverarbeitet wird. Feldänderungen lösen den Schaltvorgang wird aus. Sobald beim Annähern oder beim Entfernen des Betätigers Grenzabstände über- oder unterschritten werden, reagiert der Schalter. Diese Hysterese verursacht Ab-

schaltverzögerungen beim Entfernen des Betätigers (Öffnen der Schutzeinrichtung) bzw. vorzeitiges Einschalten beim Annähern des Betätigers (Schließen der Schutzeinrichtung), Bild 5.7-12. Die dafür relevanten Grenzabstände werden vom Hersteller angegeben und müssen bei der Bemessung der Schutzeinrichtung und der Platzierung der Schalter eingehalten werden, um zu vermeiden, daß durch den Öffnungspalt der Schutzeinrichtung Gefahrstellen erreicht werden können, bevor deren gefahrbringende Bewegung abgeklungen ist. Die Abschaltverzögerung hat jedoch auch einen Vorteil: Schwingungen der Schutzeinrichtung führen seltener zum Ansprechen der Sicherheits-Näherungsschalter und zum ungewolltem Stillstand als bei elektromechanischen Sicherheitsschaltern. Eine Besonderheit sind Sicherheits-Näherungsschalter mit Transpondern. Das Kunstwort Transponder setzt sich zusammen aus Transmitter (Sender) und Responder (Antwortgeber). Diese Sicherheits-Näherungsschalter bestehen aus einem codierten Betätiger, einem Lesekopf und einem Auswertegerät. Lesekopf und Auswertegerät können als separate Teile ausgeführt oder in einem einzigen Gehäuse zusammengefaßt sein. Der Betätiger mit integriertem Transponder (Chip

5.7 Sicherheitsschalter

Bild 5.7-12 Hysterese bei Sicherheits-Näherungsschaltern

mit gespeichertem individuellem Bitmuster) ist am beweglichen Teil der trennenden Schutzeinrichtung befestigt. Der Lesekopf ist mit der Grundkonstruktion verbunden. Das elektromagnetische Feld des Lesekopfs wird vom Betätiger empfangen, zu Signalen verarbeitet und, je nach Übereinstimmung mit der Transpondercodierung an das Auswertegerät als überprüfte Antwort zurückgesendet. Das Wirkprinzip ist von Wegfahrsperren bekannt. Beim Schließen der Schutzeinrichtung nähern sich beide Teile an. Sobald der definierte Einschaltabstand (Betätiger und Lesekopf haben mit bis zu 15 mm einen relativ hohen Ansprechbereich mit Hysterese) unterschritten und über eine festgelegte Zeitspanne eingehalten wird, versorgt der Lesekopf induktiv den Betätiger mit Spannung und aktiviert ihn zugleich, um Daten zwischen Betätiger und Lesekopf auszutauschen und zu vergleichen. Nur wenn das eingelesene Bitmuster des Betätigers mit dem im Auswertegerät (diversitär redundant aufgebaute Elektronik) gespeicherten Code übereinstimmt, gibt das Auswertegerät Relaisausgänge frei. Diese individuelle Codierung auf elektronischem Wege bewirkt, daß ein Schalter weder auf Betätiger anderer Schalter noch auf Betätiger reagiert, die sonst auf alle Schalter ´passen´. Durch den manipulationsfesten Betätiger ist jeder Transponder ein Unikat. Im Service-

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fall ist jedoch das "Anlernen" eines neuen Betätigers vor Ort schnell möglich. Sind die Betätiger dazu mechanisch noch so befestigt, daß sie auch mit gängigen Werkzeugen nicht entfernt werden können, hat man ein hohes Maß an Manipulationsfestigkeit erreicht. Diese Schalter erfüllen die Steuerungskategorie 4 der DIN-EN 954-1. Zeitgemäße Sicherheits-Näherungsschalter verfügen über umfassende Selbstdiagnosefunktionen. Die Schalter überwachen sich nicht nur selbst kontinuierlich, sondern auch den Signallaufweg bis zum Klemmenanschluß, Querschlußüberwachung eingeschlossen. Und das ohne Auswerteeinheit (Sicherheitsbaustein)! Sicherheits-Näherungsschalter sind mit integrierter oder mit getrennter Auswerteeinheit ausgeführt, Bild 5.7-13. Hersteller bieten inzwischen Baureihen an, deren Gehäuseform und Anschlußmaße (einschließlich Lochbild) den Ausführungen elektromechanischer Sicherheitsschalter entsprechen. Somit sind Umstellungen einfach möglich. Andererseits lassen sich sowohl Sensoren als auch Betätiger sehr kompakt ausführen und z. B. in M 18-Normzylinder unterbringen. Die Überwachung kleiner Schutzeinrichtungen ist damit problemlos möglich. Werden berührungslos wirkende Sicherheits-Näherungsschalter als Sicherheitsschalter verwendet, müs-

Bild 5.7-13 Bauarten von Sicherheits-Näherungsschaltern /5.14/

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Sicherheitstechnik

sen Verriegelungen gleiches Sicherheitsniveau aufweisen, wie Verriegelungen mit elektromechanisch wirkenden Sicherheitsschaltern. Sicherheits-Näherungsschalter können bauartbedingt nicht zwangsweise öffnen, da sie keine mechanischen Kontakte haben, die eine galvanische Trennung vollziehen können. Alleine eingesetzt, läßt sich mit ihnen nur eine Verriegelung verwirklichen, die der niedrigen Steuerungskategorie B entspricht. Damit der elektrische Teil der Verriegelung fehlersicher wird, müssen weitere steuerungstechnische Maßnahmen getroffen werden. Ausführliche Anforderungen an Bau und Ausführung enthalten die weltweit geltenden Normen IEC EN 62 0947-5-2 ´Niederspannungsschaltgeräte - Steuergeräte und Schaltelemente Näherungsschalter" und IEC EN 62 0947-5-3 ´Niederspannungsschaltgeräte - Steuergeräte und Schaltelemente - Anforderungen für Näherungsschalter mit definiertem Verhalten unter Fehlerbedingungen". Schalter, die diesen Bestimmungen entsprechen, können im vollen Umfang den Schutz von Personen beim Öffnen von Schutzeinrichtungen nur dann übernehmen, wenn ihren Einsatz steuerungstechnische Maßnahmen flankieren. Werden in solchen Schaltern noch redundante Prinzipien eingesetzt, lassen sich mit ihnen die anspruchsvollsten Sicherheitskategorien nach EN 954-1 (bis Steuerungskategorie 4) erreichen bzw. Schalter bis zum SIL-Level 3 nach IEC EN 61 508 einsetzen. Die mit ihnen abgesicherte Schutzeinrichtungen finden weltweite Akzeptanz. Sicherheits-Näherungsschalter haben mehrere Vorteile: - Hoher Hygiene-Standard durch verdeckte Montage. Da Magnetfelder durch Edelstahl- und Kunststoffverkleidungen hindurch wirken, können sowohl Sensoren als auch Betätiger von Sicherheits-Näherungsschaltern verdeckt hinter völlig glatte, hygienisch einwandfreie Oberflächen eingebaut werden. - Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschmutzung. Hermetisches Vergießen in Gehäuse mit ihren glatten Betätigungsflächen machen Sicherheits-Näherungsschalter unempfindlich gegenüber Ver-schmutzungen und zugleich reinigungsfreundlich. - Manipulationsfestigkeit. Sicherheits-Näherungsschalter mit codierten Magneten können mit leicht zugänglichen, marktüblichen Magneten nicht umgangen werden. Sicherheits-Näherungsschalter mit nichtcodierten Magneten lassen sich verdeckt einbauen und somit für eine geplante Manipulation schwer lokalisieren.

- Kompakte Bauweise. Dank ihrer kleinen Abmessungen lassen sich Sicherheits-Näherungsschalter in das Gesamtlayout der Maschine leicht und unauffällig integrieren und bieten viele Design-Freiheiten. - Unempfindlichkeit gegen Fluchtungsfehler. Da bei Sicherheits-Näherungsschaltern keine mechanischen Betätiger in die Schaltergehäuse eintauchen, entfällt ein genaues Ausrichten. Bezugsachsen von Sensor und Betätiger müssen weniger genau fluchten. Damit tolerieren sie einen gewissen Versatz der Schutztüren gegenüber dem Rahmen. Das erhöht die Verfügbarkeit, vereinfacht die Montage und Justage. - Schwingungsfestigkeit. Sicherheits-Näherungsschalter haben keine bewegten mechanischen Teile, deren zuverlässige Funktion durch Schwingungen auf Dauer beeinträchtigt werden kann. Einbau berührungslos wirkender SicherheitsNäherungsschalter. Auch Verriegelungen, die mit diesen rein elektronisch funktionierenden Schaltern aufgebaut sind, müssen mit allen ihren Komponenten und deren Integration in den mechanischen Aufbau der Schutzeinrichtungen mechanisch ´sauber´ durchkonstruiert sein, damit sie ihre Schutzfunktion jederzeit vollständig und zuverlässig erfüllen vermögen, Bild 5.7-14. Von besonderer Bedeutung sind z. B.: - zuverlässige Wirkung der Befestigungen (formschlüssige Verbindungen, gegen Selbstlockern und gegen Manipulationen mit einfachen Mitteln resistente bzw. gesicherte Befestigungselemente) - Schutz gegen Beschädigungen von außen (ausreichende mechanische Festigkeit der Träger- und Funktionselemente, definierte Anschläge, geschützter Einbau) - Anpassung der Leitungsführung an die IP-Schutzart des Schalters - gute Zugänglichkeit des Schalters für Wartung und Funktionsprüfung andererseits aber für Manipulationsversuche schwer erreichbar. Fazit: Sicherheits-Näherungsschalter sind außerordentlich kontaktzuverlässig, sehr robust und arbeiten mit höher Verfügbarkeit unter rauhen Umgebungsbedingungen. Da sich darüberhinaus Sicherheits-Näherungsschalter besser und einfacher in zeitgemäße elektronische Steuerungen und in Bus-Systeme funktionell einbinden lassen, gehört ihnen die Zukunft.

5.7 Sicherheitsschalter

Bild 5.7-14 Einbauregeln für Sicherheits-Näherungsschalter

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Sicherheitstechnik

5.8 Ortsbindende Schutzeinrichtungen Ortsbindende Schutzeinrichtungen sind nichttrennende Schutzeinrichtungen. Sie binden eine einzige Person oder deren Körperteile während gefahrdrohender Situationen an einen sicheren Ort, räumlich von ihnen getrennt. Das ortsbindende Schutzprinzip benötigt spezifischen steuerungstechnischen Maßnahmen sowie besonders gestaltete und plazierte äußere Funktionselemente als Signalgeber. Mit ihnen lassen sich entweder gefahrdrohende Situationen nur von einem sicheren Ort aus bewußt auslösen und unterbrechen. Oder sie erlauben gefahrdrohende Situationen erst dann, wenn sich die gefährdete Person an einem sicheren Ort befindet und das durch Betätigen der Signalgeber quittiert. Im Unterschied zu trennenden Schutzeinrichtungen sichern ortsbindende Schutzeinrichtungen nur diejenigen, die sich am sicheren Ort befinden. Alle anderen können gefährdet sein oder sich gar selbst gefährden. Das ortsbindende Schutzprinzip wird gerätetechnisch mit folgenden äußeren Funktionselementen realisiert: Tipp- oder Schrittschaltungen, Zustimmschaltungen, Schaltplatten oder Schaltmatten, vor allem aber mit Zweihandschaltungen. Im Bild 5.8-1 sind diese ortsbindenden Schutzeinrichtungen unterschiedlicher Wirksamkeit vergleichend gegenübergestellt. Auf sie wird im nächsten Abschnitt eingegangen.

5.8.1 Bauarten ortsbindender Schutzeinrichtungen Tippschaltungen. Sie bestehen aus einem einzigen Signalgeber mit selbsttätiger Rückstellung, meistens als Druckknopf ausgeführt. Mit ihm kann eine einzelne Person gefahrdrohende Situationen bewußt auslösen und unterbrechen. Dazu stehen drei Ablaufmodalitäten zur Verfügung, Bild 5.8-2 Tippbetrieb. Bewegungen von Maschinenteilen lassen sich durch Betätigen des Druckknopfs starten und nur so lange aufrecht halten, wie der Druckknopf betätigt bleibt. Nach dem Loslassen stoppt die Bewegung. Wegbegrenzter Tippbetrieb, auch als Schrittschaltung bezeichnet, läßt nach jedem Betätigen nur eine begrenzte Wegstrecke der bewegten Maschinenteile zu, z. B. 25 mm beim sog. Inchen. Panikschalter schalten nicht nur beim Loslassen, sondern auch beim spontanen Durchdrücken des Druckknopfes aus. Tippschaltungen mit nur einem Betätigungsknopf schützen nur die betätigende Hand. Die andere kann gefährdet sein. Auch handelt es sich bei Tippschaltun-

gen eher um die Umsetzung der Methode der Schadensbegrenzung, denn um Schutzeinrichtungen. Trotz der Ortsbindung der betätigenden Hand wird das Verletzungsrisiko vor allem durch Minderung der Einwirkungsdauer der Verformungsenergie verkleinert. Zustimmschaltungen. Zustimmschalter, auch Quittierschalter genannt, verhindern, daß gefahrbringende Bewegungen überraschend anlaufen können, solange sich eine einzelne Person im Gefahrbereich befindet. Erst nachdem sie den Gefahrbereich verlassen hat und dies durch das Betätigen des vom Gefahrbereich unerreichbaren Quittierschalter signalisiert, dürfen gefahrbringende Bewegungen erfolgen. Im Sinne der DIN EN 292 sind Zustimmschaltungen zusätzliche handbetätigte Steuereinrichtungen, die in Verbindung mit der Starteinrichtung benutzt werden, und eine Maschinenfunktion nur zulassen, solange sie kontinuierlich betätigt werden, Bild 5.8-3 Schaltmatten und Schaltplatten. Sie erlauben, daß gefahrbringende Bewegungen sich nur einleiten lassen, wenn gefährdete Personen auf diesen äußeren Funktionselementen stehen und bewußt eine Starteinrichtung aktivieren. Die Schutzfunktion ist nur dann erfüllt, wenn die von Schaltmatten und Schaltplatten aus zu betätigende Starteinrichtung eine selbsttätige Rückstellung hat. Die hier verwendeten Prinzipien der Signalerzeugung lassen sich durch entsprechende Einbindung in das Sicherheitskonzept der Maschine auch für Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion nutzen. Näheres dazu finden Sie im Abschnitt 5.9.2. Zweihandschaltungen. Zweihandschaltungen, auch Zweihandeinrückungen genannt, sind die geläufigsten ortsbindende Schutzeinrichtungen. Ihre Schutzwirkung beruht darauf, daß gefahrbringende Situationen durch bewußtes beidhändiges gleichzeitiges Betätigen zweier Bedienteile ausgelöst werden und ihre Aufrechthaltung an das Verbleiben beider Hände auf den Bedienteilen gebunden ist. Gefahrbringende Situationen bleiben allerdings nur für den unerreichbar, der die Zweihandschaltung aktiviert. Ortsbindende Schutzwirkung läßt sich mit entsprechend gestalteten Schaltelementen auch für gefährdete untere Gliedmaßen umsetzen. Einsatz von Zweihandschaltungen ist vor allem dort von Vorteil, wo zyklische, sich kurz wiederholende Eingriffe in potentielle Gefahrstellen zu sichern sind, wie z. B. bei handbeschickten Pressen. Ihr Einsatz ist bei diesen Maschinen nur dann zulässig, wenn sich

5.8 Ortsbindende Schutzeinrichtungen

Bild 5.8-1 Ortsbindende Schutzeinrichtungen (Fortsetzung S. 288)

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Sicherheitstechnik

Bild 5.8-1 Ortsbindende Schutzeinrichtungen

5.8 Ortsbindende Schutzeinrichtungen

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- Auftreten eines einzelnen Fehlers in der Zweihandschaltung darf keinen Steuerbefehl bewirken. - Ein Fehler in der Zweihandschaltung darf sie nicht für Einhandschaltung werden lassen. - Nach Auftreten eines Fehlers in der Zweihandschaltung läßt sich kein Steuerbefehl mehr erzeugen.

Bild 5.8-2 Modalitäten von Tippschaltungen

gefahrbringende Arbeitshübe oder -zyklen steuerungsund antriebstechnisch jederzeit stufenlos unterbrechen lassen. Zuverlässiges Erfüllen der ortsbindenden Schutzwirkung einer Zweihandschaltung hängt entscheidend von der Konzeption und der Ausführung der mit ihr funktionell gekoppelten Steuerung ab, da Bauteilversagen oder erfolgreiche Manipulation die Wirkung in Frage stellen. Das einzuhaltende Sicherheitsniveau und somit auch die Architektur und Ausführung der Steuerung hängen vom Ergebnis der Gefährdungsanalyse und Risikobewertung ab. Auch hier ist nicht das maximale, sondern ein optimales Niveau anzustreben. Die Steuerung muß je nach Ergebnis eine oder mehrere folgender Bedingungen erfüllen:

Bild 5.8-3 Zustimmschaltung mit Ortsbindung [5.53]

Die Norm DIN EN 574 legt für die Modalitäten der Sicherheitsfunktion von Zweihandschaltungen drei Kategorien fest, von der einfachsten Serienschaltung beider Schaltelemente (kaum eine Sicherheit gegen Fehler oder Manipulationen) bis zu einfehlersicheren bzw. sich selbstüberwachenden Steuerungen, Bild 5.8-4. Einfach konzipierten Zweihandschaltungen können ihre Schutzfunktion nur erfüllen, wenn Hände aus technologischen Gründen, z. B. an Hand- oder Tragegriffe von Elektrohandwerkzeugen gebunden sind. Zweihandschaltungen erfüllen ihre Schutzfunktion nur dann vollständig, wenn sie mehreren Bedingungen genügen: - Beide Bedienteile müssen so angeordnet sein, daß sie sich weder mit einer einzelnen Hand, noch mit einer Hand und anderen Körperteilen unbeabsichtigt betätigen lassen. Bedienteile müssen mindestens 260 mm voneinander entfernt sein (Fadenmaß) und durch räumliche Anordnung, mit Schutzkragen oder Verdeckungen gegen großflächiges Berühren und Betätigen gesichert sein, Bild 5.8-5. - Betätigen beider Bedienteile darf nur jeweils einen Steuerbefehl (EIN-Befehl) am Ausgang der Zweihandschaltung bewirken. - Steuerbefehle dürfen nur dann erzeugt werden, wenn beide Eingangsbefehle synchron erfolgen; eine Zeitdifferenz von 0,5 s ist zulässig. Gefahrbringende Bewegung dürfen folglich nur anlaufen, wenn beide Bedienteile synchron innerhalb von 0,5 s betätigt werden. Das ist eine der wichtigsten Maßnahmen gegen Manipulationen durch Blockieren eines der beiden Bedienteile. - Sind zwei Zweihandschaltungen im Einsatz, z. B. bei großen Metallpressen, können die Arbeiter diese Synchronisationsbedingung nicht einhalten; in diesem Fall muß von ihr sofern Abstand genommen werden, daß sie jeweils nur auf die einzelne Zweihandschaltung beschränkt bleibt. - Steuerbefehl darf nur solange erzeugt werden, wie beide Bedienteile betätigt sind und die Ortsbindung gegeben ist.

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Bild 5.8-4 Zweihandschaltungen nach DIN EN 574

5.8 Ortsbindende Schutzeinrichtungen

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- Danach kann ein erneuter Steuerbefehl erst wieder gegeben werden, wenn auch der andere Eingabebefehl zurückgezogen wurde. Sind Zweihandschaltungen in bewegliche Pulte integriert, müssen sie so gestaltet sein, daß sie - allen Betriebsbedingungen standhalten - sich nur mit Werkzeugen öffnen lassen - gegen Manipulationen und großflächige Betätigungen gesichert sind - keine Anstoßkanten bilden - durch Stöße oder Umfallen keine ungewollten Startsignale erzeugen. Gleiche Anforderungen stellen sich an Zweihandschaltungen, die in Handterminals integriert sind, Bild 5.86. Der Sicherheit ist es besonders dienlich, wenn sie mit

Bild 5.8-5 Zweihandschaltung mit hohem Sicherheitsniveau

- Rückzug auch nur eines Eingabebefehls, z. B. durch Loslassen eines Bedienteils, muß den Steuerbefehl aufheben. Die Freigabe auch nur eines der beiden Bedienteile muß folgerichtig die gefahrbringende Bewegung zwangsläufig unterbrechen. - Gefahrbringende Bewegung muß sich so schnell abbremsen lassen, daß die gefährdete Person nicht in die Gefahrstelle nachgreifen kann, nachdem sie eins der beiden Bedienteile losgelassen hat. Die einzuhaltende Entfernung s der Zweihandschaltung von der Gefahrstelle muß die Bedingung erfüllen: s = v * ta + 250 /mm/ mit v als Zugriffsgeschwindigkeit (1600 mm/s) und ta als Gesamtansprechzeit (Ansprechzeit + Nachlaufzeit) der Maschine.

Bild 5.8-6 Zweihandschaltung im Handterminal mit integrierter Panikabschaltung [5.54]

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Panikabschaltungen ausgerüstet sind, die so gestaltet sind, daß sie zu Abschalten Greifreflexe der Hand nutzen, mit denen jeder spontan und willensunabhängig auf bedrohliche Situationen reagiert. Die Zuverlässigkeit einer sicheren Steuerung hängt auch von der gerätetechnischen Ausführung der zu betätigenden Schaltelemente ab. Fehler in Schaltkontakten (Kontaktverschweißungen, Federbrüche) dürfen Zweihandschaltungen nicht in Einhandschaltungen ohne Schutzfunktion umfunktionieren, besonders nicht bei Systemen mit einfachen Steuerungen. Sind Schaltkontakte antivalent mit einem Schließer- und Öffnerkontakt je Eingangskanal ausgeführt und erkennt die Signalverarbeitung obige Fehler, sind gefährliche Situationen verhindert. Eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit bedeutet räumliches Trennen der Schaltkontakte, das dann eine gegenseitige Beeinflussung im Fehlerfall ausschließt, Bild 5.8-7. Beim Festlegen von Sicherheitsabständen müssen die geometrischen und steuerungstechnischen Konzeptionen der Maschine berücksichtigt werden. Bei Pressen, dem klassischem Einsatzgebiet von Zweihandschaltungen, können je nach Ausführung des Schutzsystems unterschiedliche Sicherheitsabstände normkonform sein, Bild 5.8-8 Einzelheiten regelt die harmonisierte europäische Norm DIN EN 692.

Bei lebensnaher Betrachtung muß man beim Festlegen des Sicherheitsniveaus neben den Kriterien der Risikobewertung (Schwere der Verletzung, Häufigkeit Aufenthaltsdauer und Möglichkeit der Vermeidung von Gefährdungen) auch die Möglichkeit von Manipulationsversuchen bzw. die Motivationen zu diesen gefährlichen Eingriffen in Betracht ziehen. Nochmals: Manipulationen deuten in den meisten Fällen nicht auf einen leichtsinnigen Umgang mit Gefahren hin sondern offenbaren eher die Not der Benutzer mit den nicht zu Ende gedachten Handhabungs- bzw. Bedienungskonzepten. Auch wenn Manipulationsbemühungen der Maschinenbenutzer durch aufwendige Steuerungen präventiv entgegengewirkt wird, zeigt die Lebenserfahrung, daß auch noch so ausgeklügelte Steuerungskonzepte weder der Phantasie noch der Kreativität Betroffener auf Dauer standhalten, sobald deren Leidensdruck durch falsches Maschinen- oder Bedienungskonzept groß genug wird.

5.8.2 Gestaltung ortsbindender Schutzeinrichtungen Beispiele für wichtige Gestaltungsaspekte von Zweihandschaltungen und deren Umsetzungen sind im Bild 5.8-9 zusammengefaßt.

Bild 5.8-7 Gestaltung der Schaltelemente von Zweihandschaltungen [5.55]

5.8 Ortsbindende Schutzeinrichtungen

Bild 5.8-8 Zweihandschaltungen an Pressen [5.16]

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Bild 5.8-9 Gestaltungsregeln für Zweihandschaltungen (Fortsetzung S. 295)

5.8 Ortsbindende Schutzeinrichtungen

Bild 5.8-9 Gestaltungsregeln für Zweihandschaltungen

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Sicherheitstechnik

Gestaltungsmaßnahmen, die bei gleichem Sicherheitsniveau die Arbeit vereinfachen, vergrößern eher die Chance, daß nicht versucht wird, Zweihandschaltungen zu manipulieren. Neben geometrischen Maßnahmen, wie Einhalten von lichten Abständen zwischen Schaltknöpfen, Festlegen des Abstands zur Gefahrstelle unter Berücksichtigung der Greifgeschwindigkeit und Abbremszeit oder materielle Barrieren, die großflächiges Berühren der Schaltknöpfe verhindern, sind ergonomische Gestaltungsmaßnahmen, die zu einfachen, körpergerechten Betätigungsabläufen führen, von entscheidender Bedeutung. Sichern Zweihandschaltungen zyklische, sich oft wiederholende Eingriffe in Gefahrstellen, ist Folgendes zu beachten: Aufgrund der häufigen Betätigungen und sich ständig wiederholenden Eingriffe in den Arbeitszyklus (z. B. Einlegen und Entnehmen von Werkstücken in Pressenwerkzeuge) wirkt sich jede unnatürliche Körperhaltung negativ aus die Akzeptanz aus. Solche Körperhaltungen könne verursacht werden z. B. durch eine an durchschnittlich große Personen angepaßte Höhe der Druckknöpfe, mit der weder kleinere noch größere Personen (also die Mehrheit) zurechtkommen. Aber auch unnatürliche oder überflüssige Bewegung wirken sich auf Dauer erschwerend aus. Dies alles führt immer wieder zu Akzeptanzproblemen der ganzen an sich sehr zuverlässig ortsbindend wirkenden Zweihandschaltungen. Trotz des erheblichen gerätetechnischen und steuerungstechnischen Aufwands verlieren Zweihandschaltungen ihre Schutzwirkung, sobald sich mehrere Personen im Gefahrbereich aufhalten. Auch verfahrenstechnische Gründe können gegen den Einsatz von Zweihandschaltungen sprechen. Zweihandschaltungen lassen sich mit anderen Schutzmaßnahmen ergänzen bzw. kombinieren, so z. B. bei Gesenkbiegemaschinen. Kombinationsschaltungen. Gesenkbiegen ist ein Umformverfahren zur Formgebung von Werkstücken aus Feinblechen (Blechdicke 1 bis 20 mm) aus Eisen- und Nichteisenmetallen. Das Umformen (Abkanten) erfolgt zwischen dem am Hubbalken befestigten Oberwerkzeug und dem in der unteren Werkzeugaufnahme fixiertem Unterwerkzeug. Der meistens hydraulisch niedergehende Hubbalken drückt das Werkstück in das Unterwerkzeug. Dabei schmiegt sich das Werkstück an die Form des Oberwerkzeugs an. Bei sog. Luftbiegungen (unvollständige Nutzung des möglichen Maschinenhubs) ergeben sich gewünschte Biegewinkel, Kantenradien und die Konturen der Biegelinie aus dem Umformungsgrad, der Form des Ober-

werkzeugs und Rückfederung des Materials. Beim Prägen hingegen wird so lange gepreßt, bis das Werkstück die Werkzeugform vollständig angenommen hat. Bei beiden Verfahren müssen Werkstücke oftmals mehrfach mit gleichem Werkzeug gebogen werden. Dazu muß der Arbeiter das Blech zwischen einzelnen Umformschritten entnehmen, verschieben und drehen. Auch läßt es sich nicht vermeiden, daß er das Werkstück während des Biegens von Hand halten und führen muß. Der Arbeiter agiert unmittelbar im Wirkbereich der Gesenkbiegepresse. Im Bild 5.8-10 ist das Ablaufschema des Abkantens dargestellt. Während der Wirkbewegung entstehen mehrere Quetschstellen, so z. B. zwischen Blech und Werkzeug (1) bei der Schließbewegung, zwischen Blech und Hubbalken (2) während des Biegevorgangs und zwischen gebogenem Blech und Werkstückauflage (3) beim Rückschwenken. Es ist nur verständlich, daß Schutzmaßnahmen, die einerseits Hände schützen aber auch ein Führen des Bleches erlauben, unabdingbar sind und sich wohl nicht mit einer einzigen Schutzmaßnahme verwirklichen lassen. Kombinationsschaltungen bestehen aus einem Stehpult, an dem unten ein Fußschalter und oben die Zweihandschaltung angebracht ist. Sie ist mit dem Fußschalter funktionell so gekoppelt, daß ihre ortsbindende Schutzwirkung während der gefahrbringenden Schließbewegung bis zum Zusammenfahren der Quetschstelle zwischen Werkzeug und Blech auf einen sicheren Mindestabstand von 8 mm wirksam bleibt. Bei Blechen, die dicker als 6 mm sind, kann die Öffnungsweite maximal um das Maß der jeweiligen Blechdicke vergrößert werden, sofern die Breite des Oberwerkzeugs die des Werkstücks nicht überschreitet oder die über die Werkstückbreite hinausgehenden Teile des Werkzeugs ausreichend verdeckt sind. Durch Betätigen der Zweihandschaltung senkt sich das Oberwerkzeug bis auf einen sicheren Mindestabstand. Die Schließbewegung stoppt danach erstmals selbsttätig oder stellt auf die als gefahrlos geltende Schließgeschwindigkeit von 10 m/min um. Betätigen des Fußschalters (ohne Selbsthaltung) leitet die zweite Schließphase ein. Die Hände können das Blech sicher führen oder halten, aus geometrischen Gründen aber nicht mehr in die Quetschstelle am Werkzeug gelangen - der Spalt ist inzwischen zu schmal geworden. Die Schließbewegung ist gefahrlos vollendet. Das Werkzeug kehrt nach abgeschlossenem Hub selbsttätig in die obere Ausgangslage zurück. Kombinationsschaltungen schützen weder vor Quetschungen zwischen dem nach oben schwenkendem

5.8 Ortsbindende Schutzeinrichtungen

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Bild 5.8-10 Betätigungsabfolge beim Gesenkbiegen

Blech und dem Hubbalken während des Arbeitshubs noch vor Quetschungen durch das nach dem Öffnen der Werkzeughälften auf die Werkstückauflage zurückfallende Werkstück. Safetyballs. Eine Zweihandschaltung, zwar ungewöhnlich im Design aber funktionell und ergonomisch einwandfrei gestaltet, stellen die Betätigungskugeln des Systems Safetyballs dar, Bild 5.8-11. Die Zweihandschaltung besteht aus zwei kugeligen Handhaben (der Grundkörper ist aus glasfaserverstärk-

tem Polypropylen, der Betätiger ist aus weichem Elastomer auf Polypropylenbasis hergestellt) mit je zwei im Inneren der Kugeln gegenüberliegenden Druck-tastern, die als Öffner-Schließer-Kombination so geschaltet sind, daß ein Umgehen auf einfache Weise nicht möglich ist. Die Schaltelemente der Drucktasten sind vom Elastomer wasserdicht (Schutzart IP 67) umhüllt. Das Schaltsignal wird ausgelöst durch natürliche Greifbewegung der aufgelegten Hand, die die Kugel bequem umschließt. Signalverarbeitung erfolgt mit einem Sicherheitsrelais in doppelter und überwachter Schal-

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Sicherheitstechnik

tung. Betätigungskugeln lassen sich verschiedenartig mit der Maschine verbinden: fest, drehbar oder schwenkbar. Bei letztgenannten Befestigungsarten kann sich der Arbeiter die räumliche Lage der Kugeln selbst so positionieren, wie er sie am bequemsten erreichen kann. Dies ist ein wichtiger ergonomischer Vorteil dieser ungewöhnlich aussehenden, aber voll funktionierenden Zweihandschaltung. Denn bei sich zyklisch wiederholenden Betätigungen, denen sich z. B. noch Einlege- oder Entnahmearbeiten anschließen, ist beim Gestalten und Plazieren unbedingt auf ergonomische Aspekte zu achten, da unnötige, zusätzliche Bewegungen oder ermüdende Körperhaltungen die Akzeptanz von Zweihandschaltungen beeinträchtigen können. Diese Zweihandschaltung ist vom SAQ (Swedish Association for Quality, Stockholm) zertifiziert und erfüllt die höchste Sicherheitsstufe der Normen EN 574 (Typ IIIc) und EN 954-1 (Sicherheitskategorie 4).

Bild 5.8-11 Zweihandschaltung Safetyballs /5.27/

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion sind nichttrennende Schutzeinrichtungen. Sie bestehen aus Sensoren und einer steuerungstechnischen Einrichtung (Auswerteeinheit). Sieüberwachen Schutzfelder, die als eindimensionale Linie, zweidimensionale Fläche oder dreidimensionaler Raum ausgebildet sein können. Sie erkennen Störungen der Felder als Eindringen in das Schutzfeld und somit als potentielle Gefährdung. Dann lösen sie unmittelbar eine Sicherheitsfunktion aus, indem sie z. B. ablaufende gefahrbringende Situationen an Gefahrstellen oder in Gefahrbereichen zuverlässig und rechtzeitig abbrechen oder erst gar nicht aufkommen lassen. Ihre Wirkung beruht auf steuerungstechnischen Maßnahmen und ist vorerst immateriell. Es besteht daher keinerlei Schutz gegen herausfliegende Teile oder gegen Hineinstolpern in Gefahrstellen oder Gefahrbereiche. Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion werden vornehmlich zum Flächenschutz, d. h. zur Sicherung gefährlicher Bereiche oder zum Verhindern von Schäden bei unerwünschtem Kontakt von Personen mit bewegten Gegenständen, d. h. zum Kollisionsschutz eingesetzt. Funktionell lassen sich Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion so in den Prozeß integrieren, daß sie entweder durch ihr Ansprechen gefahrbringende Situationen unterbrechen oder ihren Beginn verhindern. Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion überwachen, je nach angewandtem physikalischem Prinzip und Einbindung in die Maschinenkonzeption, ein- bis dreidimensionale Schutzfelder. Unmittelbare dreidimensionale räumliche Überwachung ist zur Zeit nur mit passiven Infrarot-Sensoren und mit dem Ultraschall-Echolaufzeitverfahren möglich. Viele Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion lassen sich je nach Sicherungsaufgabe sowohl mit feststehenden als auch mit bewegten Maschinen oder Maschinenteilen funktionell koppeln, Bild 5.9-1.

5.9.1 Bauarten der Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion unterscheiden sich primär in der Art der Aktivierung der Signalauslösung. Sie erfolgt mit oder ohne körperlichen Kontakt, Bild 5.9-2.

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Durch Berührung wirkende Schutzeinrichtungen. Sobald eine, auch noch so kleine Kraft durch Berührung der Schutzeinrichtung aufgebracht werden muß, um Sensoren zu aktivieren oder Signale auszulösen, spricht man von durch Berührung wirkenden Schutzeinrichtungen bzw. von mechanisch betätigten Schutzeinrichtungen. Die Art ihrer Aktivierung läßt sich nach dem angewendeten Wirkprinzip der Signalerumwandlung weiter differenzieren. In der Praxis haben sich mehrere physikalische Prinzipien zur Umsetzung einwirkender Kräfte in weiterverarbeitbare Signale bewährt. Bei elektromechanisch arbeitenden Systemen wird durch Auslenkung eines Körpers eine Bewegung hervorgerufen, die einen Schalter betätigt. Pneumatische Schutzeinrichtungen erzeugen eine Druckdifferenz, die einen Druckschalter aktiviert. Bei elektrisch arbeitenden Systemen wird durch Verformen oder Berühren eines Körpers der innere elektrische Widerstand und damit der Stromfluß im System verändert. Berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen. Bei berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen (BWS) erzeugen Störungen oder Änderungen eines Energiefeldes ein Signal, das die nachgeschaltete Steuerung weiterverarbeitet. Dabei muß keinerlei körperlichen Kontakt zu dem zu erkennenden Objekt bestehen. Zur Signalerzeugung werden physikalische Effekte aus dem Gebiet der Optoelektronik, der Wärmestrahlung und der Ultraschallakustik genutzt. Lichtempfindliche Sensoren erzeugen bei optoelektronisch wirkenden Systemen (Lichtschranken, Lichtgitter und Lichtvorhänge) ein elektrisches Dauersignal, das bei Störung des Strahles unterbrochen wird. Lichtvorhänge mit periodisch ausgelenktem und breit gefächertem Lichtstrahl, der nach Durchstreifen des Schutzfeldes vom linienförmigen Spiegelsystem zum Sender zurückgeworfen wird, funktionieren nach dem gleichem Prinzip. Laser-Scanner tasten kontinuierlich wie ein Radar die Umgebung ab. Objekte (Personen oder Gegenstände) werden nur dann erkannt, wenn sie genügend Licht reflektieren. Bei Systemen, die nach dem Ultraschallprinzip arbeiten, sendet wie beim Echolot eine Schallquelle Ultraschall aus, dessen Wellen von den zu identifizierenden Objekte reflektiert werden. Der in der Schallquelle integrierte Sensor fängt sie auf und wandelt sie in elektrische Signale um, die von der Auswerteeinheit weiterverarbeitet werden. Beide letztgenannten aktiven Abtastsysteme sind neuartige Sicherheitssysteme, die sich zum Teil noch in der

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Bild 5.9-1 Anwendungsbeispiele von Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

Bild 5.9-2 Grundtypen der Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

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Entwicklung befinden aber auch schon im Sinne des Anhangs IV der Maschinenrichtlinie zertifiziert sind. Bei den auf Wärmestrahlung reagierenden Systemen detektieren passive Infrarot-Sensoren die von Objekten oder Personen ausgehende Strahlung und wandeln sie zu Steuerungssignalen um. Die in Thermoelementen erzeugte Spannung ist dem im Detektor erfaßten Wärmestrahlenfluß innerhalb des wirksamen Raumwinkels direkt proportional.

5.9.2 Durch Berührung wirkende Schutzeinrichtungen Durch Berührung wirkende, d. h. mechanisch betätigte Schutzeinrichtungen lösen nach Körperkontakt Signale aus. Sie haben die Aufgabe, gefahrbringende Situationen rechtzeitig zu unterbrechen, sie zu verhindern bzw. Maschinen oder deren Teile in sichere Betriebszustände zu versetzen, sobald Personen oder Körperteile sich dem zu sichernden Bereich zu sehr angenähert und dabei wirksame Betätigungsflächen der Schutzeinrichtungen berührt haben. Mit Berührung wirkenden Schutzeinrichtungen lassen sich durch entsprechende Einbindung in das Sicherheitskonzept von Maschinen auch als ortsbindende Schutzeinrichtungen nutzen.

Bild 5.9-3 Grundtypen der durch Berührung wirkende Schuzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

Grundtypen. Durch Berührung wirkende Schutzeinrichtungen unterscheiden sich nach ihrer geometrischen Form (Linie, Fläche, Körper) und danach, wie Betätigungskräfte in informationstragende Bewegungen umgesetzt werden (durch Starrkörperbewegung oder durch elastische Verformung), Bild 5.9-3. Als Betätigungskraft wird jene Kraft bezeichnet, die Schutzeinrichtungen ansprechen läßt und durch steuerungstechnische Verknüpfung gefahrbringende Situationen unterbricht. Für alle Bauarten gilt, daß ihr Ansprechverhalten von der Größe und Richtung der Betätigungskraft abhängt. Schutzeinrichtungen mit linienförmigen, eindimensionalen Betätigungsflächen werden als Schaltstangen bzw. Schaltleisten, die mit zweidimensionalen Betätigungsflächen als Schaltplatten bzw. Schaltmatten bezeichnet. Dreidimensionale, meistens quaderförmige elastisch verformbare Schutzeinrichtungen werden als Bumper (Schaltpuffer) bezeichnet. Schaltleisten und Schaltmatten sind bewußt elastisch, meistens als Gummihohlprofile ausgeführt. Einwirkende Kräfte verformen lokal deren wirksamen Betätigungsflächen. Schaltstangen, Schaltbügel und Schaltplatten sind dagegen formbeständig ausgeführt. Einwirkende Kräf-

te bewegen deren wirksame Betätigungsfläche als starren Körper. Bewegungsart und -bahnen sind von der Lagerungs- bzw. Führungsart vorbestimmt. Beide Bewegungsarten, Starrkörperbewegungen und Verformungsbewegungen, tragen Informationen, die in Sensoren zu weiterverarbeitbaren Signalen umgewandelt werden. Schaltleisten und Schaltstangen werden vornehmlich zur Absicherung linienförmiger Gefahrstellen (z. B. Einzugstellen oder Quetsch- und Scherkanten an steuernden trennenden Schutzeinrichtungen) verwendet. Gelangen Personen oder Körperteile in Trajektorien gefahrbringender Bewegungen und berühren dabei wirksame Betätigungsflächen, müssen Schaltleisten und Schaltstangen ansprechen, um gefahrbringende Situationen zu beenden. Schaltplatten und Schaltstangen sind im Unterschied zu Schaltleisten und Schaltmatten keine Handelsware, sondern müssen von Maschinenherstellern für konkrete sicherheitstechnische Fragestellungen konstruiert, gestaltet und angefertigt werden. Schaltmatten und Schaltplatten werden hauptsächlich zur Absicherung betretbarer Gefahrbereiche einge-

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

setzt. Sobald Personen auf sie treten oder auf ihnen stehen, wird dies erkannt und Aus-Befehle für gefahrbringende Situationen erteilt. Schaltplatten vertragen aufgrund ihres mechanischen Aufbaus höhere Belastungen durch Kräfte und Flächenpressungen als Schaltmatten. Werden Schaltmatten oder -platten nicht in den Boden eingelassen sondern nur aufgelegt, können sie Stolperstellen bilden. Dann müssen sie in abgeschrägten Rampenschienen eingefaßt werden.

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Impuls der maximalen Kraft von 450 N nicht länger als 0,7 s andauern, Bild 5.9.-5.

Kraft-Weg-Diagramm. Beim Auswählen von Schaltleisten sind Verlauf und Werte der Betätigungskraft über dem Verformungsweg (Kraft-Weg-Diagramm, Bild 5.9-4) von Bedeutung, da nach dem Berühren die Schließbewegung einer Quetschkante aufgrund des unvermeidbaren Nachlaufs vorerst im Sinne einer Verengung weiter geht.

Bild 5.9-5 Impuls an Schließkanten /5.7/

Bild 5.9-4 Nachgiebigkeit von Hohlprofilen /5.7/

Die zur Signalgebung notwendigen Kräfte dürfen bei den mit Berührung wirkenden Schutzeinrichtungen, sofern sie an bewegten Maschinen oder Maschinenteilen, z. B. an Schließkanten kraftbewegter Schutzeinrichtungen angebaut sind, den Wert von 150 N nicht überschreiten, wenn die Schließbewegung nach Ansprechen des Sensors umsteuert, reversiert. Ist die Bewegung nicht umsteuerbar, sind maximal 70 N tolerierbar. An kraftbetätigten Türen und Toren darf der

Die Höhe des Gummihohlprofils muß gewährleisten, daß Anhaltewege der gefahrbringenden Bewegung an den gesicherten Kanten kleiner sind als sein Verformungsweg. Verformungen und Reaktionskräfte hängen von der Bauhöhe und der Struktur des Gummihohlprofils und vom verformbaren Volumen ab. Das Gummiprofil muß so gestaltet sein, daß Schaltleisten bei beliebiger Richtung des Kraftvektors, nicht nur senkrecht zur Betätigungsbewegung ansprechen. Je nach Bauform und Profilhöhe ergeben sich unterschiedliche Kraft-Weg-Verläufe. Hersteller sind verpflichtet, für jedes erhältliche Signalgeberprofil das Kraft-Weg-Diagramm anzugeben. Der Kraftverlauf muß bezogen auf den zurückgelegten Weg bis zum Erreichen der Betätigungskraft kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet sein. Zur weiteren Darstellung reicht es, den zurückgelegten Weg für Kräfte von 250 N, 400 N und 600 N zu messen und die Kurve mit Geraden zu interpolieren. Ihr Verlauf hängt auch von der Betätigungsgeschwindigkeit (gleichzusetzen mit der maximalen Geschwindigkeit der gefahrbringenden Bewegung) ab, Bild 5.9-6. Sie beeinflußt die Nachlaufzeit und somit auch den Nachlaufweg. Beim Auswählen sind außer der Geschwindigkeit des Objektes, an das die Schutzeinrichtung angebaut werden soll, auch noch dessen Massenträgheit und das dynamische Verhalten der Steuerung und Bremsen zu beachten. Wegen der Komplexität des

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Sicherheitstechnik

Bild 5.9-6 Einfluß der Betätigungsgeschwindigkeit auf die Nachgiebigkeit von Hohlprofilen /5.7/

dynamischen Vorgangs dürfen z. B. Schaltleisten an kraftbetätigten Toren nicht mehr isoliert betrachtet, sondern Schließ-, Ansprech- und Reversierverhalten müssen als Ganzes gelöst und meßtechnisch dokumentiert werden. Wirkprinzip. Schaltstangen und -leisten, Schaltplatten und -matten bestehen aus folgenden Komponenten: 1. Signalgeber 2. Signalübertragung 3. Signalverarbeitung Diese Systemkomponenten können als separate Einzelkomponenten ausgeführt oder in die Schutzeinrichtung räumlich integriert sein. Der Markt bietet zur Zeit unterschiedliche Ausführungen von Schaltleisten und -matten an. Sie lassen sich, bezogen auf das Wirkprinzip der Signalwandlung, unterteilen in - elektrische/elektromechanische - pneumatische - akustische (Infraschall) - optoelektronische.

Elektrisch/elektromechanisch wirkende Systeme. Diese Schutzeinrichtungen unterscheiden sich in der Art, wie sie Schaltsignale auslösen und wandeln sowie in der Dimension des Schutzfeldes, das sie erfassen. Die wichtigsten elektromechanischen Systeme sind im Bild 5.9-7 vergleichend gegenübergestellt. Elektromechanisch wirkende Schaltbügel sind wohl die ältesten Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion. Mit ihnen hat man schon relativ früh begonnen, Arbeitsabläufe abzubrechen, um das zeitliche Zusammentreffen von Personen mit gefahrbringenden Situationen zu unterbinden. Schaltbügel haben zwar immer noch trennende Eigenschaften. Aber schon durch unbewußtes, zufälliges Berühren rufen sie zusätzlich in der Maschinensteuerung Schaltsignale hervor, die zu sicheren Zuständen führen. Schaltbügel sind von verriegelte trennende Schutzeinrichtungen zu unterscheiden. Sie zwar mechanisch ähnlich aufgebaut, müssen aber bewußt geöffnet werden, um entsprechende Schaltsignale zu erzeugen. Elektrische Systeme mit verformbaren wirksamen Oberflächen nutzen galvanische Effekte zur Signalerzeugung. Man unterscheidet zwischen Systemen, die mit konventionellen, diskreten Schaltelementen, z. B. Trennern usw. ausgerüstet sind und Systemen, die als Signalgeber besondere Schaltelemente, z. B. zwei leitfähige Kunststoffbänder, die im Inneren von Gummihohlprofilen isoliert zueinander angeordnet sind, nutzen. Je nach Signalauslösung wird unterschieden, ob sie nach dem Ruhestrom- oder nach dem Arbeitsstromprinzip arbeiten. In Systemen, die nach dem Ruhestromprinzip arbeiten, ist der Stromkreis zwischen den Komponenten Signalverarbeitung, Signalübertragung und Signalgeber nur im unbetätigten Zustand der Schutzeinrichtung geschlossen. Betätigen, sprich Verformen des Gummihohlprofils der Schutzeinrichtung, unterbricht beim den Stromkreis durch zwangsweises Öffnen des Signalgebers, der z. B. als zwangsöffnende Kontaktkette oder eine Vielzahl in Serie gelegter Öffner-Schalter aufgebaut ist. Die Signalverarbeitung erzeugt darauf ein Signal zum Stillsetzen gefahrbringender Situationen. Bei der im Bild 5.9-8 dargestellten Lösung setzt sich die in das Gummihohlprofil der Schaltleiste 1 eingebettete Kontaktkette aus mehreren in Serie geschalteten Öffnern zusammen, die aus einer alternierenden Aufreihung stromleitender Kontaktrollen 2 und isolierenden Zwischenelementen 3 besteht. Die elastische Schnur 4 spannt die Kette vor und drückt die Metallteile der Kontaktelemente aufeinander. Der Stromkreis ist damit geschlossen. Beim Verformen des Gummihohl-

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

Bild 5.9-7 Elektromechanisch wirkende Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion /5.7, 5.32, 5.62/

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Sicherheitstechnik

Bild 5.9-9 Elektrische Schaltleiste nach dem Arbeitsstromprinzip /5.3/

Bild 5.9-8 Elektrische Schaltleiste nach dem Ruhestromprinzip /5.21/

profils schiebt sich mindestens eins der konischen Zwischenelemente 3 zwischen zwei benachbarte leitende Kontaktrollen 2 und trennt galvanisch den Ruhestromkreis (mehrfache Redundanz). Im Unterschied dazu ist bei Systemen, die nach dem Arbeitsstromprinzip arbeiten, der Stromkreis sowohl bei unbetätigter als auch bei betätigter Schutzeinrichtung geschlossen, Bild 5.9-9. Zum Stromkreis, der im unbetätigten Zustand durch beide flexible Elektroden 1 des Signalgebers vorerst unterbrochen ist, ist parallel ein Abschlußwiderstand 2 angeschlossen. Damit ist ein definierter Gesamtwiderstand im nichtbetätigten Zustand realisiert, den die Signalverarbeitung 3 überwacht. Signalgeber sind als übereinander angeordnete leitfähige Folienstreifen ausgeführt, die getrennt sind durch eine elastische Isolierschicht, die beim Betätigen elektrisch leitfähig wird (z. B. perforierter PU-Schaum zwischen Metallstreifen oder Kunststoffstreifen, deren Leitfähigkeit vom Verformungsgrad abhängt). Der Signalgeber ist von einem Schlauch 4 umhüllt, der im Inneren von Gummihohlprofilen 5 so untergebracht ist, daß er schon bei geringen Verformungen den Stromkreis schließt. Beim Betätigen verformen sich die elastischen Elektroden und schließen den Stromkreis noch vor dem Abschlußwiderstand. Der Strom fließt am Abschlußwi-

derstand vorbei, der Gesamtwiderstand des Stromkreises ändert sich schlagartig. Die Signalverarbeitung erfaßt diese Änderung und erzeugt ein Signal zum Stillsetzen gefahrbringender Situationen. So lange Schaltelemente verformt sind, bleibt dieser Schaltzustand erhalten (Dauersignalfunktion). Sind diese Systeme dreidimensional ausgeführt, spricht man von Bumpern (Kontaktpuffern, Prallkissen). Sie sind elastische Körper aus Polyurethan-Schaum mit eingebauten Signalgebern (Schaltelementen). Der Puffer ist mit einer zähen Haut aus Polyester, gummiertem Gewebe u. ä. überzogen, damit sich einerseits seine Formbeständigkeit verbessert und andererseits sich die Beständigkeit gegen Nässe, Verschmutzung und andere Einflüsse erhöht. Beim Kontakt mit Menschen drückt sich das Prallkissen leicht ein. Darauf berühren sich zwei Kontaktflächen im Signalgeber und erzeugen sicherheitsrelevante Signale. Bumper werden vorwiegend zur Sicherung von fahrerlosen Flurförderzeugen eingesetzt. Kollidiert das Fahrzeug mit Personen, stoppt das Fahrzeug. Gleichzeitig bauen sich Kollisionskräfte durch die Verformung des Prallkissens ab, so daß mit ernsthaften Verletzungen nicht zu rechnen ist. Pneumatisch wirkende Systeme sind als Schaltleisten oder als Schaltmatten, seltener als Schaltplatten ausgeführt, Bild 5.9-10. Druckschaltplatten sind mit Druckdosen (5 bis 6 je m2) ausgerüstet, die mit Schläuchen geringer Nennweite miteinander verbunden sind. Druckdosen stützen die

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

massive Bodenplatte gegen den Grundrahmen ab. Eine Vakuumpumpe erzeugt periodisch einen definierten Unterdruck. Lasten auf der Bodenplatte verformen die Druckdosen, erzeugen kurzzeitige Druckwellen und bewirken Signale im Steuergerät. Bei Schaltleisten dienen Kammern der Gummihohlprofile unmittelbar als Signalgeber, die mit einem Druckwellenschalter verbunden sind. Berühren der Betätigungsfläche mit einer ausreichend schnell aufgebrachten Kraft erzeugt im Inneren eine Druckwelle, die von der Signalverarbeitung erfaßt und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Einfache Systeme geben beim Verformen kein Dauersignal, sondern nur einen einzelnen Impuls. Danach können sie, sofern sie sich nicht zurückverformt haben,

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keine neuen Impulse geben, sprich auch keine weiteren gefahrbringenden Situationen verhindern. Deshalb muß z. B. bei kraftbewegten Schließkanten sichergestellt sein, daß weitere Bewegungen in der ursprünglichen gefahrbringenden Richtung nur durch bewußt gegebene Schaltbefehle erfolgen oder daß Sperren manuell gelöst werden, die vorher beim Ansprechen der Schaltleiste Antrieb oder Steuerung verriegelt haben. Der Einsatz einfacher pneumatischer Schaltleisten ist nur zum Sichern von Schließkanten kraftbewegter trennender Schutzeinrichtungen bei geringen Risiken zu vertreten. Schaltmatten haben zwischen Boden- und Deckbelag verformbare Kammern oder Druckschläuche, die einerseits an Druckschalter und andererseits an Drossel-

Bild 5.9-10 Pneumatisch und akustisch wirkende Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion /5.7, 5.23/

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elemente angeschlossen sind. Sie arbeiten mit definiertem Grunddruck (mit atmosphärischem Druck, statischem oder pulsierender Unter- oder Überdruck). Letztere müssen daher mit einem Druckerzeuger verbunden sein. Bei Schaltmatten, die mit atmosphärischem Druck arbeiten, ist eine Funktionsüberwachung der Signalgeber und Verbindungsleitungen unmöglich, da ihre Beschädigungen das Druckniveau nicht ändern und auch kein Schaltsignal hervorrufen können. Funktionsüberwachung läßt sich z. B. mit Überdruck realisieren. Die Pumpe fördert Luft in den mäanderförmigen Schlauch der Matte. Der in der Zufuhrleitung integrierte Druckwellenschalter überwacht den Eingangsdruck, Druckwellenschalter am anderen Schlauchende den Ausgangsdruck. Sobald Druck aufkommt, schließen sich seine Kontakte. Belastung der Matte drosselt den Schlauch: am Eingang erhöht sich der Druck, am Ende fällt er ab, Schalter öffnen sich, Stromkreise werden unterbrochen. Leckagen (Perforationen durch Verschleiß oder mutwillige Beschädigungen) und Verstopfungen ändern die Druckverhältnisse im gleichen Sinne und schalten das System ab. In beiden Fällen läßt sich das System nur durch Aktivieren der Quittiertaste wieder einschalten. Aufgrund des einkanaligen Signalgebers, des komplizierten Aufbaus und der sich daraus ergebenden mangelnden Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit verlieren rein pneumatisch funktionierende Schaltmatten an Bedeutung. Sie sind in der Praxis nur noch selten anzutreffen, da sich mit ihnen hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Steuerungen (Kategorie 2, 3 und 4) kaum wirtschaftlich vernünftig realisieren lassen. Elektrische oder optoelektronische Systeme werden zunehmend bevorzugt Akustische Systeme. Infraschall-Systeme bestehen aus einem Mehrkammerprofil (von dem zwei Kammern luftführend sind) als Signalgeber (Schaltleiste), aus Schlauchleitungen, einer Aktor-Sensor-Einheit und einer Auswerteelektronik, Zeile 4 im Bild 5.9-10. Beim Infraschallsystem gibt der Aktor periodisch mit einem komprimierten Luftvolumen Schallwellen sehr tiefer Frequenzen über einen Verbindungsschlauch in die obere Kammer des Gummihohlprofils der Schaltleiste ab. Die Infraschallwellen durcheilen die Kammer, gelangen an deren Ende über ein Verbindungsstück in die obere Kammer und kehren zum elektronischen Drucksensor (der ohne mechanisch bewegte Teile arbeitet) zurück. Der Vergleich der angekommenen mit der gesendeten Schallwelle durch einen Mikroprozessor dient zur kontinuierlichen Funktionsüberwachung (Testung) der Schutzeinrichtung.

Beim Betätigen verformt sich die Schaltleiste elastisch. Im Luftvolumen beider luftführenden Kammern entsteht eine zusätzliche Welle, die sich aber von der Testwelle durch einen anderen Druckverlauf unterscheidet. Der Drucksensor bzw. der Mikroprozessor erkennt dies als Betätigung der Schaltleiste und signalisiert sie der Auswerteelektronik. Kleinere Beschädigungen oder größere Temperaturschwankungen und die mit ihnen verbundenen Druckänderungen in den Luftkammern beeinträchtigen nicht die Zuverlässigkeit des Systems. Optoelektronisch wirkende Systeme. Nach diesem Prinzip arbeitende Systeme (Schaltmatten und Schaltleisten) haben wie berührungslos wirkende optoelektronische Systeme einen Lichtgeber und einen Lichtempfänger. Beide sind Endstücke eines elastischen Körpers, in dessen Hohlräumen das Licht eingeschlossenen ist. Verformungen ändern seine optischen Parameter, die der Empfänger erfaßt, überwacht und an die Steuerung weiterleitet, Bild 5.9-11. Optolektronische Schaltleisten sind von außen von anderen Schaltleisten mit Gummihohlprofilen kaum zu unterscheiden. Ein Lichtgeber (IR-Diode) sendet modulierte Infrarotstrahlen durch die runde Hohlkammer eines Gummihohlprofils. Die Hohlkammer leitet die Strahlen zuverlässig weiter, auch in leichten Bögen. Dann reflektiert die glatte Oberfläche der Kammerinnenseite die Lichtstrahlen, bis sie auf den Empfänger auf der anderen Seite des Profils treffen. Lokale Verformungen des Gummihohlprofils durch Betätigungskräfte schnüren die Lichtstrahlen ein oder unterbrechen sie. Das erkennt die Empfangseinheit und meldet der Auswerteelektronik ein Ausbleiben des Signals. Konfektionierung der Schaltleisten ist ohne aufwendige Hilfsmittel vor Ort möglich: Gummiprofile stehen als Meterware zur Verfügung. Anwender können sie auf Maß selbst ablängen und Lichtgeber und -empfänger in die Hohlkammer einstecken. Beschädigte Profile lassen sich durch neue ersetzen. Vorhandene intakte Lichtgeber und -empfänger können dabei wiederverwendet werden. Um die Reaktionskräfte am gedrückten Gummihohlprofil in ungefährlichen Grenzen zu halten, müssen Nachlaufwege bewegter Kanten, deren Quetschstelle mit diesen Schaltleisten gesichert sind, mit der Steifigkeit des Gummiprofils und den dynamischen Kennwerten mechanisch bewegter Teile und der Signallaufzeit der Steuerung abgestimmt sein. Optoelektronische Schaltmatten haben ebenfalls Lichtgeber und Lichtempfänger, die über einen Lichtwellen-

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

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Bild 5.9-11 Optoelektronisch wirkende Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion /5.18, 5.23, 5.59/

leiter (Glasfaser) miteinander verbunden sind. Der Lichtleiter ist im Inneren der elastischen Betätigungsfläche (Signalgeber) mäanderförmig verlegt. Es entsteht ein feines Netz von Meßpunkten, die über die gesamte Fläche Gewichtsbelastungen und deren Änderungen registrieren. Im unbelasteten Zustand sind die lichttechnischen Größen der mit Glasfasern übertragenen Lichtwellen konstant. Durch Betreten oder statische Gewichtsbelastung der Oberfläche verformen sich der Lichtwellenleiter um wenige Mikrometer. Schon diese minimale Biegung oder eine andere Bewegung durch Belastung, Entlastung oder Gewichtsveränderung ändern meßbar die optische Übertragungscharakteristik der Glasfaser (die Modenverteilung). Modenverteilung ist der Gewichtsbelastung proportional. Abweichungen vom unbelasteten Ausgangszustand werden als Signal erkannt. Die Signalverarbeitung wandelt optische Signale in elektrische um. Schaltpunkte lassen sich gewichtsabhängig einstellen, Dauerbelastungen (Manipulationsversuch?) sind erkennbar. Das System arbeitet nach dem Fail-Safe-Prinzip: Ausfälle des Sensors oder der Elektrik führen das System in einen sicheren Zustand über.

Gestaltung der mit Berührung wirkenden Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion. Grundlage für Gestaltung, Prüfung und Einsatz ist die Norm DIN EN 1760-1 u. 2 "Allgemeine Leitsätze für die Gestaltung und Prüfung von Schaltmatten und Schaltplatten." Schutzeinrichtungen müssen so gestaltet und so in das Sicherheitskonzept der Maschine einbezogen sein, daß sie zuverlässig funktionieren, keine neuen Gefahrstellen bilden und sich nicht auf einfache Art und Weise umgehen oder manipulieren lassen, Bild 5.9-12. Um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten, genügt es nicht, beim Ermitteln und Bewerten von Risiken nur eine hochwertige Steuerungskategorie festzulegen. Es muß auch analysiert werden, wie sich Ausfälle und Versagen mechanischer Bauteile auf den sicherheitsrelevanten Signalfluß auswirken. Das ist eine wichtige Voraussetzung, um geeignete Konstruktionsmaßnahmen gegen stochastische Ausfälle zu treffen. Schaltleisten aus Gummiprofilen dichten zwar Schließkanten von Schiebetüren an gesteuerten trennenden Schutzeinrichtungen ab, unterliegen aber hohen Beanspruchungen durch Mineralöle, Kühl- und Schmieremulsionen, abrasive Wirkung heißer Metallspäne usw. Um eine vertretbare Haltbarkeit und chemische Beständigkeit zu erreichen, sind Herstellern die zu erwarten-

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Sicherheitstechnik

Bild 5.9-12 Gestaltungsregeln für mechanisch betätigte Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

den Umweltbedingungen mitzuteilen, damit sie Hohlprofile aus resistenten Gummimischungen, z. B. aus Nitrylkautschuk, liefern können. Genauso wichtig ist es bei Schaltmatten ihre wahrscheinliche statische Belastung, z. B. durch abgestellte schwere Teile, ihre dynamische Belastung, z. B. durch Befahren mit Flurförderzeugen oder häufiges Betreten, zu ermitteln und Anbietern mitzuteilen. Schaltmatten und Schaltplatten sichern oft begehbare Bereiche. Hier ist es wichtig, daß nach dem Betreten gefahrdrohende Situationen abgebrochen werden, bevor Gefährdete sie erreichen können. Schrittgeschwindigkeit, Abstand der vorgelagerten Kante der Schutzeinrichtung, Reaktionszeit der Schutzeinrichtung und Bremszeit der Maschine müssen aufeinander gemäß der Norm DIN EN 999 "Anordnung von Schutzeinrichtungen im Hinblick aus Annäherungsgeschwindigkeit von Körperteilen" abgestimmt sein. Anwendungsbeispiel. Im Bild 5.9-13 ist ein Stanztiegel dargestellt, eine in der Papierverarbeitung zum Ausstanzen von Wellpappezuschnitten eingesetzte Maschine, die manuell beschickt wird. Kinematisch betrachtet, sind Stanztiegel Viergelenkmechanismen, die aus Rahmen (Fundament), Kurbel (Antriebsrad), Koppel und Tiegelschwinge bestehen. Zwischen Schwinge und Fundament entsteht eine technologisch gewollte

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Quetschstelle, in die im während der geöffneten Schwinge Wellpappeplatten manuell eingelegt und nach Bearbeitung als Zuschnitte entnommen werden. Energieund Hebelverhältnisse erzeugen an den Haupt- und Nebenschließkanten lebensbedrohliche Gefährdungspotentiale. Quetsch- und Scherstellen sind mit mechanisch betätigten Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion gesichert. Primäre Maßnahme ist ein Schaltbügel, der die Haupt- und Nebenschließkante überwacht. Sein lichtes Profil muß an die Kontur der Schwinge und des Fundaments im Bereich der Gefahrstellen so angepaßt sein, daß der Spalt 25 mm nicht überschreitet (Sicherheitsabstand für Fingersicherheit). Im Bereich der Hauptschließkate (Beschickungsseite) muß der Schaltbügel schon 300 mm vor der Stanzebene ansprechen. Zusätzlich ist an der Tiegelschwinge unmittelbar vor der Schließkante eine Schaltleiste angebracht, die tangential, in Richtung der Schließbewegung anspricht. Symmetrisch zur Stanzebene ausgerichtete Trittschaltmatten überwachen seitlich die Nebenschließkanten. Da alle Schutzeinrichtungen vom einwandfreien Funktionieren der Steuerung abhängen, muß sie resistent gegen stochastische Bauteilausfälle ausgelegt sein. Aufgrund des hohen Risikos muß sie der Kategorie 4 nach DIN EN 954-1 entsprechen.

Bild 5.9-13 Sicherung eines Stanztiegels [5.56]

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Sicherheitstechnik

5.9.3 Optoelektronische Schutzeinrichtungen Optoelektronische Schutzeinrichtungen (die DIN EN 50 100-2 spricht von aktiven optoelektronischen Schutzeinrichtungen = AOPD) bestehen aus Sensoren und einer Auswerteeinheit. Sensoren sind der sichtbare Teil des kompletten Sicherheitssystems. Auswerteeinheit und Sensoren können zwar separat ausgeführt sein, der Trend, beide Baugruppen im Rahmen der Bauteil- und Strukturminiaturisierung in Sensorengehäuse räumlich zu integrieren, ist aber unverkennbar. Bauarten. Optoelektronische Schutzeinrichtungen erfassen berührungslos Objekte, indem sie Störungen des Lichtstrahles oder des Lichtfeldes, das meistens mit gepulstem Laser im sichtbaren (Rotlicht) oder unsichtbaren Bereich (Infrarot) erzeugt wird, erkennen und diesen optischen Effekt in elektrische Signale umwandeln. Sicherheitsrelevante Teile der Maschinensteuerung (Auswerteeinheit und Sicherheitsbausteine innerhalb oder außerhalb der Schutzeinrichtung) verhindern dann gefährliche Maschinenbewegungen oder schalten sie ab. Zur Zeit sind in der Praxis vornehmlich die im Bild 5.9-14 dargestellten Grundtypen optoelektronischer Schutzvorrichtungen im Einsatz. Das Schutzfeld der Lichtschranken entsteht durch einen einzelnen Strahl, den ein Sendemodul zum Empfängermodul sendet. Das Eindringen von Personen oder von bewegten Objekten an beliebiger Stelle entlang des Lichtstrahles wird berührungslos erfaßt, Das optische Signal der Strahlunterbrechung wird in elektrische Signale umgewandelt. Lichtgitter bestehen aus wenigen, meistens aus drei bis vier gitterartig aneinander gereihten Einzelstrahlen, d. h. aus Sendern und Empfängern, die oft zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind und ein flächenähnliches Schutzfeld bilden. Lichtvorhänge entstehen entweder durch eine große, aber endliche Zahl dicht aneinander gereihter Einzellichtstrahlen oder durch einen bewegten aufgefächerten Lichtstrahl, der die zu überwachende Ebene periodisch lückenlos überstreicht. In der ersten Ausführung liegen die Lichtschranken so dicht nebeneinander, daß auch kleine Objekte erkannt werden. Bei aufgefächerten Lichtvorhängen, die aus einem Optikkopf und einem Reflektor bestehen, entsteht das homogene Schutzfeld durch einen sich sehr schnell über das gesamte Schutzfeld bewegenden Lichtstrahl, der ein lückenloses Schutzfeld aufspannt. Tastende Lasersysteme (Scanner) tasten und vermessen ihre Umgebung ähnlich wie ein Radargerät ab. Sie brauchen im Unterschied zu Lichtvorhängen mit gefä-

chertem Strahl keine speziellen Reflektoren. Die meisten Systeme arbeiten nach dem Drehspiegelverfahren: Ein Laserstrahl wird über einen rotierenden Spiegel in einem Halbkreis abgelenkt und überstreicht ein weitwinkliges Kreissegment vor dem Scanner. Die Auswerteelektronik bestimmt aus dem erfaßten Winkel des Drehspiegels und aus der Messung der Lichtlaufzeit die absolute Polarkoordinate des Objekts (Winkel und seine Entfernung zum Drehpunkt des Scanners). Anforderungen an die Steuerung. Die zuverlässige Funktion der immateriell wirkenden optoelektronischen Systeme hängt entscheidend von der Resistenz der Steuerung gegen stochastische Ausfälle ab. Zur Sicherung von Gefahrstellen oder Gefahrbereichen dürfen daher nur Lichtschranken für Personenschutz, auch Sicherheitslichtschranken genannt, verwendet werden, die den Normen DIN EN 61 496-01 ´Sicherheit von Maschinen; Berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen´ und DIN EN 61 496-02 ´Sicherheit von Maschinen; Lichtschranken´ entsprechen. Je nach dem zu beherrschenden Risiko müssen optoelektronische Schutzeinrichtungen (Sensoren und Auswerteeinheit) und die mit ihnen funktionell gekoppelten Steuerungen den jeweiligen Anforderungen der DIN EN 954-1 ´Sicherheit von Maschinen; Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen, allgemeine Gestaltungsleitsätze´ entsprechen, d. h. mit Testung (Kategorie 2) oder Selbstüberwachung (Kategorie 4) ausgeführt sein. Die Entscheidung, welche Sicherheitskategorie im konkreten Fall eingesetzt wird, richtet sich nach dem jeweiligen vorliegenden Risiko an den Gefahrstellen, d. h. nach dem Ergebnis der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung. Maschinen mit zyklischem Eingriff in potentielle Gefahrstellen von Werkzeugen brauchen Schutzeinrichtungen mit Selbstüberwachung (Kategorie 4). An Maschinen mit wesentlich kleineren Risiken können schon Schutzeinrichtungen mit Testung eine ausreichende Sicherheit vor Verletzungen gewährleisten. Die einwandfreie Funktion der Schutzeinrichtungen mit Testung wird durch ein externes periodisches Testsignal überprüft. Eingetretene Fehler werden somit erst im Augenblick der Testung erkannt. Tritt zwischen zwei Testungen ein Fehler auf, ist in diesem Zeitintervall die Schutzwirkung der Schutzeinrichtung nicht gewährleistet. Ein Eindringen in das Schutzfeld würde dann das erwartete Unterbrechen der gefahrbringenden Bewegungen nicht zwangsläufig nach sich ziehen. Gefahrdrohende Situationen wären daher im Fehlerfall erreichbar. Deshalb sind Systeme mit Anlauftestung sinnvoll, die bei jedem Einschalten selbsttätig abläuft.

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

Bild 5.9-14 Bauarten optoelektronischer berührungslos wirkender Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

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Sicherheitstechnik

Die Steuerung muß aber auch sich wiederholende Testungen ermöglichen, deren Zeitabstände (Minuten, Stunden, an Maschinenzyklen gekoppelte Zeitintervalle usw.) einstellbar sind und sich nach dem vorhandenen Risiko richten. Interne stochastische Bauteilfehler dürfen die Schutzfunktion selbstüberwachender Schutzeinrichtungen niemals beeinträchtigen. Ausfälle von Bauteilen dürfen auf keinen Fall dazu führen, daß das Detektionsvermögen beeinträchtigt wird oder daß sich Ansprechzeiten unzulässig verlängern bzw. daß die Ausschaltelemente nicht mehr ansprechen. Fehler müssen so rechtzeitig erkannt werden, daß Maschinen spätestens beim ersten Unterbrechen des Schutzfeldes nach der Fehlererkennung einen definierten sicheren Zustand einnehmen.

5.9.4 Lichtschranken Einweglichtschranken. Sie bestehen aus einer Sendeeinheit und aus einer Empfangseinheit. Beide Einheiten sind in getrennten, meist baugleichen Gehäusen untergebracht und haben eine separate Stromversorgung. Die Sendeeinheit enthält u. a. einen Taktgenerator und eine Sendediode. Sie strahlt im Takt des Generators infrarotes Licht aus, das in einem Linsensystem zu einem Strahl gebündelt die gesamte Überwachungsstrecke nur einmal durchläuft. Es trifft auf die Empfangseinheit und wird dort im Infrarotsensor in elektrische Signale umgewandelt. Ist der Lichtweg frei, sind die Ausgangsrelais angezogen. Wird er unterbrochen, fallen sie ab, Bild 5.9-15. Sende- und Empfangseinheit müssen so angeordnet sein, daß ein Eindringen in den gesicherten Bereich zwangsläufig den Lichtstrahles unterbricht. Dabei ist noch darauf zu achten, daß sich keine spiegelnden Gegenstände im Streubereich des Lichtstrahles befinden. Die sonst möglichen Umspiegelungen bewirken, daß die Empfangseinheit das signalauslösende Unterbrechen des Lichtstrahles nicht mehr erkennt. Die Sicherheitsfunktion geht verloren. Deshalb müssen zwischen spiegelnden Oberflächen und optischer Achse bestimmte Mindestabstände eingehalten werden, Bild 5.9-16. Unterbrechen des Lichtstrahles (Lichtstrahlquerschnitt muß vollständig verdeckt sein) wird detektiert und läßt die Schutzeinrichtung ansprechen. Für jede Lichtachse sind jeweils eine Sende- und Empfangseinheit vorzusehen, zu montieren, anzuschließen und auszurichten. Bei mehrstrahligen Schutzfeldern erhöht sich die Anzahl der Sender- und Empfängerpaare und auch der

Bild 5.9-15 Wirkprinzip von Einweglichtschranken /5.53/

Montageaufwand entsprechend. Werden mehrere Einheiten eingebaut, müssen sie so angeordnet sein, daß sie sich nicht gegenseitig beeinflussen können und so ausgerichtet sein, daß der Lichtstrahl der einen Sendeeinheit nur auf die ihr zugehörigen Empfangseinheit trifft. Einstrahlige Lichtschranken dürfen zum Fingerund Handschutz nur mit zusätzlichen Maßnahmen verwendet werden. Der Lichtstrahl darf auf dem Weg zum Empfänger mehrmals mit Spiegeln umgeleitet werden. Somit läßt sich mit Umlenkspiegeln und einer einzigen SenderEmpfänger-Kombination ein mehrseitiges und/oder ein zweistrahliges Schutzfeld realisieren. Das Verwenden von Umlenkspiegeln reduziert aber die Reichweite und erhöht wesentlich den konstruktiven und montagemäßigen Aufwand für eine genaue Ausrichtung beider Einheiten der Einweglichtschranken. Gitterlichtschranken. Sie bestehen aus zwei Gehäusen, aus der Sender/Empfängereinheit und Spiegeleinheit und bilden ein zweistrahliges Lichtgitter, Bild 5.9-17. Die Integration des Senders und Empfängers und beider Umlenkspiegel in jeweils einem Gehäuse reduziert sowohl die Montage- und Justierarbeit als

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

Bild 5.9-16 Einbauregeln für Einweglichtschranken /5.53/

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Sicherheitstechnik

Bild 5.9-17 Gitterlichtschranke /5.15/

auch den Verkabelungsaufwand gegenüber zweier Einzellichtschranken, die für das ein zweistrahliges Lichtgitter notwendig wären. Sicherheits-Reflektionslichtschranken. Zum Schutz von Personen waren bis vor kurzem nur Lichtschranken zulässig, die nach dem Einwegprinzip arbeiten, da übliche Produktionsreflektionslichtschranken ohne größeren handwerklichen Aufwand oder besondere intellektuelle Leistung (z. B. mit Spiegeln oder Stanniol unmittelbar vor dem Sender angebracht) zu umgehen waren. Lichtschranken mit Personenschutzfunktion müssen alle Objekte, spiegelnde oder diffus reflektie-

rende, zuverlässig erkennen. Reflektionslichtschranken gelten nur dann als manipulationsfest und damit zum Personenschutz geeignet, wenn auch spiegelnde Gegenstände im Lichtstrahl Schaltsignale hervorrufen. Sicherheits-Reflektionslichtschranken funktionieren wie folgt: Der Sender (Halbleiterlaser) strahlt sichtbares Rotlicht aus. Sender und Empfänger der einlinsigen Laser-Lichtschranken befinden sich im demselben Gehäuse. Auf der gegenüberliegenden Seite des Schutzfeldes ist ein besonderer Reflektor ortsfest und optisch ausgerichtet angebracht. Der Reflektor wirft das Licht zum Empfänger zurück. Die im Sendergehäuse integrierte Empfangseinheit wertet die vom Reflektor zurückgeworfenen Strahlen aus und löst bei Unterbrechung Schaltsignale aus, Bild 5.9-18 Zur zuverlässigen Detektion von Objekten wird polarisiertes Licht verwendet. Durch gekreuzte Anordnung von Polarisationsfiltern bei Sender und Empfänger in Verbindung mit den Polarisationseigenschaften des Reflektors können auch glänzende oder spiegelnde Objekte erkannt werden. Aus gleichem Grund sind Sicherheits-Reflektionslichtschranken auch unempfindlich gegen Fremdlicht. Dem Tripel-Reflektor ist ein Polarisationsfilter vorgeschaltet. Er bewirkt bei freiem unpolarisierten Strahlengang, daß nur ein Teil des nach dem Passieren des erstmals polarisierten Lichts die eigentliche Reflektionsfläche erreicht, von ihr zurückgeworfen wird und zur Empfangseinheit zurückkehrt. Das Auswertesystem der Empfangseinheit vergleicht, ob der durch die optischen Parameter des Filters und des Reflektors

Bild 5.9-18 Wirkprinzip von Sicherheits-Reflektionslichtschranken /5.29/

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

vorbestimmter Anteil von unpolarisiertem und in einer Ebene linear polarisiertem Licht bei ihr auch wirklich ankommt. Spiegel oder andere Reflektoren, z. B. reflektierende Schutzkleidung, bewußt oder zufällig in die Lichtstrekke eingebracht, werfen fast das ganze unpolarisierte Licht zurück. Diffus reflektierende Objekte werfen im Gegensatz dazu sehr wenig Licht zurück. Sowohl diffus reflektierende Objekte (z. B. Körperteile) als auch Spiegelnde oder glänzende Gegenstände (Manipulationsversuch?), die den Strahlengang unterbrechen, verändern dieses Polarisationsverhältnis. Die Auswerteeinheit erkennt somit jede Unterbrechungen des Lichtstrahles. Überwachungsschaltungen, die ebenfalls im Lichtschrankengehäuse integriert sind, kontrollieren im festen Zeittakt die ordnungsgemäße Funktion der Sicherheits-Reflexionslichtschranke. Da sich beide aktiven Komponenten (Sender und Empfänger) auf derselben Seite der Lichtachse befinden und der Reflektor keine eigenen Anschlüsse benötigt, lassen sich Sicherheits-Reflektionslichtschranken einfacher und mit weniger Kabeln anschließen und verdrahten als Einweglichtschranken. Mehrstrahlige Schutzfelder lassen sich durch eine Reihenschaltung mehrerer Lichtschranken, die in entsprechenden Höhen montiert sind, realisieren.

Absichern der meisten Gefahrstellen und Gefahrbereiche müssen Flächenschutzsysteme benutzt werden. Deshalb werden in meisten Fällen mehrstrahlige optoelektronische Schutzeinrichtungen eingesetzt, die nach dem Einwegprinzip arbeiten, d. h. aus Sendern und Empfängern bestehen. Einzelne Lichtstrahlen aus kodierten infraroten Lichtpulsen bestimmen zwischen Sende- und Empfangseinheit ein Schutzfeld, dessen Geometrie und Detektionsvermögen durch Anzahl der Strahlen, deren Abstand voneinander und durch den wirksamen Linsendurchmesser definiert sind. Man unterscheidet zwischen Lichtgittern und Lichtvorhängen. Das Unterscheidungskriterium, ob von Lichtgittern oder Lichtvorhängen gesprochen wird, liegt in der Auflösung (im Detektionsvermögen), die wiederum die Sicherheitsfunktion bestimmt, für die die jeweilige Schutzeinrichtung geeignet ist. Sicherheitslichtvorhänge haben ein Auflösungsvermögen von 14 mm bis 40 mm und detektieren Finger, Hände und Arme, natürlich auch alle anderen größeren Körperteile. Lichtgitter sind Systeme mit weitmaschigerer Detektion. Sicherheitslichtgitter werden ausschließlich zur Körpererkennung eingesetzt. Bei ihnen muß immer der Sicherheitsabstand zur Gefahrstelle rechnerisch um die Armlänge (850 mm) vergrößert werden.

5.9.5 Lichtgitter, Lichtvorhänge Optoelektronische Schutzeinrichtungen können anstelle von oder in Kombination mit Umzäunungen zur großräumigen Überwachung verwendet werden. Das ihnen eigene immaterielle Detektionsprinzip und die breiten Möglichkeiten der Verarbeitung der von ihnen kommenden Signale in zeitgemäßen Steuerungen prädestinieren sie zum Absichern von Beschickungsöffnungen umzäunter Bereiche, z. B. Arbeitsräume von Robotern bzw. anderer begehbarer Maschinen oder Anlagen, Bild 5.9-19. Gehäuse von Lichtschranken werden häufig gelb ausgeführt, eine Vorgabe für Farbgebung durch eine Norm besteht z. Z. nicht. Bauarten. Einzelne Lichtschranken lassen sich wegen ihres eindimensionalen Lichtstrahles nur zum Absichern geringer Risiken verwenden und das nur dann, wenn flankierende Schutzmaßnahmen, z. B. in Form trennender Schutzeinrichtungen, getroffen sind. Zum

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Bild 5.9-19 Lichtgitter

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Auflösung. Das Detektionsvermögen eines Sicherheitslichtvorhangs ist diejenige Hindernisgröße, die an jeder Stelle des Schutzfeldes erkannt wird und somit zum Auslösen von Sicherheitsfunktionen führt. Rastermaß der Optik und wirksamer Linsendurchmesser bestimmen das Detektionsvermögen, Bild 5.9-20.

Bild 5.9-20 Auflösevermögen eines Lichtgitters

Optoelektronischen Schutzeinrichtungen nach dem Sender/Empfängerprinzip haben im gesamten Schutzfeld die gleiche Auflösung. Beim Reflexionsprinzip dagegen nimmt das Auflösevermögen mit der Reichweite ab. Die zum Abschalten erforderliche Hindernisgröße muß deshalb unmittelbar vor dem Reflektor bestimmt werden, da dort das Detektionsvermögen am geringsten ist. Je feiner das Detektionsvermögen ist, um so geringer ist auch die nutzbare Reichweite des Schutzfeldes. Aufbau und Funktion. Sender und Empfänger sind in robusten, stabilen Gehäusen untergebracht und heute meistens modular aus einzelnen Optikbausteinen aufgebaut, Bild 5.9-21. Abstand der Optikbausteine und deren Teilung bestimmen das Detektionsraster. Sender strahlen unsichtbares gepulstes Infrarotlicht zum gegenüber montierten Empfänger. Empfänger werten die Lichtstrahlen synchron zum Sender aus, erkennen aufgrund ihrer Ausrichtung und Justierung und durch ihren optischen Aufbau nur den gegenüberliegenden Teil des Senderlichtbandes. Empfängerbausteine sind in Reihe geschaltet und mit einer Trägerfrequenz moduliert. Ein bewußtes oder unbewußtes Ver-

decken der Lichtstrahlen unterbricht die Signalflußkette. Dies erkennt die Auswerteeinheit und bewirkt über die Steuerung abgestimmte Sicherheitsfunktionen. Je nach relativer Lage zu Gefahrstellen und zugedachter Schutzfunktion werden mehrstrahlige Systeme in Ausführungen zur Gefahrstellensicherung (Finger/ Handschutz mit einem Abstand zwischen 100 und 500 mm), zur Gefahrenbereichsicherung oder zur Zugangsüberwachung unterschieden, Bild 5.9-22. Zur Gefahrenbereichsabsicherung werden Lichtstrahlenfelder zumeist horizontal eingebaut, um die notwendige Sicherheit mit möglichst kleinen Sicherheitsabständen zu erreichen. Bei der Zugansüberwachung werden wegen der Raumersparnis vertikale Anordnungen bevorzugt. Vorsicht: Zugangsüberwachung erkennt keine Personen zwischen Schutzeinrichtung und Gefahrstellen! Deshalb müssen entweder zusätzliche Schutzmaßnahmen, z. B. Laser-Scanner, zuverlässig erkennen, ob sich jemand in diesem Zwischenraum aufhält oder trennende Schutzeinrichtungen den Zutritt zuverlässig verhindern. Wie bei Einzellichtschranken auch, lassen sich mit einem Umlenkspiegel und einem einzigen Lichtgitter oder Lichtvorhang unter Berücksichtigung von Störungen durch spiegelnde Flächen, zwei Seiten, mit zwei Umlenkspiegeln drei Seiten eines Gefahrenbereichs absichern.

Bild 5.9-21 Prinzipieller Aufbau von Lichtgittern /5.10/

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

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Bild 5.9-22 Einsatzmöglichkeiten von Lichtvorhängen

Sicherheitsabstand. Bei der Festlegung der Sicherheitsabstände gilt der Grundsatz, daß gefahrdrohendende Situationen (z. B. gefahrdrohende Bewegungen) beendet sein müssen, bevor sie erreicht werden können. Verfahren, Randbedingungen und die Werte der zur Berechnung notwendigen Parameter sind in der Norm DIN EN 999 ´Sicherheit von Maschinen; Hand/Arm-

geschwindigkeiten, Annäherungsgeschwindig-keit von Körperteilen für das Positionieren und Anordnen von Schutzeinrichtungen´ festgelegt. Schutzeinrichtungen müssen einen Mindestabstand zu den nächstgelegenen Gefahrstelle einhalten, Bild 5.9-23. In Berechnungen des erforderlichen Sicherheitsabstands s gehen die Zugriff- oder Zutrittgeschwindigkeit

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v, die Maschinennachlaufzeit ta, die sich aus der Ansprechzeit der Schutzeinrichtung, der Signallaufzeit in der Steuerung t1 sowie aus der Bremszeit t2 ergibt, Bild 5.9-23, und der Sicherheitszuschlag C ein.

Bild 5.9-23 Sicherheitsabstände und Maschinennachlaufzeit

Wesentliche Parameter, die das Ergebnis der Berechnung beeinflussen, sind die Einbauhöhe H und das Detektionsvermögen d des Lichtvorhangs. Die erforderliche bzw. höchstzulässige Einbauhöhe H hängt von der Auflösung d ab, Bild 5.9-24. Bei waagrecht orientierten Lichtvorhängen muß berücksichtigt werden, daß die Einbauhöhe H den Wert des Sicherheitszuschlags C beeinflußt: je tiefer das waagrechte Schutzfeld angebracht ist, desto weiter können sich Personen über den Lichtstrahl hinweg in den Gefahrbereich hineinbeugen, ohne ihn mit dem Oberkörper zu unterbrechen und somit die Schutzeinrichtung auszulösen. Um so größer muß der Sicherheitszuschlag C sein. Bei senkrecht orientierten Lichtvorhängen spielt das Detektionsvermögen d, d. h. die Aussage, welches Körperteil noch unbemerkt den Lichtvorhang durchdringen könnte, die entscheidende Rolle. Beim ergonomischen und betriebswirtschaftlichen Beurteilen von Sicherheitsmaßnahmen muß man be-

rücksichtigen, daß Lichtvorhänge mit ihrer feineren Auflösung (höheres Detektionsvermögen) zwar immer etwas teuerer sind als Lichtgitter, dafür aber das Schutzziel mit geringeren Sicherheitsabständen erreichen. Damit können nicht nur die Benutzer mit der Maschine einfacher arbeiten, die Maschinen nehmen mit ihren abgesicherten Bereichen auch weniger des teueren Hallenplatzes ein. Einbau von Lichtgittern und Lichtvorhängen. Ungünstiges Plazieren kann die Schutzwirkung der ansonsten sehr zuverlässig wirkenden optoelektronischen Schutzsysteme in Frage stellen oder gar neue Gefahren heraufbeschwören, Bild 5.9-25. Bei Laserlichtschranken muß der Strahlengang am Ende seines Weges abgeschlossen sein. Der Laserstrahl sollte nicht auf Personen zielen, zumindest nicht in Augenhöhe verlaufen. Lichtgitter und Lichtvorhänge müssen an Maschinen bzw. Anlagen so angebracht und positioniert sein, daß Gefahrstellen nur durch die durch Strahlen gebildete Schutzfelder hindurch erreicht werden können. Jede optoelektronische Schutzeinrichtung muß so installiert und angeordnet sein, daß sie jeden Zugriff oder Zutritt zum Gefahrbereich zuverlässig erkennt. Vor allem muß Unter-, Über- sowie Umgreifen oder Hintertreten der Schutzeinrichtung durch richtige Auswahl der Bauart und die Wahl des Montageorts verhindert werden. Gegebenenfalls müssen zusätzliche trennende Schutzeinrichtungen verwendet werden. Sonst ist die Schutzwirkung der kostspieligen Schutzmaßnahme trotz eingehaltener Sicherheitsabstände in Frage gestellt. Kaskadierung. Hintertreten läßt sich auch mit zwei senkrecht zueinander stehenden Lichtvorhängen überwachen. Der vertikale Lichtvorhang übernimmt den Zugriffsschutz, der darunter horizontal angeordnete Lichtvorhang den Hintertretschutz, Bild 5.9-26. Beide Lichtvorhänge können mit erheblichem Schaltungsaufwand als Einzelsysteme betrieben werden. Schaltet man sie aber hintereinander zu einer Kaskade zusammen, erreicht man das gleiche Schutzziel mit weniger Aufwand beim Verdrahten und Verschalten, eine entsprechende Kommunikation zwischen den Prozessoren der Lichtvorhänge in der Auswerteeinheit vorausgesetzt. Beide zusammengeschalteten Lichtvorhänge verhalten sich dann wie ein einziges System. Zeitgemäße Ausführungen von Lichtvorhängen erlauben bis zu drei Systeme zu einer Kaskade zusammenzuschalten, /5.53/.

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

Bild 5.9-24 Sicherheitsabstände an Lichtvorhängen nach DIN EN 999

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Bild 5.9-26 Hintertretschutz mit einer Kaskadenschaltung

Bild 5.9-25 Anordnung optoelektronischer Schutzeinrichtungen

Anwendungsbeispiele. Je nach der Höhe des ermittelten Risiko müssen Lichtvorhänge mit mehreren Lichtstrahlen im notwendigen Mindestabstand von Gefahrstellen positioniert werden. Um eindringende Personen zuverlässig zu detektieren, müssen Lichtstrahlen in solchen Höhen über begehbaren Flächen angebracht sein, die verhindern, daß unsichtbare Lichtstrahlen über- oder unterschritten werden können. Grundsätz-

lich gilt: Je mehr Strahlengänge vorgesehen sind, um so schwieriger wird es, das Schutzfeld zu passieren, ohne die Schutzfunktion auszulösen. Um so geringer können auch die Sicherheitsabstände sein, Bild 5.9-27. Optoelektronischen Schutzeinrichtungen müssen zuverlässig wirken, dürfen aber die Arbeit nicht unnötig erschweren, Bearbeitungsprozesse nicht unerwartet oder zufällig unterbrechen oder Verfügbarkeit der Anlage vermindern. Denn auch für diese Schutzeinrichtungen gilt die allgemeine Erfahrung, daß Systeme, die zu Fehlschaltungen oder Fehlalarmauslösungen neigen, im praktischen Einsatz von den Beschäftigten nicht angenommen werden. Es ist dann nur eine Frage der Zeit, wann sie intelligent manipuliert werden. Um ungewollte Fehlauslösungen zu verhindern, wird oft versucht, z. B. mit rot-weißen Kunststoffketten u. ä. vor einem ungewollten Unterbrechen des Lichtstrahls zu warnen. Dies ist zwar aus der Sicht eines ungestörten Betriebes verständlich, sicherheitstechnisch aber nicht besonders sinnvoll: man macht nur den Verlauf des Lichtstrahls für einen Durchdringversuch sichtbar. Auch Hier entscheiden letztlich Ergebnisse der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung, bei denen auch das zu erwartende Verhalten von Personen eingehen muß, über die Art und Ausführung der Sicherheitsmaßnahmen. Werden Maschinen, die mit Umzäunungen gesichert sind, mit Rollenbahnen beschickt, so muß man bei der Gefährdungsanalyse und Risikobewertung berücksichtigen, daß Arbeiter evtl. versuchen werden, Rollenbah-

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

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Bild 5.9-27 Sicherheitsabstände nach [5.20]

nen als "einfacheren" Zugang zum Wirkbereich zu benutzen, um z. B. schneller entstören zu können. Vor allem dann, wenn die Rollenbahnen niedrig gebaut sind und die Umzäunungen sich nicht bequem und ohne Umwege durch elektrisch verriegelte Türen begehen lassen. Freiräume über den Rollenbahnen lassen sich mit Lichtschranken sichern, deren Zahl und Anordnung von der Höhe der Rollenbahn abhängen, Bild 5.9-28. Ist die Rollenbahn z. B. durch Treppen oder Trittbretter in den Zwischenräumen begehbar gestaltet, müssen mindestens zwei Lichtschranken unabhängig von der Höhe der Rollenbahn über Flur vorhanden sein, [5.20]. Eine andere Möglichkeit der sicherheitsgerechten Gestaltung besteht darin, Menschen und Material von Sensoren unterscheiden zu lassen. Die so abgesicherten Felder müssen einerseits Personen zuverlässig erkennen, andererseits müssen sie erlauben, Arbeitsgegenstände in den Wirkbereich hinein- und herauszubringen, ohne Schutzfunktionen auszulösen oder Arbeitsabläufe unnötig zu unterbrechen. Dazu muß sich die

Schutzwirkung des Lichtvorhangs räumlich und zeitlich bestimmungsgemäß, d. h. legal durch schaltungstechnische Maßnahmen aufheben lassen. Von diesen sicherheitstechnische Maßnahme sind das Blanking und das Muting die wichtigsten.

5.9.6 Blanking und Muting Blanking. Unter Blanking (Ausblenden) versteht man, definierte Bereiche eines Schutzfeldes auf längere Zeit unwirksam machen, indem durch Programmierung festgelegt wird, daß eine definierte und zusammenhängende Anzahl von Empfängerelementen des Lichtvorhanges deaktiviert (ausgeblendet) wird. Durch diese "Fenster" im Schutzfeld kann z. B. mit Hilfe eines Schiebetisches flaches Material in den Wirkbereich eingeschleust werden, ohne daß die Schutzeinrichtung anspricht und gefahrbringende Situationen unnötig unterbricht. Das Fenster ist jedoch an beiden Seiten des Tisches zum Durchgreifen "offen".

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unwirksam, ohne daß dies nach außen erkennbar ist. Dadurch wiegt es Arbeiter in vermeintlicher Sicherheit. Sind dagegen die Sender- und Empfangseinheiten des Lichtvorhangs nicht monolithisch sondern modular aufgebaut und funktionell zu einer Kaskade in Serie geschaltet, ist für jeden offensichtlich, daß in der Lücke zwischen den Lichtvorhangkörpern kein Schutzfeld vorhanden sein kann, /5.15/. Klassisches Anwendungsfeld für diese Schalttechnik sind größere mechanische Pressen der Metallverarbeitung. Der vertikale Lichtvorhang sichert den Durchgriff zum Werkzeug, das in Serie zu einer Kaskade geschaltete horizontale Lichtgitter sichert den Raum zwischen Lichtgitter und Werkzeug gegen Hintertreten.

Bild 5.9-28 Sicherung von Rollenbahnen nach [5.20]

Unerreichbarkeit von Gefahrstellen muß jetzt entweder durch trennende Schutzeinrichtungen oder durch Sicherheitsabstände verwirklicht werden. Wird in diesem "Schlitz" außerplanmäßig ein für das Blanking programmiertes Empfangselement durch einen Lichtstrahl aktiviert, weil z. B. der Schiebetisch weggenommen wurde, erkennt das System das als mögliche gefährliche Situation (Manipulationsversuch?) und unterbricht gefahrbringende Situationen. Es gibt drei Varianten von Blanking, die sich durch das Auflösevermögen und Lage der ausgeblendeten Elemente des Lichtvorhangs unterscheiden, Bild 5.9-29. Anwendung von Blanking ist manchmal problematisch, macht es doch einen Sicherheits-Lichtvorhang durch unsichtbare Schlitze löchrig und somit teilweise

Muting. Vom Blanking als dauerhafte Ausblendung eines Teiles des Schutzfeldes ist das Muting zu unterscheiden. Bei dieser Methode macht die Steuerung das gesamte Schutzfeld für eine bestimmte Zeitspanne unwirksam. Muting (engl. mute = stumm) an optoelektronischen Schutzeinrichtungen ist das funktionelle Pendant zur Verriegelung trennender Schutzeinrichtungen. Es erlaubt ebenfalls ein bestimmungsgemäßes, d. h. legales Außerkraftsetzen der Sicherheitsfunktion von Lichtgittern oder Lichtvorhängen. Im Unterschied zu Verriegelungen und Zuhaltungen, die bewußt aktiviert werden, muß Muting willensunabhängig funktionieren. Typisches Einsatzgebiet des Mutings ist die Modifikation der Sicherung von Beschickungs- und Entnahmestellen an umzäunten Maschinen- und Roboterzellen. Große Öffnungen in Schutzzäunen, durch die Transporteinrichtungen einzelne Werkstücke diskontinuierlich einschleusen, sind schon aufgrund ihrer lichten Profile zugänglich. Trotzdem dürfen Personen diese Öffnungen nicht unbemerkt passieren können, so lange hinter ihnen gefährliche Situationen ablaufen. Deshalb sind Beschickungs- und Entnahmeöffnungen meistens mit sich selbstüberwachenden Lichtgittern oder Lichtvorhängen gesichert. Sie allein können aber Menschen nicht vom Material unterscheiden. Deshalb müssen sie mit externen Sensoren, z. B. Lichtschranken, Lichttastern, elektromechanischen Schaltern, Sicherheits-Näherungsschaltern usw. und der Mutingauswerteeinheit, zu der eineentsprechende Software gehört, zu einem Schutzsystem erweitert werden. Es muß zuverlässig zwischen Material und Personen unterscheiden und die Schutzwirkung räumlich und/oder zeitlich begrenzen können, damit beim nor-

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

Bild 5.9-29 Durchlässigkeit von Lichtvorhängen für Werkstücke /5.53/

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malen Werkstückdurchlauf der Prozeß nicht unnötig unterbrochen wird, beim versuchten oder zufälligen Passieren von Personen die Sicherheitsfunktion aber anspricht: Nur wenn Personen den Lichtvorhang durchschreiten, muß die gefahrbringende Situation unterbrochen werden, beim Passieren von Material muß die Lichtschranke überbrückt sein. Aufbau von Muting-Schutzsystemen. Das meist senkrecht ausgerichtete optoelektronische Schutzfeld der Öffnung wird mit mehreren, meist in der waagrechten Ebene angeordneten Sensoren ergänzt, Bild 5.9-30

sich Personen keinen Zugang verschaffen können. Mutingsensoren und Lichtvorhang müssen so positioniert sein, daß während der Überbrückung keine geometrischen oder zeitlichen Lücken entstehen. Damit sind die geometrischen Bedingungen bestimmt, um in Verbindung mit der Laufgeschwindigkeit des Transportsystems die räumliche und zeitliche Abfolge des Ansprechens der jeweiligen Sensoren festzulegen, an denen sich Objekte (Gegenstände oder Personen) vorbei bewegen müssen. Aufgrund der meistens sehr unterschiedlichen Konturen und Abmessungen kann das System dann Menschen zuverlässig vom Material unterscheiden. Anordnung der Sensoren. Bei gleichbleibender Bewegungsrichtung der einzuschleusenden Gegenstände kann das Muting mit mehreren (meistens vier), an geeigneter Stelle angebrachter Sensoren realisiert werden, Bild 5.9-31. Sensoren müssen räumlich zu Funktionsgruppen so zusammengefaßt sein, daß alle Sensoren beim Passieren einmal gleichzeitig aktiviert sein müssen. Bei unterschiedlichen Bewegungsrichtungen von Gegenständen und Personen kann gemäß der technologischen Gegebenheit eine Unterbrechung in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung erlaubt oder verboten sein. Dann muß das System die Bewegungsrichtung der Objekte unterscheiden können. Beim Anordnen von Lichtschranken als Mutingsensoren über Kreuz in unterschiedlicher Höhe, muß der Kreuzungspunkt innerhalb des Gefahrenbereichs liegen.

Bild 5.9-30 Prinzip des Mutings

Der Überbrückungsbereich darf weder zu weit vor oder hinter den Lichtvorgang ausgedehnt werden, damit

Funktioneller Ablauf des Mutings. Beim Einschleusen aktiviert z. B. eine beladene Palette sequentiell innerhalb einer festgelegten Zeitsspanne die vorgelagerten Sensoren und danach das eigentliche Schutzfeld, Bild 5.9-32. Erst nach erfolgreicher Aktivierung des Schutzfeldes akzeptiert die Steuerung das Überbrückungssignal, schaltet auf Muting um, aktiviert die Signalleuchte und überbrückt das Lichtgitter. Das Eindringen der Palette in das Schutzfeld führt nicht zum Abschalten gefahrbringender Bewegungen. Das ist aber auch schon der Zeitpunkt, in dem die beladene Palette bereits den Zugang zum Gefahrbereich versperrt. Eine Zeitfunktion oder weitere Sensoren müssen den Durchlauf des Gegenstandes signalisieren. Zum erfolgreichen Beenden der Überbrückungsphase muß zuerst das Schutzfeld wieder frei werden. Sind drei der vier Mutingsensoren abgefallen, wird nach einer Verzöge-

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

rung von z. B. 0,25 s der Mutingzyklus beendet. Erst dann darf das Zurücknehmen des Mutingsignals optisch signalisiert werden. Sobald die Überbrückung beendet ist, müssen Sicherheitsfunktionen sofort wieder zuverlässig hergestellt und das Schutzfeld erneut wirksam sein. Eine Zeitüberwachung hebt die Überbrückung nach einer voreingestellten Zeit auf, sofern das nicht schon Sensoren bewerkstelligt haben. Diese Zeitspanne hängt von der Dauer ab, die das Material braucht, um den Absicherungsbereich zu passieren. Damit ist verhindert, daß die Lichtschranke durch zwei Fehler der Mutingsensoren oder durch bewußte Manipulationen lahmgelegt wird. Wenn Signale der Sensoren in einer ungültigen Kombination (Reihenfolge und Zeitraster der Schaltabfolge) auftreten, dürfen sie keinen Mutingzustand hervorrufen.

Bild 5.9-31 Anordnung von Muting-Sensoren /5.30/

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Sicherheitstechnische Randbedingungen. Da die Aufhebung des Schutzfeldes nicht unmittelbar wahrnehmbar ist und Fehlfunktionen für die Betroffenen ein erhebliches Risiko bedeuten würden, muß das Schutzsystem mehrere sicherheitstechnische Randbedingungen erfüllen: - Muting darf nicht zu neuen gefährlichen Zuständen führen, die Schutzfunktion anderer Einrichtungen muß erhalten bleiben. - Muting muß über die Steuerung automatisch erfolgen, ohne aktives Tun der Betroffenen, um Manipulationen beim Einleiten und Aufheben entgegen zu wirken. - Muting darf nicht die Schutzfunktion anderer Einrichtungen aufheben oder zu anderen gefährlichen Zuständen führen. - Muting darf weder von einem einzigen elektrischen Signal noch vollständig von der Software der Steuerung abhängen. - Für die zuverlässige Unterscheidung zwischen Mensch und Material müssen mindestens zwei von der Steuerung überwachte oder vier jeweils redundante Mutingsensoren vorhanden sein. - Werden nur Teile des Schutzfeldes unwirksam gemacht, muß der Teil, der nicht mehr vom Lichtgitter geschützt ist, mit anderen Schutzmaßnahmen gesichert sein. - Die Kategorie der Steuerung und ihrer sicherheitsbezogenen Teile, die die Aufhebungsfunktion ausführen, muß so gewählt werden, daß die Einbeziehung der Aufhebefunktion die für die relevante Sicherheitsfunktion erforderliche Sicherheitskategorie der Gesamtsteuerung nicht verringert. - Besonders zuverlässig muß die Rückschaltung vom abgeschlossenem Muting in den normalen Überwachungsmodus erfolgen. Unerkannte Fehler würden eine nicht vorhandene Sicherheit vortäuschen: der Gefahrenbereich wäre frei zugänglich! - Neustart des Zyklus bzw. Deaktivierung des Alarms darf nur durch Betätigen eines Schlüsselschalters möglich sein. Signalisierung der Überbrückung. Der Überbrükkungszustand muß mit einem oder mehreren Signalleuchten (gelb oder weiß) angezeigt werden. Die Mutingleuchten ML müssen vom Bedienstand aus gut sichtbar sein und eine Lichtaustrittfläche von mindestens 1 cm2 haben. Da ihr Aufleuchten die einzige sinnliche Wahrnehmung der überbrückten Schutzfunktion ist, muß die ordnungsgemäße Funktion der Leucht-

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Sicherheitstechnik

melder getestet und zyklisch überwacht werden. Leuchtmelder mit Lichtemittierenden Dioden (LED) als Lichtquelle sind wegen der hohen Lebesdauer zuverlässiger als Leuchtmelder, die mit Glühbirnen bestückt sind. Bei hohen Risiken muß der Mutingzustand redundant angezeigt werden: es müssen zwei unabhängig verdrahtete Signalleuchten installiert sein. Diese Maßnahmen der hinweisenden Sicherheitstechnik wirken einem vorsätzlichen oder versehentlichen Zugriff oder Zutritt nur entgegen, verhindern können sie ihn nicht.

Bild 5.9-32 Funktioneller Ablauf des Mutings [5.57]

Muting im Handbereich: AKAS-Gesenkbiegemaschinenabsicherung. Dieses Schutzsystem von /5.11/ erlaubt es, an Gesenkbiegemaschinen Arbeitshübe nur mit Fußeinrückung durchzuführen, zugleich das Werkstück während des gesamten Schließvorgangs sogar in Nähe der Biegekante mit den Händen zu führen und sie trotzdem vor Verletzungen in der Quetschstelle des Werkzeugspalts zu schützen, Bild 5.9-33. Zur Technologie: Das Umformwerkzeug besteht aus einem Oberwerkzeug, das am Hubbalken befestigt ist

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

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Bild 5.9-33 Optoelektronische Sicherung einer Gesenkbiegemaschine /5.15/

und aus einem Unterwerkzeug, das mit der unteren Werkzeugaufnahme am Maschinentisch verbunden ist. Der Hubbalken führt beim Abkanten die gefahrbringende Schließbewegung durch, zwischen den Werkzeughälften entsteht eine Quetschstelle: Das Oberwerkzeug taucht in das Gegenstück ein und drückt das umzuformende Werkstück in das Unterwerkzeug. Das Blech schmiegt sich an die Kontur des Oberwerkzeugs an. Der Weg des Hubbalkens wird kontinuierlich gemessen und die Meßwerte an die Maschinensteuerung weitergegeben. Neu an dem Schutzsystem ist, daß es nicht primär ein der Quetschstelle vorgelagertes Schutzfeld überwacht, sondern die Relativbewegung im variablen Freiraum zwischen beiden Werkzeughälften, dessen Verengen die Quetschstelle ausmacht. Deshalb funktioniert das System unabhängig davon, ob sich die obere oder die untere Werkzeughälfte schließt. In der Standardausführung ist das Schutzfeld nicht mit feststehenden Teilen der Gesenkbiegepresse sondern mit dem Hubbalken verbunden. Beide Konsolen, auf den die LaserLichtschranken unterhalb des Oberwerkzeugs angebracht sind, sind über einen Support nachstellbar mit dem Hubbalken verbunden. Das Lichtgitter senkt sich daher während der Schließbewegung synchron mit dem Oberwerkzeug und eilt der Biegekante in den Freiraum der Quetschstelle zwischen Ober- und Unterwerkzeug voraus. Bei Systemen, bei denen sich das Unterwerkzeug bewegt, wird das Lichtgitter ebenfalls am Oberwerkzeug montiert, Bild 5.9-34. Im Bild 5.9-35 ist das Ablaufschema des Mutings dargestellt.

Das Schutzfeld (Lichtgitter) entsteht durch drei unabhängige Laser-Einweg-Lichtschranken (Strahldurchmesser ca. 10 mm), die in einem L-förmigen Raummuster links und rechts des Hubbalkens angeordnet sind. Drei Sendeeinheiten (S1, S2, und S3) stehen spiegelbildlich angeordnet vier Empfangseinheiten (E1, E2, E3 und E4) gegenüber. Die oberste Empfangseinheit E4, die der Lichtstrahl 3 mit überstreicht, hilft im Einrichtbetrieb das Schutzsystem an unterschiedliche Werkzeughöhen anzupassen. Die Strahlen 1, 2, und 3 überwachen den Spalt zwischen beiden Werkzeughälften. Ein Eingreifen in die sich schließende Quetschstelle unterbricht einen der Lichtstrahlen und bewirkt, daß die gefahrbringende Bewegung gestoppt und reversiert wird. Der Hubbalken kehrt in den oberen Ausgangs-

Bild 5.9-34 Bewegliches Muting-System /5.15/

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Sicherheitstechnik

Bild 5.9-35 Ablauffolge des AKAS-Mutings /5.15/

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

punkt zurück. Dabei ist es unerheblich, ob der Eingriff von vorne, von hinten, seitlich oder durch eine zweite Person erfolgt. Ein erneuter Arbeitshub ist erst nach Quittierung möglich. Der Strahl 1 ist der Biegekante zum Maschinenarbeiter hin vorgelagert. Er detektiert auch Fingerglieder, die neben dem Werkstück in den Spalt des Unterwerkzeugs gerutscht sind. Ein Arbeitshub läuft wie folgt ab: Hat die Abwärtsbewegung des Oberwerkzeugs den Abstand von 23 mm zwischen der Biegekante und dem aufliegenden Blech erreicht, schaltet die Steuerung die Lichtschranken E1 und E2 ab. Gleichzeitig senkt sie aufgrund des gemessenen Weges die Hubgeschwindigkeit selbsttätig auf den als sicher reduzierten geltenden Wert von 10 mm/ s und signalisiert zugleich das Ansprechen der MutingFunktion mit einer Warnleuchte. Die Steuerung überwacht ihr Funktionieren: Ist die Warnleuchte nicht angeschlossen oder defekt, ist ein Überbrücken von E1/ E2 und später von E3 nicht möglich. Nach dem Ansprechen der Muting-Funktion kann das aufliegende Werkstück die Sicherheitsfunktion über die Strahlen 1 und 2 nicht mehr auslösen, obwohl sie sich an ihm vorbei bewegen. Die verbleibende Öffnung der Quetschstelle ist zunächst durch E3 gesichert, die 1,4 Sekunden nach dem Ausblenden von E1 und E2 ebenfalls abgeschaltet wird. Bei einer Schließgeschwindigkeit von 10 mm/s ist in dieser Zeitspanne ein Weg von 14 mm gesichert überwunden. Von nun an übernimmt die Steuerung den Schließbefehl und die verbleibenden 9 mm Hub werden ohne Überwachung im Fuß-Tippbetrieb bis zum Ende des Umformvorgangs zurückgelegt. Ein Eingreifen in die potentielle Quetschstelle ist von jetzt ab unmöglich, da der Spalt von 9 mm für die eindringenden Finger zu eng geworden ist (Mindestabstand als geometrische Gestaltungsmaßnahme der unmittelbaren Sicherheitstechnik). So ausgeklügelt dieses Schutzsystem auch ist, es sichert, wie die im Abschnitt 5.8.2 beschriebene Kombinationsschaltung auch nur Quetschstellen im Umformwerkzeug. Es schützt weder vorm Quetschen zwischen dem nach oben schwenkenden Blech und dem Hubbalken während des Arbeitshubs noch vorm Quetschen durch das nach dem Öffnen der Werkzeughälfte auf die Werkstückauflage zurückfallende Werkstück. Trotzdem erhöht das Schutzsystem wegen der einfacheren Handhabung der Maschine die Wirtschaftlichkeit und zugleich die Sicherheit der Arbeiter. Es leistet einen Beitrag zur humanen Produktivität.

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5.9.7 Tastende Lasersysteme Programmierbare Laser-Scanner, als kompakte Komplettsensoren ausgeführt, tasten berührungslos und kontinuierlich mit infraroten Laserstrahlen (Laser der Klasse 1) ihre Umgebung halbkreisförmig in einer Ebene ab und messen dabei die vordere, reflektierte Höhenlinie der Umgebung aus, Bild 5.9-36. Im Senderteil des Sensors trifft der Laserstrahl auf einen rotierenden prismatischen Spiegel, der ihn einerseits umlenkt aber mit ihm auch die Umgebung abtastet, in dem der Senderteil zur synchron mitlaufenden elektronischen Zeitmessung kurze Lichtimpulse (ca. 4 ns) aussendet. Trifft das Licht auf einen Gegenstand oder auf eine Person, wird es diffus reflektiert, d. h. zum Empfängerteil des Sensors zurückgeworfen, dort erkannt und als Schaltsignal ausgewertet. Die Herausforderung bei dem Verfahren liegt u. a. darin, extrem kurze Zeitspannen zu erfassen. Bei einer Entfernung von 2.103 mm benötigt das Licht für den Weg zum Objekt und zurück lediglich 13,33 ns. Im Unterschied optoelektronischen Schutzeinrichtungen mit gefächertem Lichtstrahl arbeiten Laser-Scanner ohne Reflektoren oder Umlenkspiegel. Der überwachte Bereich bleibt deshalb frei zugänglich bzw. befahrbar. Aus der Laufzeit des vom Objekt reflektierten Lichtstrahls und der synchron registrierten Winkelstellung eines rotierenden Spiegels, der die Lichtimpulse in das halbkreisförmige Feld ablenkt, bestimmt die Auswerteelektronik die genaue Position aller erfaßten Objekte. Das ist die Grundlage für die Modellierung und virtuelle Abbildung der überwachten Umgebung, [5.58]. Der Lichtstrahl des Scanners überstreicht in Schritten von 0,5 Grad als Meßbereich eine Halbkreisfläche mit einem Radius von bis zu 50 m. Innerhalb des Meßbereiches lassen sich zwei weitere Felder frei definieren und

Bild 5.9-36 Prinzip des Laser-Scanners [5.58]

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Sicherheitstechnik

mit Hilfe der mitgelieferten Software an einem gängigen PC, Laptop oder Notebook benutzerfreundlich unter Windows programmieren: ein ebenes Warnfeld (innerhalb des halbkreisförmigem Warnbereichs mit dem Radius 15 m) und ein Schutzfeld (innerhalb des halbkreisförmigen Schutzbereichs mit dem Radius bis 7 m). Geometrische Form und Abmessungen dieser Felder lassen sich an konkrete, auch sich ändernde Situationen anpassen. Wenn sich der zu sichernde Gefahrenbereich ändert, braucht der Sensor innerhalb der Maschine nicht versetzt werden. Alle Bereiche lassen sich ohne zusätzlichen Montageaufwand mit Hilfe der Software umprogrammieren, Bild 5.9-37. Bei stationären Anwendungen erfolgt die Schaltung der Warn- und Schutzfelder durch statische binäre Signale, bei mobilen Anwendungen sowohl durch statische als auch dynamische, z. B. durch geschwindigkeits- und richtungsabhängige Signale.

Bild 5.9-37 Funktionelle Bereiche der Laser-Scanner

Die zweidimensionale Überwachung in einer horizontalen Ebene läßt sich zu einer quasi dreidimensionalen Überwachung erweitern. Ist der Scanner mit einer senkrechten Verfahrschiene verbunden, kann er zeilenweise mehrere Ebenen abtasten und so z. B. den Wirkbereich zwischen Werkzeugen großer Pressen vollständig überwachen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einzelne Laser-Scanner auf mehrere unterschiedliche Ebenen zu verteilen. Dann können die jeweiligen Sensoren auch verschiedenartige Sicherheitsfunktionen ausführen, z. B. Detektieren von Personen, Wegeüberwachung von Transporteinrichtungen usw. Alle Meßdaten werden über zwei unabhängige zuverlässige redundante Signalausgänge an die Maschinen- oder Fahrzeugsteuerung übertragen. Laser-Scanner lassen sich flexibel in Sicherheitskonzepte stationärer oder mobiler Maschinen einbinden, Bild 5.9-38.

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

Bild 5.9-38 Einsatzmöglichkeiten von Laser-Scannern /5.58/

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Sicherheitstechnik

Bei der Bereichssicherung löst der Laser-Scanner Schaltbefehle aus, sobald jemand den überwachten Bereich betritt. Erreicht eine Person das dem Schutzbereich vorgelagerte Warnfeld, erfolgt eine optische oder akustische Anzeige, damit sie den Bereich noch rechtzeitig verlassen kann, bevor sie Maschinenfunktionen unterbricht. Dringt die Person in das Schutzfeld ein, werden alle gefahrbringenden Situationen unterbrochen. Beim Überwachen von Innenräumen großer Maschinen oder Pressenwerkzeuge übernehmen Scanner sekundäre Sicherheitsfunktionen. Maschinen können nur anlaufen, wenn der Sensor bestätigt, daß ihre Innenräume frei von Personen oder Gegenständen sind. Die primäre Sicherheitsfunktion, den Zutritt in den Gefahrenbereich zu registrieren, müssen andere Schutzeinrichtungen, z. B. Lichtvorhänge, übernehmen. Bei der Fahrzeugabsicherung sorgen Scanner dafür, daß das Fahrzeug stoppt, sobald sich ihm eine Person in den Weg stellt, den Weg kreuzt oder ein Gegenstand vor dem Fahrzeug auftaucht. Auch bei dieser Applikation sind Warnfelder definierbar, deren Signale schon aus größeren Entfernungen Warnsignale absetzen und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit reduzieren können. Unabhängig von der Geometrie der Warn- und Schutzfelder messen LaserScanner kontinuierlich die Lage von Objekten aus der Fahrzeugumgebung. Interne Navigationssysteme können mit diesen Daten laufend die Position der Fahrzeuge aktualisieren. Auch außerhalb der Sicherheitstechnik lassen sich mit Laser-Scannern aufwendige Aufgaben einfacher und leichter lösen. Mit einem Laser-Scanner, senkrecht auf der Ladefläche eines LKW untergebracht, lassen sich z. B. während der Durchfahrt durch Straßenbrükken einfach, schnell und genau deren lichte Profile und Weiten ermitteln und registrieren, um so Trassen für Schwertransporte mit Überbreite oder -höhe festzulegen. Beim Bestimmen und Programmieren der Schutzfelder müssen Mindestsicherheitsabstände nach DIN EN 999 berechnet und eingehalten werden. Das Berechnungsverfahren berücksichtigt zusätzlich zu dem durch Zutritt- bzw. Zugriffsgeschwindigkeit und der Gesamtnachlaufzeit des Systems berechenbaren Sicherheitsabstand noch einen Sicherheitszuschlag C. Er wirkt der Möglichkeit entgegen, über das Schutzfeld hinweg zu greifen, ohne den Sensor auszulösen. Der Sicherheitszuschlag C hängt von der Höhe der Schutzfeldebene hD ab, Bild 5.9-39. Schattenbereiche innerhalb der Felder können vom Sensor weder eingesehen noch überwacht werden.

Sofern aus ihnen Gefährdungen hervorgehen, müssen zusätzliche Sicherungsmaßnahmen getroffen werden. Sowohl Schwebstoffe, die zur Divergenz des Lichtstrahls führen, wie Rauch, Nebel aber auch wegfliegende reflektierende Metallspäne als auch pulsierendes Licht aus Stroboskop- oder Fluoreszenzlampen können die Abtastfunktion der Laser-Scanner empfindlich stören oder beeinträchtigen. Laser-Scanner können auch nicht zwischen verschmutzten Frontscheiben und Objekten, die sich unmittelbar vor den Sensoren befinden, nicht besonders gut unterscheiden. Trotz dieser Unzulänglichkeiten haben sich LaserScanner bereits in der Praxis bewährt und werden immer öfter eingesetzt.

5.9.8 Ultraschallsensoren Sie tasten als aktive Systeme vorauseilend den ganzen zu sichernden Raum ab. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Echolaufzeitmessung in Kombination mit der Amplitudenmessung. Der Schallgeber (piezoelektrischer Signalwandler) strahlt über eine Umlenkfläche des Schalltrichters in ein immaterielles dreidimensionales keulenförmiges Feld im Systemtakt gepulste Ultraschallwellen von ca. 40 kHz ein. Sie breiten sich im Raum mit Schallgeschwindigkeit aus und werden von bewegten oder stehenden Objekten (Gegenstände, Personen) reflektiert. Die Schallgeschwindigkeit hängt vom Luftdruck, von der Luftfeuchte und von der Temperatur ab. Der Einfluß von Luftdruck und Luftfeuchtigkeit spielt eine untergeordnete Rolle, der Einfluß der Temperatur läßt sich elektronisch kompensieren. Der in der Schallumlenkfläche des Schallgebers integrierter Überwachungswandler nimmt die von den Objekten zurückgeworfenen Schallwellen auf. Da der Abstand schallreflektierender Gegenstände meßbar ist, besteht die Möglichkeit, erzielbare Reichweiten funktionell in mehrere Bereiche aufzuteilen: In einen voreilenden Bereich zur Hintergrundausblendung von Störgeräuschen, in anschließende Warnbereiche mit Erkennungsschwellen und in das eigentliche Sicherheitsschutzfeld. Erkennungsschwellen lassen sich nutzen, um vor dem Eindringen in das Sicherheitsschutzfeld Warnsignale (Hupton, Blinklicht) zu erzeugen. Diese Einstellungen sind programmierbar. Die gemessene Echoamplitude gibt Aufschluß über Größe und Beschaffenheit des Objektes. Die nachgeschaltete Auswerteeinheit führt eine Plausibilitätskontrolle durch. Sie vergleicht den Wert der

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

.

Bild 5.9-39 Sicherheitsabstände für Laser-Scannern /5.58/

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Sicherheitstechnik

aktuellen Echolaufzeitmessung immer mit den beiden unmittelbar vorangegangenen Meßergebnissen. Sobald sich das erfaßte Objekt und der Sensor annähern, vermindert sich die Echolaufzeit innerhalb der drei Meßergebnisse. Dies ruft Schaltsignale hervor. Kurzzeitige einmalige Störgeräusche werden herausgefiltert. Zugleich wird auch eine gegenseitige Beeinflussung verschiedener Ultraschallsysteme vermieden. Die Maschinensteuerung (mindestens Steuerungskategorie 3 nach DIN EN 954-1) setzt diese Schaltsignale um, damit sich zuverlässig gefahrlose Zustände an oder in der Maschine einstellen, Bild 5.9-40.

dem eingedrungene Personen zuverlässig erkannt werden müssen, Bild 5.9-41.

Bild 5.9-41 Funktionelle Bereiche der Ultraschallsensoren /5.35/ Bild 5.9-40 Prinzip des Ultraschall-Meßverfahrens /5.35/

Der durch das Schallfeld immateriell überwachte Raum besteht aus einem Kernbereich, der von Randbereichen eingehüllt ist. Im Kernbereich ist geometrisch das Sicherheitsschutzfeld mit Personenschutzfunktion festgelegt. Dies ist der zentrale Teil des Schutzfeldes, in

Die Intensität des Schallfeldes ist in den Randzonen geringer als im Kernbereich. In allen Zonen der Schallkeule müssen Gegenstände bzw. Personen detektiert werden. Im Kernbereich ist das Erkennen und programmtechnische Erfassen von (schallweichen) Personen für die Sicherheitsfunktion ausschlaggebend. In den Randzonen ist für die Betriebsfunktion das Detek-

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

tieren schallharter Objekte (z. B. Tür- und Torzargen, Regalstreben usw.) wichtig, wenn sich z. B. ein mit diesen System gesichertes fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) an Engstellen unter Einhalten der Sicherheitsfunktion vorbeibewegen soll. Das Erkennen von Gegenständen im Kernbereich und in den seitlichen Randbereichen der Schallkeule wird mit Prüfkörpern unterschiedlicher Schallhärte (mit Doppelcord umwikkeltes Rohr als simuliertes Hosenbein, blankes Rohr, Platte) verifiziert. Dank des akustischen Wirkprinzips sind diese Systeme gegen Fremdlichteinflüsse unempfindlich. Das Auflösungsvermögen des Meßprinzips von ca. 10 mm bewirkt, daß diese Sensoren resistent sind gegen Störungen und Fehlauslösungen, die von Schwebekörpern wie Staub oder Nebel bzw. von eindringenden Schweißperlen oder Spänen herrühren. Das Meßprinzip erkennt auch Gegenstände, die sich unmittelbar vor der Austrittöffnung befinden, d. h. auch Manipulationsversuche durch Verstopfen des Schalltrichters durch Lappen u. ä.

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Schalltrichter lassen sich bündig in die Maschinenfront einbauen. Ultraschallsensoren werden vornehmlich an fahrerlosen Transportfahrzeugen aber auch an bewegten Maschinenteilen bzw. Baugruppen eingesetzt, wie z. B. an Verfahrbühnen oder an festen Maschinenteile, wenn sie zur mobilen oder stationären Bereichssicherung benutzt werden, Bild 5.9-42. Die erforderliche Ausbreitung des Schutzfeldes errechnet sich in Abhängigkeit von der Bremszeit bzw. der Nachlaufzeit der Maschinen, der Ansprechzeit der Schutzeinrichtung samt Steuerung und unter Berücksichtigung der Zugriff- bzw. Zutrittgeschwindigkeit. Auch hier gilt der Grundsatz, daß gefahrbringende Ereignisse (Bewegungen) beendet sein müssen, bevor die Gefahrstelle erreicht werden kann oder zu einer Kollision kommt. Beim Abbremsen von Fahrzeugen und Maschinengruppen muß die Bremsverzögerung so gesteuert werden, daß die auf die Last einwirkenden Massenträgheitskräfte keine neuen Gefährdungen, z. B. durch verrutschende Ladungen hervorrufen.

Bild 5.9-42 Einsatzmöglichkeiten von UltraschallSensoren /5.35/

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Sicherheitstechnik

5.9.9 Passive Infrarot-Sensoren Passive Infrarot-Bewegungssensoren detektieren als ´echte´ Raumsensoren unmittelbar im überwachten pyramidenförmigen Raumsegment Infrarotstrahlung, die jede Materie in spezifischer Intensität und Wellenlänge ausstrahlt. Folglich erkennen sie auch die von Personen emittierte Wärmestrahlung, sofern sie sich von der thermischen Umgebung abhebt. Die Sensoren sprechen auf elektromagnetische Strahlung im tiefen Infrarotbereich an, d. h. auf Wärmestrahlung mit Wellenlängen zwischen 4 mm und 20 mm. In diesem Bereich liegt auch die vom Menschen aufgrund seiner Körpertemperatur von 37° C emittierte Wärmestrahlung ( l= 9,4 mm). Sensoren bestehen aus mehreren optischen, elektronischen und mechanischen Baugruppen und Komponenten, Bilder 5.9-43 und 5.9-44. Infrarotstrahlen der Wärmequellen, die innerhalb des wirksamen Raumwinkels aktiv sind, passieren ein optisches System mit definiertem Durchlassbereich, realisiert als IR-Bandpassfilter, das jegliche Strahlung außerhalb des personenspezifischen Wellenlängenbereichs reflektiert. Die Abbildungsoptik, meistens als Umlenkspiegel oder Fresnellinse ausgeführt, fokussiert das emittierende Objekt auf der Oberfläche der Detektorplatine und bildet es dort

ab. Damit verändern sich die Oberflächentemperatur und zugleich die Oberflächenladung des Detektorwerkstoffs. Die abgeleitete Spannung ist dem erfaßten Wärmestrahlenfluß direkt proportional. Zur Signalerzeugung und Signalwandlung werden meistens pyroelektrische oder thermoelektrische Effekte von Werkstoffen mit besonderen dielektrischen Eigenschaften, z. B. die von Lithium-Tantalat (LiTaO3), herangezogen. Der Detektor reagiert allerdings nur auf Veränderungen der empfangenen Wärmestrahlung. Erst dann, wenn sich im überwachten Bereich die Wärmebilanz zeitlich ändert, entsteht ein Signal. Bewegen sich das Objekt bzw. die Person nicht, bleiben das Feld und die Ladung auch konstant. Sobald Objekte oder Personen ihre Lage relativ zum Sensor ändern, verschieben sich auf der Oberfläche des Detektorwerkstoffs das Wärmebild und die Ladung. Es kommt zum typischen und markanten Verlauf beider Größen. Das resultierende Signal wird sowohl von der Intensität der Wärmequelle (Höhe und Temperatur der emittierten Strahlung) als auch von den kinematischen Parametern der Relativbewegung (Richtung, Winkel, Geschwindigkeit), mit der sich die Wärmequelle an den Sensor oder der Sensor an die Wärmequelle annähert, bestimmt. Mit zunehmender Intensität der Wärmequelle erhöht sich der Signalausschlag stetig. Dagegen steigt mit zunehmender Geschwindigkeit das Signal anfangs bis zu einem Maximum an, fällt dann aber

Bild 5.9-43 Prinzip passiver Infrarot-Sensoren

Bild 5.9-44 Architektur der Steuerung für IR-Sensoren /5.59/

5.9 Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion

wieder ab. Dieser Effekt schränkt den Einsatzbereich des Detektors ein. Sobald der Detektor eine bewegte Wärmequelle registriert, gibt er ein spezifisches Signal ab. Die integrierte Signalverarbeitungselektronik setzt es in elektrische Signale um, die nach Auswertung in der Steuerung sicherheitsrelevante Maschinenfunktionen hervorrufen. Mit Auswertealgorithmen läßt sich die Richtung bestimmen, aus der jemand in den Überwachungsbereich eindringt. Damit ist eine Vorfeldüberwachung möglich, die Warnsignale absetzt, bevor das eigentliche Stoppen gefahrbringender Bewegungen eingeleitet wird. Somit dies zuverlässig geschieht, muß der sicherheitsrelevante Teil der Steuerung eine interne Signalüberwachungsstruktur aufweisen, z. B. eine, die dem Prinzip der diversitären Redundanz entspricht. Erzielbare Reichweiten liegen bei ca. 30 m, die optimale Detektionsentfernung beträgt etwa 6 m. Sensoren haben aufgrund ihres physikalischen Wirkprinzips eine Reaktionszeit von ca. 0,1 bis 0,3 s. Dieser Sachverhalt muß bei der Berechnung von Sicherheitsabständen oder Anhaltewegen berücksichtigt werden.

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Passive Infrarot-Bewegungssensoren senden selbst keine Strahlung aus. Sie empfangen nur die natürliche Wärmestrahlung eines jeden Körpers. Sie erkennen Objekte und Personen unabhängig von deren Oberfläche bzw. deren Bekleidung. Sie sind unempfindlich gegenüber sonstigen elektromagnetischen Strahlungen. Weitere Vorteile sind vor allem das energiesparende Wirkprinzip, die relativ raumsparende Bauweise und die geringen Fertigungskosten. Passive Infrarot-Bewegungssensoren werden häufig in von Flurförderfahrzeugen befahrenen Schmalgängen von Hochregallagern eingesetzt. Sensoren sind an den Flurförderfahrzeugen so montiert, daß sie Personen im unmittelbaren Gefahrenbereich vor und hinter den Fahrzeugen erkennen, Bild 5.9-45. Das Ansprechen löst Sicherheitsfunktionen aus. Meistens wird der Fahrstrom unterbrochen. Zusätzlich werden Fahrzeuge, die mit geeigneter Federkraftbremse ausgerüstet sind, zwangsläufig abgebremst. Alle anderen Fahrzeuge geben optische und akustische Warnsignale ab.

Bild 5.9-45 Anwendungsbeispiel für passive IR-Sensoren /5.59/

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Sicherheitstechnik

5.10 Hinweisende Sicherheitstechnik Wenn beim Nutzen von Maschinen Restgefahren verbleiben, die sich weder durch Konstrukionsmaßnahmen der unmittelbaren Sicherheitstechnik vollständig vermeiden noch mit den Bau- und Funktionsgruppen der mittelbaren Sicherheitstechnik entschärfen lassen, müssen mit Hilfe der Methoden der hinweisenden Sicherheitstechnik Voraussetzungen und Verhaltensweises angegeben werden, unter welchen sicheres Arbeiten möglich ist. Hersteller müssen dafür sorgen, daß Maschinenbenutzer drohende Gefahren rechtzeitig erkennen können. Sie müssen Gefahren so verhaltenswirksam anzeigen, daß die Gefährdeten zum sicherheitsgerechten Verhalten angenalten werden. Das kann sich allerdings erst dann einstellen, wenn Betroffene auch wissen, was sie nach der angezeigten Warnung zu tun haben und auch in der Lage sind, es zu tun. Alle Maßnahmen der hinweisenden Sicherheitstechnik sind untrennbar mit betrieblichen Unterweisungen und Betriebsanweisungen verbunden. In der zur Maschine gehörenden Begleitdokumentation müssen Hersteller die Betreiber an deren Verpflichtung hinweisen, Betriebsanleitungen zu erstellen und Unterweisungen durchzuführen. Hinweisende Sicherheitstechnik ist das schwächste Glied in der Sicherheitskette, da sie auf Handlungen abzielt, die vom mehr oder weniger ausgeprägten Sicherheitsbewußtsein der Maschinenbenutzer abhängen. Hinweisende Sicherheitstechnik darf daher niemals als alleinige Maßnahme angewendet werden. Hinweisenden Sicherheitstechnik muß auf künstliche Informationsquellen zurückgreifen, deren Botschaft die Gefährdeten mit ihren Sinnen (hauptsächlich mit ihrem Seh-, Hör- und Tastsinn) aufnehmen und sie verstehen können, Bild 5.10-1. Auf die wichtigsten Informationsquellen wird nachfolgend kurz eingegangen. Ihre informationstragenden Zeichen können statischer oder dynamischer Natur sein. Informationsquellen sind dann statisch, wenn die Information ständig vorhanden ist, wie z. B. bei Sicherheitszeichen. Aber auch Betriebsanleitungen, Bildzeichen und Warnhinweise sind wichtige Träger statischer Sicherheitsbotschaften. Im Unterschied dazu signalisieren dynamische Informationsquellen Gefahren nur dann, wenn sie auch akut sind. Optische und akustische Warneinrichtungen, aktive Maschinenschemata und voreilende Schutzeinrichtungen sind typische dynamische Informationsquellen der hinweisenden Sicherheitstechnik.

Betriebsanleitungen haben eine wesentlich höherwertige rechtliche Bedeutung bekommen, als sie bis jetzt hatten. Sie sind ein untrennbarer Bestandteil des Produkts. Fehlerhafte oder unverständliche Betriebsanleitungen werden im Haftungsfall einem Produktmangel gleichgesetzt und als haftungsbegründender Informationsfehler behandelt. Betriebsanleitungen sol-

Bild 5.10-1 Mittel der hinweisenden Sicherheitstechnik

5.10 Hinweisende Sicherheitstechnik

len kurz gefaßt, übersichtlich gegliedert und leicht verständlich formuliert sein. Sie müssen für die Maschinenbenutzer jederzeit leicht erreichbar aufbewahrt werden. Es lieg nahe, Texte und Beschriftungen durch Symbole und Bildzeichen zu ersetzen. Jedoch können Bildzeichen, wie sie z. B. in der DIN 30 600 registriert sind, trotz ihrer großen Anzahl und Vielfalt nicht immer den ganzen Informationsbedarf für alle Eventualitäten einer sicheren Maschinennutzung abdecken. Bei komplizierten Sachverhalten muß man auf Textschilder (Hinweiszeichen) zurückgreifen. Sie haben den Nachteil, daß ihre Sicherheitsbotschaften an eine Sprache gebunden sind und nicht auf einen Blick schnell erfaßt werden können. Besondere Gefahren erfordern zusätzliche Sicherheitsinformationen, wie z. B. Kennzeichnung maschineller Einrichtungen oder Zubehörteile mit unterschiedlichen Daten und Angaben, wie Leistungsdaten an Typenschildern, zulässige Belastungen von Teilen, Anschlagpunkte für den Transport, Kennzeichnung des Schaltzustandes von Bedienteilen oder Auszüge aus Betriebsanleitungen. In der Praxis haben sich Kombinationen von Piktogrammen zur schnellen Situationserfassung mit Kurztexten für Detailinformationen nicht nur an Maschinen sondern auch in Betriebsanleitungen bewährt. Eine optimale Darbietung sicherheitsrelevanter Informationen über Prozeßabläufe und -zustände ist ein wesentlicher Beitrag zur Arbeitssicherheit, den aktive Maschinenschemata leisten können. Zu ihnen gehören z. B. durch aktivierte Leuchtdioden oder mit Bildschirmdarstellungen vermittelte Informationen über Störungen. Vor allem dann, wenn deren Lage innerhalb der Maschine aufgrund der schematischen Darstellung der Maschine räumlich zugeordnet ist. Auch lassen sich mit aktiven Maschinenschemata oder mit Prozeßvisualisierungen auf Bildschirmen Ursachen von Störungen naturalistisch darstellen und Hinweise zur Behebung geben. Maschinenbenutzer können so Störungen rasch erkennen, lokalisieren, eindeutig interpretieren, richtig entscheiden und sich sicher verhalten bzw. handeln. Auch der haptische Kanal (Tastsinn) kann zur Vermittlung sicherheitsrelevanter Informationen genutzt werden. Lose eingehängte, nach oben ausweichende Schutzbügel sprechen den haptischen Informationsaufnahmekanal an. An sich absenkenden Teilen von Maschinen angelenkte Bügel mit ausreichend großem Ausweichweg warnen durch gefahrloses Berühren vor der Gefährdung, daß Füße gequetscht werden können.

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5.10.1 Statische Sicherheitsinformationen Die mit sicherheitsrelevanten Zeichen und Markierungen vermittelten Botschaften sind statischer Natur, sie ändern sich über absehbare Zeiträume nicht. Sicherheitszeichen. Sicherheitszeichen sind wohl die bekanntesten Träger von Sicherheitsinformationen. Sicherheitszeichen vermitteln statische, zeitlich unveränderliche Informationen mit stark abstrahierten, oft bildhaften Symbolen, Bild 5.10-2. Ausführung und Anwendungen sind in der berufsgenossenschaftlichen Vorschrift BGV A8 ´Sicherheits- und Gesundheitskennzeichnung am Arbeitsplatz´ festgelegt. Farben und Formen der Sicherheitszeichen sind einheitlich kodiert. Verbotszeichen untersagen Verhalten, das zu akuten Gefahren führen würde. Sie sind rund, dominierend ist die Sicherheitsfarbe rot. Schwarze Symbole kontrastieren vor einen weißen Hintergrund. Rechteckige rote Zeichen mit weißen Symbolen sind dem Brandschutz vorbehalten. Warnzeichen warnen vor Risiken oder Gefahren. Sie sind dreieckig mit schwarzen Symbolen auf gelbem Hintergrund und mit einem schwarzen Rand.

Bild 5.10-2 Graphischer Aufbau und Arten sicherheits-relevanter Zeichen [5.59]

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Sicherheitstechnik

Gebotszeichen schreiben verbindlich ein sicherheitsgerechtes Verhalten vor. Sie sind rund, weiße Symbole stehen auf blauem Hintergrund. Rettungszeichen sind rechteckig und grün. Ihre Symbole sind weiß. Erennbarkeit von Sicherheitszeichen. Die Wirksamkeit der mit Sicherheitszeichen vermittelten Botschaften hängt neben der geometrischen Form, der Signalfarbe und des Symbols auch von der Erkennbarkeit ab, für die Zeichengröße und Schrifthöhe maßgebend sind, Bild 5.10-3.

Bild 5.10-3 Erkennbarkeit von Sicherheitszeichen nach DIN EN 911

Ergänzende Informationen. Nicht alles läßt sich mit symbolischen oder ikonehaften Zeichen vermitteln. Hinweiszeichen übermitteln sicherheitsrelevante Informationen mit Texten, wenn sich der Sachverhalt nicht durch Sicherheitszeichen ausdrücken läßt. Je nach Bedeutung der mit ihnen vermittelten Botschaft (Warnung, Gebot, Sicherheit) müssen sich Hintergrundfarbe und Schriftfarbe an die standardisierten Vorgaben der Sicherheitszeichen anpassen. Zusatzzeichen können nach Bedarf mit Wort oder kurzem Text sicherheitsrelevante Informationen standardisierter Sicherheitszeichen konkretisieren. Viele Schilderhersteller entwickeln eigene Sicherheitszeichen und versuchen, das beschränkte Zeichenund Informationsrepertoire standardisierter Sicherheitszeichen für die Bedürfnisse der Praxis zu erweitern, Bild 5.10-4. Die im Bild 5.10-4 dargestellte Zuordnung der Sicherheitszeichen zu den Gefährdungen ist nur beispielhaft. Eine eindeutige Zuordnung von Sicherheitszeichen zu Gefahren ist nicht immer möglich. Von manchen Objekten gehen mehrere Gefahren gleichzeitig aus, die nicht offensichtlich sein müssen. So ist. z. B. die Säure in einem Akkumulator ein ätzender Gefahrstoff, der bei Beschädigungen herausfließen kann. Beim betriebsmäßigen Laden entsteht Wasserstoff, der sich mit Luftsauerstoff zum explosiven Knallgas vermischt. Vor beiden Gefahrpotentialen warnt das Warnzeichen ´Gefahren durch Batterien´. Ein anderes Beispiel für die Komplexität von Sicherheitsbotschaften ist das Zeichen für den Umgang mit Gasflaschen. Bei ihnen liegt das Gefahrpotential im möglichen Zerbersten aufgrund unsachgemäßer Behandlung (freiwerdende mechanische Energie) und in der stofflichen Wirkung des freigesetzten Mediums (Gesundheitsgefahr, Feuerund Explosionsgefahr). Mit Verbots- und Gebotszeichen kann man gleiches sicheres Verhalten für unterschiedliche Gefahren fordern. So kann z. B. das Verbot des Berührens heißer Oberflächen den unmittelbar Gefährdeten nutzen. Das Berührungsverbot empfindlicher elektronischer Teile kann mittelbar spätere stochastische Gefährdungen durch Bauteilausfälle vermeiden. Das Gebot, Augen- oder Gesichtsschutz zu tragen ist bei allen Tätigkeiten sinnvoll, die das Augenlicht gefährden, nicht nur beim Schleifen oder beim Umgang mit ätzenden Stoffen. Amerikanische Sicherheitszeichen. Im amerikanischen Normenwerk (ANSI, ASAE) werden visuelle Sicherheitsbotschaften anders kodiert und dargeboten, Bild 5.10-5. Im Unterschied zu den in Europa ge-

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Bild 5.10-4 Genormte und in der Praxis bewährte Sicherheitszeichen nach BGV A8

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bräuchlichen, vor allem durch Form, Farbe und Symbole vorgegebenen Botschaften (Verbot, Warnung, Gebot, Sicherheit), die direkt ein gewünschtes Verhalten hervorrufen sollen, sprechen im amerikanischen Kulturkreis Sicherheitsbotschaften bewußt die Eigenverantwortung an: sie visualisieren Risiken, denen sich Beteiligte bei Nichtbeachtung aussetzen, [5.60].

Bild 5.10-5 Amerikanische Sicherheitszeichen (OSHA).

Diese Sicherheitsschilder sind grundsätzlich rechtekkig. Sie können alternativ in ein, zwei oder drei Felder aufgeteilt sein. Die Felder enthalten Signalwörter, Sicherheitsbotschaften und Symbole. Hintergrundfarben (Rot, Orange, Gelb,) und Schlüsselwörter DANGER, WARNING und CAUTION signalisieren redundant die Höhe des mit den angezeigten Gefahren verbunde-

5.10 Hinweisende Sicherheitstechnik

nen Risikos. Erläuterungen und ikonenhafte Symbole konkretisieren die Gefahren. Die Farbe Blau mit dem Schlüsselwort NOTICE signalisiert direkte oder indirekte Sicherheitsbotschaften, die Farbe Grün mit dem Schlüsselwort SAFETY symbolisiert allgemeine Sicherheitsinformationen. Die mit Schildern vermittelten Sicherheitsbotschaften haben in ihrem Geltungsbereich eine hohe rechtliche Relevanz. Da dies auch den Betroffenen bewußt ist, werden die Methoden der hinweisenden Sicherheitstechnik einerseits häufiger eingesetzt, ihre Botschaften anderseits auch sehr ernst genommen. Solche Bestrebungen nach eindeutiger Verständlichkeit visueller Sicherheitsbotschaften sind in letzter Zeit auch in Europa unverkennbar. Piktogramme. Die von genormten Sicherheitszeichen vermittelten Botschaften sind zwar an keine Sprache gebunden, Adressaten müssen die Botschaft aus den jeweiligen Symbolen entschlüsseln. Daß die mit Symbolen übermittelte Botschaften nicht immer verstanden oder ernst genommen werden, belegten z. B. tragische Unfälle von Kindern und Jugendlichen, die trotz des geläufigen Warnschildes für Gefahren des elektrischen Stromes auf abgestellte Güterwagen geklettert sind und die unter Hochspannung stehende Oberleitung berührt haben. Der Bundesgerichtshof entschied in einem Rechtsstreit, daß es in solchen Fällen nicht genügt, allgemein vor der Elektrizität zu warnen, sondern unmißverständlich mit Piktogrammen vor Oberleitungen, gewarnt werden muß, Bild 5.10-6.

Bild 5.10-6 Eindeutige Sicherheitsbotschaften

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Zum Warnen vor funktionstechnischen Restgefahren an Landmaschinen, Ackerschleppern sowie artverwandten Maschinen legt die Norm ISO 11 684 verbale Warnungen, Warnbildzeichen und deren Ausführung fest, Bilder 5.10-7 und 5.10-8. Die Norm enthält in ihrem Anhang 86 symbolische Darstellungen von Gefährdungen, gegliedert nach Gefahrenart (chemische, thermische, mechanische usw.), 25 Sicherheitsbotschaften und 46 konkret ausgeführte Warnbildzeichen. Neben diesen Beispielen für bildhafte Darstellungen legt sie auch Regeln fest, nach denen Piktogramme zusammengesetzt und deren Symbole bzw. Figuren graphisch ausgeführt werden sollen. Somit können für die in der Norm nicht berücksichtigten Gefährdungen eigene Warnbildzeichen entworfen werden. Warnbildzeichen (Piktogramme) bestehen aus zwei vertikal oder horizontal ausgerichteten, nebeneinander angeordneten quadratischen gelben Feldern mit schwarzen oder andersfarbigen Zeichen. Das erste Feld enthält das Warndreieck mit einem allgemeinen Gefahrensymbol oder einer schematischer Darstellung der Gefährdung, in der Personen in konkreten Unfallsituationen gezeigt sind. Das zweite Feld enthält Informationen zum sicherheitsgerechten Verhalten, dessen Einzelheiten durch genormte blaue Gebotszeichen, rote Verbotszeichen, ikonische Darstellungen (schwarze Silhouetten) und roten Symbolen (Markierungen, Andreaskreuz, Schrift) präsentiert werden. Warnbildzeichen informieren direkt am Arbeitsplatz, da sie als Klebeschilder an der Maschine in Nähe der Gefahren angebracht werden. Alle an einer Maschine angebrachten Warnbildzeichen müssen in der Betriebsanleitung verbal erläutert sein. Die Texte müssen nach Bedarf spezifischen Gefahrensituationen Rechnung tragen. So einleuchtend das Zusammenfügen mehrerer Zeichen und Symbole zu Piktogrammen auch sein mag, es entsteht eine neue, zeichengebundene Sprache, deren Regeln und Aussagen auch erst erlernt werden müssen. Ihre Zeichen sind abstrahiert, bezeichnen aber konkrete Gefahren. Betrachter müssen die Zeichen in eine Ablauffolge umsetzen und dieser dann eine begriffliche Vorstellung zuordnen, sollen sie einen Nutzen aus der vermittelten Sicherheitsbotschaft ziehen. Hier kommt es immer zu einem Dilemma: Je konkreter Symbole Gefährdungen wiedergeben sollen, um so mehr Darstellungen sind notwendig, damit sie der Realität entsprechen. Je abstrakter sie aber gehalten sind, desto weniger Symbole braucht man dazu. Aber um so mehr Umsetzungsarbeit fordern sie den Betrachtern ab. Das gilt allgemein, auch wenn die in der Norm ISO 11 684

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Bild 5.10-7 Piktogramme nach ISO 11 684

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dargestellten Beispiele von Gefährdungen und Verletzungsszenen an Deutlichkeit nichts zu wünschen übrig lassen. Anbringen von Sicherheitszeichen und Piktogrammen an Maschinen und sicherheitsrelevante Hinweise in Betriebsanleitungen, um die von außen nicht erkennbaren Gefahren zu signalisieren, ist besonders bei Produkten von Bedeutung, bei denen der Hersteller bei lebensnaher Betrachtung davon ausgehen muß, daß sie in Hände von Laien oder Kindern gelangen können. Der Bundesgerichtshof das Ausbleiben solcher Angaben als Verletzung der Informations- und Instruktionspflicht bewertet, [5.61]. Das Anbringen von Sicherheitskennzeichen außerhalb der Maschine ist nicht die originäre Aufgabe der Hersteller, sondern der Anwender. In der Dokumentation, vor allem in den Betriebsanleitungen ist auf eine evtl. Notwendigkeit zur Kennzeichnung bestimmter Gefahren, die sich aus der Nutzung der Maschinen ergeben können aber im Verantwortungsbereich des Nutzers liegen, dezidiert hinzuweisen, schon aus Gründen eigener Rechtssicherheit. Symbole der Sicherheitszeichen und sie selbst lassen sich in der Begleitdokumentation der Maschine, vor allem in der Betriebsanleitung, nicht nur als Träger von Scicherheitsbotschaften nutzen, sondern auch als graphisches Gestaltungsmittel verwenden, um die Betriebsanleitung übersichtlicher zu gestalten.

Bild 5.10-8 Bausteine für Piktogramme nach ISO 11 684

Farbige Markierungen. Die Kombination wiederkehrender gelber und schwarzer Flächen findet man in der Natur als Warntracht besonders gefährlicher Tiere, z. B. Wespen oder der extrem giftigen Pfeilgiftfrösche wieder. Die Signalwirkung dieser Farbkombination wird deshalb vom Menschen spontan richtig erkannt. Gelb-schwarze Streifen sind für das Kennzeichnen ständiger Gefahrstellen und Hindernissen vorbehalten. Das sind Gefahren oder Hindernisse, die betriebsbedingt weder durch technische noch organisatorische Maßnahmen eliminieren lassen. Mit rot-weißen Streifen dürfen nur Gefahrstellen oder Hindernisse von zeitlich begrenzter Dauer gekennzeichnet werden. Stolperstellen und konstruktiv bedingte örtliche Einengungen (Kanten, Ecken sowie Maschinenteile), die Durchgangsbreite und -höhe einschränken oder Anstoßstellen bilden, lassen sich auffallend und wirkungsvoll mit schwarz-gelben Markierungen kennzeichnen. Hervorstehende Maschinenteile müssen wegen der Antoßgefahr z. B. mit Schaumstoffprofilen gepolstert und dauerhaft mit dieser deutlich erkennbaren Gefahrenkennzeichnung versehen sein, Bild 5.10-9.

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Besonders auffällig lassen sich langsam an- oder auslaufende Wellen durch Anbringen eines spiralförmigen Streifenmusters auf der Mantelfläche kennzeichnen. Schon bei einer Verdrehung um wenige Grad erzeugen schraubenförmige Streifen auf der Welle oder am Mantel des Ansaugkegels eines Strahltriebwerkes aufgebrachte Spirale ein auffälliges, nicht zu übersehendes Bewegungsmuster, Bild 5.10-11.

Bild 5.10-9 Kennzeichnung und Sicherung von Anstoß-stellen / 5.50/

An Kranen und deren Teilen, die durch ihre Bewegungen Menschen und Gegenstände gefährden können, wird mit einer Sicherheitskennzeichnung mit gelb-schwarzen Streifen auf Gefahren hingewiesen. Um die visuelle Aufmerksamkeit nur auf die gefahrbringenden Stellen (z. B. Puffer, Aufstiege, Engpässe, Stützen, Gebäudeteile usw.) zu konzentrieren, ist die Kennzeichnung überlegt und sparsam anzubringen, Bild 5.10-10. Die Wirksamkeit der Kennzeichnung wird bestimmt durch deren Auffälligkeit und Sinnfälligkeit. An Scher- und Quetschkanten mit Relativbewegung zueinander erhöht sich der Warneffekt, wenn die Streifen gegensinnig geneigt zueinander orientiert sind.

Bild 5.10-11 Sicherheitskennzeichen an drehenden Wellen

Die in der europäischen Normung getroffenen Festlegungen für eindeutige und grenzüberschreitend verständliche Sicherheitszeichen (Verbots-, Warn- und Gebotszeichen) sind ein wichtiger Beitrag zum Gestalten sicherheitsgerechter Produkte. Sie übermitteln indeutig und verständlich jedem Benutzer relevante Sicherheitsbotschaften und machen ihn aufmerksam auf verbleibende Gefahren, die sich weder konstruktiv vermeiden oder sichern lassen. Beim Einsatz von Sicherheitszeichen muß man jedoch zwei Aspekte berücksichtigen: 1. Die mit Sicherheitszeichen und Piktogrammen vermittelten Informationen sind statischer Natur. Mit der Zeit büßen sie ihre Wirkung auf die Adressaten ein. 2. Auch eine noch so auffällige Kennzeichnung von Gefahren ersetzt auf keinen Fall konstruktive Maßnahmen zu deren Vermeidung bzw. zu deren Sicherung. 3. Sicherheitskennzeichnung darf konstruktive Sicherheitsmaßnahmen nur flankieren.

Bild 5.10-10 Sicherheitskennzeichnung von Krananlagen

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5.10.2 Aktive Warneinrichtungen Gefahren können unbemerkt und unerkannt auftreten, vor allem dann, wenn die Informationsumgebung "verrauscht" ist oder die Aufmerksamkeit der zu warnenden Person durch äußere oder innere Einflüsse abgelenkt ist. Statische Informationen können mit ihren zeitunabhängigen Zeichen gefährdete Personen bei virulenten Gefahren nicht schnell genug warnen. Auch sprechen sie nur den visuellen Kanal an. Dynamische Informationen eignen sich besonders gut zum Warnen vor akuten Gefahren. Akute Gefahren haben einen Beginn und ein Ende. Bei entsprechender redundanter Ausführung können dynamische Informationen mehrere Sinne, z. B. Sehsinn und Hörsinn ansprechen und von ihnen gleichzeitig aufgenommen werden. Damit erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, daß sicherheitsrelevante Informationen bemerkt werden. Sie müssen sich allerdings deutlich und wahrnehmbar von der Umgebung unterscheiden. Dem Empfänger von Sicherheitsbotschaften muß die Zuordnung zwischen abstrakten Signalen und deren konkreten Bedeutung bekannt sein und der Empfänger muß auch bereit und in der Lage sein, den Sicherheitsbotschaften zu folgen. Eine zu große Anzahl von dynamischen Informationsquellen kann jedoch bei den Maschinenbenutzern die Frage nach dem Sinn solcher Signale aufwerfen, vor allem dann, wenn sie während der Benutzung eher verwirren als nutzen. Dann kommt es nicht selten vor, daß einige nach Möglichkeit abgeschaltet werden, u.a. auch erntszunehmende Gefahrensignale. Optische Gefahrensignale. Die gerätetechnische Ausführung optischer Gefahrensignale muß der Norm DIN EN 842 ´Optische Gefahrensignale´ entsprechen. Sie unterscheidet in Warn- und Notsignale, Bild 5.10-12. Warnsignale zeigen an, daß Gefährdungen möglich werden oder vorhanden sind und fordern geeignete Gegenmaßnahmen oder Verhaltensweisen an. Notsignale zeigen an, daß ein Notzustand oder eine akute Gefährdung eingetreten ist und fordern Betroffene auf, den Gefahrenbereich auf angemessene Weise zu verlassen. Gefahrensignale müssen Vorrang vor allen optischen Signalen haben. Das ist die wichtigste Anforderung, die optische Gefahrensignale erfüllen müssen. Sie müssen so ausgeführt sein, daß jeder im Signalempfangsbereich das ausgestrahlte Signal erkennen, unterscheiden und darauf so reagieren kann, wie es festgelegt wurde. Optische Gefahrensignale

Bild 5.10-12 Optische Gefahrensignale nach DIN EN 842

müssen unter allen in Frage kommenden Lichtbedingungen gesehen werden können und müssen leicht von anderen Lichtquellen zu unterscheiden sein. Leuchtmelder sind binäre Signalgeber, deren Information von zwei wohl unterscheidbaren Zuständen (Licht ein oder aus) getragen wird. Ein nichtbrennendes Licht kann entweder bedeuten, daß kein Signalisierungsbedarf besteht oder aber daß die Signalflußkette unterbrochen ist. Ob das vom Informationssystem der Maschine gesendete Signal als optisches Gefahrensignal visualisiert und wahrgenommen wird, hängt von der zuverlässigen Wirkung der Signalflußkette während der Lebesdauer der Maschine ab, einschließlich des letzten Gliedes der Signalflußkette, der wahrzunehmenden Lichtquelle. Lichtquellen. Als Lichtquellen werden hauptsächlich Glühlampen, lichtemittierende Dioden (LED) verwendet, Bild 5.10-13, seltener Blitzleuchten.Glühbirnen sind weitverbreitete Lichtquellen für Leuchtmelder. Lebensdauerangaben für Glühbirnen beruhen auf Tests großer Lose unter Laborbedingungen. Sie geben die Zeit an, bis zu der 50% der Testbirnen ausgefallen sind. Die Lebensdauer der Glühbirnen wird sehr stark beein-

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Bild 5.10-13 Eigenschaften von Lichtquellen (24 V DC)

flußt von der Umgebungstemperatur, vom Verlauf der Versorgungsspannung (Spannungsänderungen, Blinkbetrieb, Gleichstrombetrieb) und von mechanischen Beanspruchungen (Schock und Vibrationen). Sie liegt unterhalb der üblichen Lebensdauer von Maschinen. Für Glühbirnen, die sicherheitsrelevante Signale vermitteln, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, die stochastischen Ausfällen entgegen wirken. Frühausfällen, z. B. durch gebrochene oder kurzgeschlossene Wendel oder unzureichendes Vakuum im Kolben wirken Glühbirnenhersteller mit einem Probetrieb von mehreren Stunden entgegen. Zugleich wird auch die Wendel eingebrannt und eine größere Lichtwertstabilität erreicht (burn in) /5.37/. Auch die Einsatzmodalitäten der Glühbirnen beeinflußten ihre Lebensdauer. Ausfällen durch Schock und Vibrationen kann durch Verwendung von Glühbirnen mit niedriger Spannung und hohem Strom, den ungünstigen Einwirkungen der Einschaltstromspitzen durch Vorheizen der Wendel entgegen gewirkt werden. Darüber hinaus erfordern Glühbirnen eine gute Luftzirkulationen und Wärmeabfuhr. Testschaltungen können bereits eingetretene Ausfälle erkennen und melden. Leuchtdioden (LED) verbessern wesentlich Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Leuchtmelder. Für Leuchtdioden sprechen ihre den Glühbirnen gleichwertige Helligkeit bei gleichmäßigerer Ausleuchtung, schnelleres Aufleuchten, kein Nachleuchten beim Blinken, brilliante Farben (monochromatisches Licht für genormte Signalfarben), Unempfindlichkeit gegen Spannungsschwankungen, Über- und Unterspannungen, mechanische Schwingungen und Schockeinwirkungen sowie eine Lebensdauer von ca. 100 000

Betriebsstunden, die der üblichen Lebensdauer industriell genutzter Maschinen entspricht. Ausfälle kündigen sich durch allmähliches Nachlassen der Leuchtkraft. Dank ihrer hohen Zuverlässigkeit läßt sich mit LED an Leuchtmeldern das Prinzip des sichern Bestehens (safe life) verwirklichen. LED-Leuchtmittel mit ihrer hohen Lebensdauer eignen sich besonders für Anwendungen an schwer zugänglichen Stellen. Direkte und indirekte Kosten durch den Ausfall der Lichtquelle und den erforderlichen Austausch entfallen völlig. Die geringe Leistungsaufnahme der LED und ihre geringe Erwärmung prädestinieren sie für Anwendungen in hermetisch abgeschirmten Gehäusen oder an warmen Einsatzorten. Blitzleuchten sind vom Prinzip her wie Fotoblitzgeräte aufgebaut. Ein elektronischer Taktgeber sendet regelmäßig einen Hochspannungsimpuls an den Zünddraht der Blitzröhre ab, der ein Edelgasgemisch (bestehend aus über 90% Xenon) in der Röhre ionisiert. Die im Speicherkondensator enthaltene elektrische Energie wandelt sich dann in der Blitzröhre in extrem helle Lichtblitze um. Die ausgestrahlte Blitzenergie kann bis zu 15 Joule betragen. Die Lichtblitze emittieren zwar hauptsächlich im blauem Spektralbereich, erzeugen aber für alle Farben des sichtbaren Spektrums Licht ausreichender Intensität. Eingefärbte Hauben aus hochschlagfestem Polycarbonat wirken wie Filter und lassen nur gewünschte Farbtöne hindurch. Blitzleuchten werden dann als farbige Lichtquelle wahrgenommen. Die Lebensdauer der Blitzröhre wird bestimmt durch Metallabtragungen der Elektrode, die sich an der Innenseite des Glaskolbens niederschlagen und seine Durchsichtigkeit verschlechtern. Die nominelle Lebensdauer gilt als erreicht, wenn die Lichtemission um 30% zurückgegangen ist. Damit ist nach ca. 8 Millionen Lichtblitzen zu rechnen, [5.62]. Die einwandfreie Funktion der Blitzleuchten kann auf optoelektronischen Wege (Lichtleitfaser, Phototransistor) erkannt und überwacht werden. Blitzleuchten senden periodisch sehr intensive Lichtblitze mit beachtlicher Lichtstärke (bis über 200 Candela) aus. Mit Lichtblitzen lassen sich Menschen alarmieren oder warnen, je nach dem, in welcher Entfernung von der Blitzleuchte sie sich befinden. Im nahen Alarmbereich rufen Lichtblitze bzw. deren Reflexionen körperliche Beunruhigung hervor, im angrenzenden Warnbereich verursachen sie zumindest einen Wechsel der Blickrichtung. Beispiele für die gerätetechnische Realisierung von Leuchten für optische Warn- und Notsignale enthält das Bild 5.10-14.

5.10 Hinweisende Sicherheitstechnik

Bild 5.10-14 Gerätetechnische Ausführung von Leuchten für optische Warn- und Notsignale /5.39, 5.64/

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Akustische Gefahrensignale. Die DIN EN 457 ´Akustische Gefahrensignale´ versteht unter einem akustischen Gefahrensignal ein Signal, das zumindest den Beginn und eventuell das Ende eine gefährlichen Situation anzeigt. Akustische Signale werden sehr schnell bemerkt, da Ohren aufgrund ihres physiologischen Aufbaus und ihrer besonderen sensorischen und physiologischen Bedeutung im Körper als Teil des immer nach außen gerichteter Sinns ständig und jederzeit bereit sind, Signale aufzunehmen. Das Gehör ist hinsichtlich der Empfangsrichtung weitaus weniger richtungsabhängig als der Sehsinn. Akustische Signale erregen schneller Aufmerksamkeit, lenken aber gleichzeitig von anderen Ereignissen ab. Die Reaktionszeit auf akustische Wahrnehmungen ist kürzer als auf optische Signale. Das gilt nicht nur für informationstragende Geräusche aus dem Wirkbereich der Maschine oder aus den einzelnen Maschinensystemen sondern auch für Gefahrensignale. Akustische Gefahrensignale müssen nicht nicht nur über die Größe der signalisierten Gefahr informieren sondern auch über ihre Dringlichkeit, d. h. auch darüber, wie akut die Gefahr ist bzw. wie schnell Gegenmaßnahmen getroffen werden müssen. Akustische Gefahrensignale müssen sparsam und mit bedacht eingesetzt werden. Eine Vielzahl solcher Signale erzeugen eher Verwirrung und die Betroffenen empfinden sie oft als lästig und überflüssig. Es ist nicht erstaunlich, daß sie dann versuchen sie nach Möglichkeit abzuschalten oder zumindest leiser einzustellen. Häufig erlebte Fehlalarme und unnötige Warnungen setzen die Reaktions- und Handlungsbereitschaft der Betroffenen deutlich ab. Akustische Gefahrensignale unterteilen sich wie optische Gefahrensignale in Warn- und Notsignale. Gefahrensignale müssen allen anderen akustischen Signalen übergeordnet sein, Notsignale haben eine höhere Priorität als Warnsignale. Akustische Warnsignale (z. B. Anlaufwarnungen) zeigen an, daß Gefährdungen möglich werden oder vorhanden sind und fordern geeignete Gegenmaßnahme oder Verhaltensweisen an. Akustische Notsignale zeigen an, daß ein Notzustand oder eine akute Gefährdung eingetreten ist und fordern Betroffene auf, den Gefahrenbereich auf angemessene oder vorher festgelegte Weise zu verlassen. Die Ausführung der Signale muß mindestens der Norm DIN EN 457 ´Akustische Gefahrensignale´ entsprechen, Bild 5.10-15. Vor allem müssen sich Warnsignale deutlich wahrnehmbar in der Lautstärke und im Frequenzspektrum vom Geräuschpegel der Umgebung unterscheiden.

Bild 5.10-15 Einsazbeispiele für Signalgeber

Die Kodierung akustischer Signale, d. h. die eindeutige Zuordnung einer Information zum Signal, ist nicht einfach, da zwischen dem Gefahrensignal und der Gefahrensituation vorerst keine direkte Beziehung besteht. Die Bedeutung akustischer Gefahrensignale muß deshalb einerseits eindeutig festgelegt sein. Andereseits muß die Bedeutung einzelner Signale erlernt und behalten werden. Dies ist dann von besonderer Bedeutung, wenn diese Signale selten abgesetzt werden. Die Möglichkeit des Vergessens ist relativ hoch. Akustische Gefahrensignale müssen mehrere sicherheitstechnische Anforderungen erfüllen: Zum Signalisieren von Alarmsituationen sind Signalgeber mit aggressiven Tönen für eine optimale Durchdringung vorzusehen. Signale von Typhons mit Mehrfachklang oder elektronischen Sirenen mit moduliertem Rechteckklang werden als besonders gefährdernd

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empfunden und führen zu aversiven Handlungstendenzen, [5.63]. Das Signal muß deutlich hörbar sein, die Mithörschwelle des Umgebungsgeräusches muß deutlich überschritten werden. Dies ist in den meisten Fällen erreicht, wenn der A-bewertete Signalschallpegel um 15 dB(A) aber nicht mehr als 25 dB(A) übersteigt, wobei das Hörvermögen der Betroffenen (so läßt z. B. die Frequenzselektivität mit zunehmenden Alter nach) im Signalbereich und der Einfuß des Gehörschutzes auf die Hörschwelle berücksichtigt werden muß. Breitband-Warnsignale erwecken schnell aufmerksamkeit, ohne daß sie als störend empfunden werden. Sie ermöglichen die Schallquelle schnell zu lokalisieren, /5.9/. Der Schalldruckpegel des akustischen Signals sollte nur in begründeten Ausnahmen nach Abwägen aller Risiken 90 dB(A) überrschreiten. Höhere Schalldruckpegel erhöhen auch bei kurzen Einwirkungszeiten das Risiko von Hörschäden erheblich. Mit Schreckreaktionen ist nicht zu rechnen, wenn der Schalldruckpegel nicht mehr als um 30 dB(A) in 0,5 s zunimmt. Mindestens zwei der akustischen Parameter, wie Frequenzspektrum, Schalldruckpegel, Zeitverlauf usw., die für die Unterscheidbarkeit der Signale ausschlaggebend sind, müssen sich deutlich von anderen Signalen und Störgeräuschen unterscheiden. Akustische Gefahrensignale dürfen nicht mit Signalen übereinstimmen, die für andere Zwecke vorgesehen sind. Vorsicht: Zu laute Signale rufen Schreckreaktionen hervor, die sekundäre Unfälle nach sich ziehen können! Auch dürfen sie in unmittelbarer Nähe keine Hörschäden verursachen. Akustische Signalgeber sind elektromechanisch oder elektronisch aufgebaut. Akustisch-elektronische Alarmund Warngeräte haben gegenüber herkömmlichen elektromechanischen Schallgebern viele Vorteile (kompakte Bauweise, große Lautstärke, keine Verschleißteile und somit hohe Lebensdauer, frei programmierbar), von denen die durch Programmierung über einen komplexen Tongenerator abrufbaren modulierten Schallsignale einschließlich der Sprachausgabe wohl die wichtigsten sind, Bild 5.10-16. Besonders wirkungsvoll sind Ausgabegräte, die nach eindeutigen und unmißverständlichen akustischen Not)Signalen noch eine Sprachinformation über die notendigen Verhaltensmaßnahmen ausgeben. Durch diese redundante Informationsübermitlung erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, daß Mitarbeiter richtig und schnell reagieren.

Bild 5.10-16 Beispiele für elektronisch erzeugte akustische Signale [5.62]

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Akustische Anlaufwarneinrichtungen. An großen oder unübersichtlichen Maschinen, an Maschinen, die aus mehreren Baugruppen bestehen, deren Einbauten den Überblick erschweren, deren Bedienstände an mehreren Seiten angebracht sind oder deren Umzäunungen keinen ausreichenden Durchblick erlauben, kann die gegenseitige Verständigung der Beschäftigten erschwert sein. Solche Maschinen müssen mit einer Anlaufwarneinrichtung ausgerüstet sein, um Personen vor einem überraschenden Anlauf und den mit ihm verbundenen gefährlichen Situationen rechtzeitig zu warnen. Als Warnsignal ist ein akustisches Signal im Sinne der DIN EN 457 erforderlich, das durch optische Signale unterstützt werden kann, Bild 5.10-17. Bevor sich die Maschine durch Betätigen einer Befehlseinrichtung motorisch in Gang setzen läßt, muß zuerst ein akustisches Warnsignal ertönen. Die Ma-

schine darf aber nicht gleichzeitig mit dem Ertönen des Warnsignals anlaufen. Vom Zeitpunkt der Signalgabe muß erstmal eine kurze Wartezeit verstreichen, gefolgt von einer längeren Freigabezeit. Alle, die durch das akustische Signal gewarnt wurden, haben seit dem Zeitpunkt der Signalgabe die Chance, sich sicherheitsgerecht zu verhalten, z. B. Gefahrbereiche zu verlassen oder durch Betätigen eines NOT-AUS-Befehlsgerätes den unmittelbar bevorstehenden Maschinenanlauf zu blockieren. Die Maschine darf sich nur innerhalb der Freigabezeit in Gang setzen lassen, weder vorher, noch nachher. Verstreicht die Freigabezeit ohne daß die Maschine angelaufen ist, so ist nicht ausgeschlossen, daß das gegebene Warnsignal inzwischen vergessen wurde, Betroffene mit einem Anlaufen nicht mehr rechnen und sie sich nicht mehr sicherheitsgerecht verhalten. Des-

Bild 5.10-17 Akustische Anlaufwarneinrichtungen

5.10 Hinweisende Sicherheitstechnik

halb darf nach dem Verstreichen der Freigabezeit ohne erneute vorherige akustische Warnung ein Ingangsetzen der Maschine nicht mehr möglich sein. Die Einschaltprozedur muß sich jetzt im vollen Umfang wiederholen. Auch nach Betätigung einer NOT-AUS-Befehlsgerätes oder Auslösen einer Sicherheitsschaltung, z. B. durch Öffnen verriegelter Schutzeinrichtungen während des Normalbetriebs, darf sich die Maschine ebenfalls erst nach erneuter akustischen Warnung in Gang setzen lassen. Der Tippbetrieb (Maschine läuft mit geringer Geschwindigkeit oder schrittweise nur so lange, wie der Tipptaster betätigt wird) ist nicht mit der akustischen Anlaufwarneinrichtung gekoppelt. Die häufigen akustischen Warnungen würden eine nervtötende Belästigung darstellen und ihre Wirkung verfehlen. Auch das Einschalten des Dauerlaufs aus dem Tippbetrieb heraus ist ohne vorherige akustische Warnung zulässig, allerdings nur innerhalb der Freigabezeit. Nach Ablauf der Freigabezeit darf die Maschine weder zum Dauerlauf noch zum erneuten Tippbetrieb ohne vorherige akustische Warnung anlaufen. Es ist offensichtlich und nachvollziehbar, daß je nach räumlicher Ausdehnung der Maschinen gefährdete Personen nach der akustischen Warnung unterschiedlich lange brauchen, um sich aus den Gefahrenbereichen zu entfernen. Deshalb sind z. B. für Papiermaschinen, die

Bild 5.10-18 Zeitvorgaben für akustische Anlaufwarneinrichtungen

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mit ihren Dimensionen auch größere Druckmaschinen bzw. Maschinen der Papierverarbeitung deutlich übertreffen, unterschiedliche Zeitintervalle für akustische Anlaufwarneinrichtungen festgelegt. Die normativ festgelegten Werte für die Signal- Warte- und Freigabezeiten sind für beide Maschinenarten im Bild 5.10-18 vergleichend gegenübergestellt. Kombination akustischer und optischer Signale. Synchron abgegebene akustische und optische Signale vermindern das Risiko, daß Betroffene einzelne Signale nicht bemerken oder falsch interpretieren. Synchrone, redundante Signalisierung sicherheitsrelevanter Sachverhalte über den auditiven und visuellen Kanal erhöht wesentlich die Wahrscheinlichkeit, daß die Adressaten die übermittelten Botschaften auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen wahrnehmen und erkennen. Damit Adressaten die von den Signalen getragenen Informationen unter den zu erwartenden Bedingungen jederzeit schnell wahrnehmen und erkennen können, müssen sich Spektrum und Intensität informationstragender Zeichen deutlich aus der auditiv und visuell wahrnehmbaren Umgebung herausheben. Sowohl akustische als auch visuelle Gefahrensignale sollen durchaus bei den Adressaten disharmonische Empfindungen hervorrufen. Aber: eine überraschende Signalgabe, vor allem wenn sie zu laut oder zu grell ist, kann Schreck-

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oder gar Panikreaktionen hervorrufen. Dieses Verhalten ist beim Festlegen physikalischer Parameter der informationstragenden Zeichen zu berücksichtigen aber nicht zu überbewerten. Zuordnen der Signale zu den zu vermittelnden Sachverhalten bzw. zu deren Bedeutung (Signalkodierung) muß auf synchrone zeitliche Schwankungen visuell und auditiv wahrnehmbarer Effekte beruhen, da sich die meisten Menschen nur an einige wenige unterschiedliche akustische und optische Zeitverläufe erinnern können und diese richtig identifizieren und interpretieren können. Grundsätzlich gilt: Die für den Betrieb von Maschinen und anderer Arbeitsmittel vorgesehenen Signale

bzw. deren Kombinationen müssen sich deutlich von den Not- und Warnsignalen der öffentlichen, hoheitlichen oder militärischen Bereiche unterscheiden. Zum Kodieren optischer Signale stehen gemäß der Norm DIN EN 842 nur fünf Farben zur Verfügung, deren Bedeutung und Blinkfrequenz (von 3 bis 5 Hz) normativ festgelegt sind. Bei akustischen Signalen ist die Variabilität (Frequenzspektrum, zeitlicher Verlauf der Töne einschließlich deren Zusammenfassung zu einprägsamen Tonfolgen) breiter. Grundlegende Anforderungen für ein System von akustischen und optischen Signale nach der Norm DIN EN 981 sind im Bild 5.10-19 zusammengefaßt.

Bild 5.10-19 Kombination akustischer und optischer Signale nach DIN EN 981

5.10 Hinweisende Sicherheitstechnik

Ausführung und Bedeutung akustischer Signale müssen in der Maschinendokumentation festgehalten und in der Betriebsanleitung allgemein verständlich wiedergegeben sein. Zusammenfassung. Zwar müssen Maschinenhersteller dafür sorgen, daß Maschinenbenutzer Gefahren rechtzeitig erkennen. Maßnahmen der hinweisenden Sicherheitstechnik galten bis jetzt als nicht besonders zuverlässig. Auch wenn sie durch die europäische Normung einen höheren Stellenwert bekommen haben, darf man ihre Wirkung nicht überbewerten. Sie setzen stets aufmerksame, überlegt handelnde und kon-

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zentriert arbeitende Menschen voraus, die sich konsequent nach allen, von statischen oder dynamischen Zeichen getragenen Botschaften richten. Dies widerspricht der Lebenserfahrung, zumindest in unserem Kulturkreis. Weil die zuverlässige Wirkung der hinweisenden Sicherheitstechnik vom Wollen sowie vom mehr oder weniger entwickelten Sicherheitsbewußtsein der Betroffenen abhängt und somit willensabhängig ist, ist sie als alleinige Sicherheitsmaßnahme zur Abwehr technischer Risiken auch weiterhin nicht akzeptabel, wohl aber als unterstützende, flankierende oder redundante Maßnahme zur unmittelbaren oder mittelbaren Sicherheitstechnik.

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Dieses Kapitel zeigt anhand von Praxisbeispielen auf, wie sich Risiken an Fang-, Einzug- und Auflaufstellen und an Absturzstellen mit den Methoden der mittelbaren und unmittelbaren Sicherheitstechnik auf akzeptierte Grenzwerte reduzieren lassen. Des weiteren werden noch zwei für sicheres Arbeiten an und mit Maschinen wichtige Befehlseinrichtungen behandelt, NotBefehlseinrichtungen und Hauptbefehlseinrichtungen. Mit Not-Befehlseinrichtungen lassen sich latente oder bereits eingetretene kritische Situationen entschärfen. Hauptbefehlseinrichtungen greifen in Energie- und Stoffflüsse ein, um Gefährdungen vor allem dann präventiv entgegenzuwirken, wenn nicht mit, sondern in den der Nutzungsphase vor- und nachgeordneten Lebensphasen an der Maschine gearbeitet wird.

6.1 Sicherung rotierender Maschinenteile Drehende Teile z. B. Werkzeuge, Teile von Antriebsund Transportsystemen, Walzen usw. sind an Maschinen weitverbreitet. Diese klassischen Maschinenelemente werden vornehmlich dazu genutzt, gewollte physikalische Wirkungen zu erzeugen, um technologische oder andere Funktionen zu verwirklichen. Dazu müssen drehende Teile untereinander, zu festen Teilen oder zum Produkt hin charakteristische geometrische Konfigurationen einnehmen. Der Wirkmechanismus dieser Konfigurationen (Euler'sche Seilreibung, Hertz'sche Flächenpressung usw.) unterscheiden sich zwar in ihren physikalischer Prinzipien erheblich, gemeinsam aber ist ihnen eine bemerkenswerte Effektivität. Diese ist zwar für technische Funktionen von Vorteil, wirkt sich aber für denjenigen, der in eine solche Gefahrstelle geraten ist, verheerend aus. Gefahrstellen an drehenden Teilen (Auflauf-, Einzug- und Fangstellen) sind deterministischer Natur und als solche unmittelbar erkennbar bzw. identifizierbar. Ihr Verletzungspotential wird aber bei Gefährdungsanalysen und Risikobewertungen nicht selten zu niedrig eingeschätzt, vor allem bei niedrigen Drehfrequenzen und bei glatten Oberflächen.

Im Laufe der Zeit entwickelten sich spezielle Schutzmaßnahmen, bedingt durch unterschiedliche geometrische Konfigurationen und physikalische Wirkprinzipien der Gefahrstellen an rotierenden Maschinenteilen. Welche Maßnahmen wo und wie zur Sicherung umgesetzt werden und welche Anforderungen sie hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit, ihres Schutzniveaus und ihrer Einbindung in die Maschinensteuerung erfüllen müssen, hängt vom Ergebnis der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung ab. Die von drehenden Teilen ausgehenden Gefährdungen müssen konsequent mit Methoden der unmittelbaren und mittelbaren Sicherheitstechnik ausgeschaltet werden. Durch Vermeiden (Methode der unmittelbaren Sicherheitstechnik) erreicht man zwar eine stets wirksame, manipulationsfeste inhärente Sicherheit ohne "Extras". Gefahrstellen an rotierenden Teilen lassen sich aber nur dann vermeiden, wenn sie keine technologische Funktion ausführen. Gefahrstellen mit technologischen Funktionen lassen sich nicht vermeiden, sondern nur mittelbar mit Schutzeinrichtungen sichern. Beim Anwenden der mittelbaren Sicherheitstechnik müssen alle Besonderheiten rotierender Teile genauso berücksichtigt werden, wie technologische, wirtschaftliche, sicherheitstechnische und ergonomische Aspekte. Die letztgenannten Gesichtspunkte entscheiden über einen störungsfreien Arbeitsablauf, die zuverlässige Schutzwirkung sowie die einfache Handhabung und damit über die Akzeptanz der Schutzmaßnahmen durch die Beschäftigten. Die grundsätzlich auch anwendbare hinweisende Sicherheitstechnik ist bei diesen Gefahrstellen wenig wirkungsvoll, da es sich um verhaltensabhängige Schutzmaßnahmen handelt, die weder in das physikalische Wirkprinzip der Gefahrstelle eingreifen noch das räumliche und zeitliche Zusammentreffen der Gefahr mit Personen zwangsläufig verhindern. Ihre Effektivität hängt nicht nur von deren zuverlässigen Funktion ab, sondern auch von der Einstellung der Gefährdeten zu Risiken und ob sie sich sicherheitsgerecht verhalten wollen oder können.

360

6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

In den folgenden Abschnitten werden ausgewählte, in der Praxis bewährte sicherheitstechnische Lösungen vorgestellt, mit denen sich Gefährdungen und Risiken an Gefahrstellen, verursacht durch rotierende Teile, wirkungsvoll begrenzen lassen.

6.1.1 Sicherung von Fangstellen. Drehende Wellen können Personen, deren Körperteile, Haare und Kleidungsstücke erfassen und mitreißen, sobald sich zwischen Wellenoberfläche und gefährdetem Körperteil ausreichend große Umfangskräfte aufgebaut haben. Das Wirkprinzip und der Aufbau der Reibungskräfte (beschrieben mit der Euler`schen Gleichung für Seilreibung) ist von der Riemenscheibe bekannt. So überrascht es nicht, daß Wellen mit glatter

Bild 6.1-1 Sicherung von Fangstellen (Fortsetzung S. 361)

Oberfläche lose Kleidungsstücke oder lange Haare besser Äzupacken³ als rauhe Wellen. Besonders gefährlich sind aus der Wellenkontur hervorstehende Stifte, Schrauben und ähnliche Bauteile. Sie stellen zu den gefährdeten Körperteilen oder Kleidungsstücken Formschluß her. Wozu der im Ernstfall führen kann, ist leicht vorstellbar. Fangstellen müssen deshalb grundsätzlich gesichert werden, sobald sie genügend große Reibungskräfte aufbauen können, Bild 6.1-1. Antriebselemente, dazu gehören auch Wellen, müssen allseitig verkleidet oder eingehülst sein. Auch dann, wenn sich betriebsbedingt freie Wellenlängen ändern oder rotierende Wellen Schwenkbewegungen ausführen. Verkleidungen müssen unter Wahrung der Schutzfunktion diesen Bewegungen folgen.

6.1 Sicherung rotierender Maschinenteile

Bild 6.1-1 Sicherung von Fangstellen

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bedienteile (z. B. Handräder, Handkurbeln) können ebenfalls Fangstellen bilden. An Handrädern mit Speichen und Handkurbeln können zusätzlich Scher- und Stoßstellen entstehen. Bedienteile zum manuellen Bewegen oder Durchdrehen von Maschinen müssen so gestaltet sein, daß im Kraftbetrieb keine Unfallgefahren aufkommen können. Das ist am besten erfüllt, wenn Bedienteile - auch scheibenförmige Handräder - bei Kraftbetrieb nicht zwangsläufig mitumlaufen oder eine Verriegelung zwischen Hand- und Kraftbetrieb besteht. Folgende Maßnahmen sind möglich: - Trennung des Handantriebs bereits im Getriebe - Trennung des Handantriebs durch Kupplung: Federkraft hält das Handrad außer Eingriff - elektrische Verriegelung des Handantriebs durch Positionsschalter. Auch rotierende Werkzeuge, Werkstücke und Materialrollen können gefährliche Fangstellen bilden, die überall dort mit trennenden Schutzeinrichtungen gesichert werden müssen, wo es der Arbeitsablauf nur zuläßt.

6.1.2 Sicherung von Einzugstellen Einzugstellen sind eine der am häufigsten vorkommenden Gefahrstellen beim Be- und Verarbeiten von bogen-, platten- und bahnförmigen Material. Das Gefährdungspotential der Einzugstellen bestimmt sich nicht nur aus dem sich zunehmend verengenden Spalt, in dem die Zustellbewegung mit der Verformungsbewegung zusammenfällt, sondern liegt auch in der im Einzugsspalt wirkenden Verformungsenergie, die unmittelbar mit der Antriebsenergie bzw. mit der in bewegten Massen gespeicherten kinetische Energie zusammenhängt. Sie überschreitet bei den meisten Maschinen alle tolerierbaren Grenzwerte der Verformungsarbeit in und an Körperteilen und verursacht ernste Verletzungen. Technologisch und funktionell bedingte Einzugstellen, die sich prinzipiell nicht vermeiden lassen, müssen wegen ihres großen Gefährdungspotentials gesichert sein. Dieser Sachverhalt muß bereits in den frühen Phasen der Produktentwicklung berücksichtigt werden. [6.1] veröffentlichte ein Beschreibungssystem für Methoden, mit denen sich Einzugstellen an zusammenlaufenden Walzenpaaren sichern lassen. Sie sind im Bild 6.1-2 synoptisch zusammengefaßt. Da die aufgeführten Lösungen recht abstrakt gehalten sind, eig-

nen sie sich besonders gut für die Konzeptphase des Konstruktionsprozesses, um Wege aufzuzeigen, wie sich unter Berücksichtigung der Randbedingungen Stoffzufuhr, räumliche Orientierung und Sichtanforderungen wirkungsvolle Sicherungsmaßnahmen finden lassen. Die den Begriffen Sicherheitsabstände, Verkleidungen und Verdeckungen zugeordneten Lösungen verhindern ein Zusammentreffen gefährdeter Körperteile mit Einzugstellen; die unter dem Begriff schaltende Schutzeinrichtungen aufgeführten Lösungen beeinflussen oder unterbrechen den Einzugvorgang. Schaltende Schutzeinrichtungen haben die Aufgabe, beim gefährlichen Annähern an die Einzugstelle Signale zu erzeugen, mit denen die Steuerung (Teil des Informationssystems) über nachgeschaltete Maschinensysteme der drohenden Einzugsgefahr entgegen wirken muß. In der Praxis haben sich das Unterbrechen der Drehbewegung, die Umkehr der Drehrichtung und das Auseinanderfahren der Walzen bzw. die Kombination dieser Methoden bewährt. Das manchmal noch angewendete Verringern der Drehfrequenz (sog. Schleichgang) bietet im Ernstfall überhaupt keine Entlastung für eingezogene Körperteile und damit auch kaum eine Schutzwirkung. Haben sich erst einmal im Einzugspalt Kräfteverhältnisse aufgebaut, die z. B. eine Hand erfassen, ist das nachfolgende Einziehen von der Größe der Umfangsgeschwindigkeit unabhängig. Betroffene werden unvermindert eingezogen, nur langsamer! Das gilt auch für den Schrittbetrieb (auch Inchen genannt), bei dem sich die Walzen intermittierend drehen. Hiermit wird nur die Wirkung der Verformungsenergie lokal begrenzt. Beim Unterbrechen der Drehbewegung müssen das Antriebskonzept und das Sicherheitsniveau der Steuerung gewährleisten, daß der Ausweichweg der Schutzeinrichtung jederzeit länger ist als der Bremsweg, [6.2]. Demnach darf die Einzugstelle nicht vor dem vollständigen Stillstand der Walzen erreicht werden. Diese zeitliche Vorgabe hängt von der Greifgeschwindigkeit (v = 1,6 - 2 m/s), von der Geschwindigkeit der Signalverarbeitung und von der Bewegungsenergie rotierender Teile des Antriebsstranges, einschließlich der Walzen ab. Die Höhe der Bewegungsenergie rotierender Teile ergibt sich entsprechend den Trägheitsgesetzen aus dem auf drehende Walzen reduziertes Massenträgheitsmoment des Antriebsstranges und dem Quadrat der Winkelgeschwindigkeit. J = 0,5 .Qred .w 2

6.1 Sicherung rotierender Maschinenteile

Bild 6.1-2 Grundsätzliche Sicherungsmaßnahmen für Einzugstellen (Fortsetzung S. 364)

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.1-2 Grundsätzliche Sicherungsmaßnahmen für Einzugstellen [6.1]

6.1 Sicherung rotierender Maschinenteile

Deshalb sollte der Antriebsstrang möglichst nahe der Einzugstelle unterbrochen und abgebremst werden, um Nachlaufweg und Bremszeit möglichst kurz zu halten. Vergrößern des Einzugspaltes oder Auseinanderfahren der Walzen sind zwar eine relativ aufwendige (vor allem dann, wenn sie maschinell erfolgen sollen) aber wirkungsvolle Maßnahmen, unterbrechen sie doch den Selbstverstärkungseffekt des sich immer mehr verengenden Spaltes, der Normalkräfte und folglich auch einziehende Reibungskräfte vergrößert. Es sind die einzigen Möglichkeiten, mit denen sich bereits eingezogene Personen befreien lassen, ohne daß man ihre Verletzungen dabei verschlimmern muß. Schon deshalb sollten an kritischen Einzugstellen konstruktive Maßnahmen vorgesehen sein, um in solchen Fällen den Spalt vergrößern zu können, ohne die Maschine beschädigen oder gar zerstören zu müssen. Mindestabstände nach DIN EN 349 müssen eingehalten werden. Beim Auseinanderfahren der Walzen, z. B. nach Auslösen eines Not-Aus-Befehls, dürfen die Walzen keine neue Gefahrstelle, z. B. eine Quetschstelle am Rahmen bilden, Bild 6.1-3.

Bild 6.1-3 Quetschstelle bei auseinandergefahrenen Walzen

Drehrichtungsumkehr (Reversieren) ist nur dann sinnvoll, wenn sie erfolgt, bevor das eingezogene Körperteil die engste Stelle zwischen den Walzen passiert hat. Nur dann läßt der Druck nach und das befreite Körperteil kann zurückgezogen werden. Im anderen Fall muß das Körperteil die engste Stelle nochmals passieren, meistens mit verheerenden Folgen. An jeder Maschine mit potentiell gefährlichen Einzugstellen sollte die Möglichkeit einer zumindest manuell einleitbaren Drehrichtungsumkehr konstruktiv vorgesehen sein, sofern sich die Walzen nicht auseinander fahren lassen - und sei es durch manuelles Lockern der Lager.

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Auch beim Gestalten trennender Schutzeinrichtungen ist darauf zu achten, daß sie mit den drehenden Walzen oder Scheiben keine neuen Gefahrstellen bilden, Bild 6.1-4.

Bild 6.1-4 Neue Einzugstellen durch ungünstige Sicherung einer Einzugstelle

Ähnliche Probleme treten bei glatten Walzen auf. An ihnen läßt sich der Zugriff zum Einzugsspalt wirkungsvoll mit fest angebrachten Schutzleisten verhindern, die sich über die gesamte Arbeits- oder Walzenbreite erstrecken. Rundstäbe sind dazu aber vollkommen ungeeignet, da sie aus einer Einzugstelle gleich zwei neue machen. Viel besser sichern Winkelprofile, die so angeordnet sind, daß ihre Schenkel senkrecht zur Walzenoberfläche stehen und so nah wie möglich aber nicht weiter als 4 bis 6 mm (dieser Abstand ist branchenabhängig) von ihr entfernt sind. Als glatt rundlaufende Walzen oder Zylinder werden in der Regel rotationssymmetrische Körper mit Längsnuten oder -spalten bzw. Erhöhungen von höchstens 4 mm Tiefe bzw. Höhe und einer Breite von höchstens 8 mm ohne scharfe, schneidende Kanten akzeptiert, DIN EN 1010. An nicht glattrundlaufenden Walzen würden feste Leisten mit Walzengruben neue Scherstellen bilden. Deshalb müssen diese Einzugstellen mit Schaltbügeln oder Schaltstangen, d. h. mit Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion gesichert sein, die beim Berühren gefahrbringende Bewegungen zwangsläufig und rechtzeitig unterbrechen. Lagerung und Anschläge der Schaltleisten sowie Maschinensteuerung und Antrieb müssen gewährleis-

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

ten, daß Ausweichwege der Schaltleiste länger sind, als der Nachlaufweg der sich drehenden Zylinder, d. h. der gefahrbringenden Bewegung, Bild 6.1-5 da sonst die Schaltleiste mit einer der Walzen eine Quetschstelle durch Verengung des Spalts zwischen der Schaltleiste und der zylindrischen Oberfläche bilden würde.

Bild 6.1-5 Nachlaufweg und Schaltweg an Schaltleisten

Auch wenn zwischen Walzen bahn-, bogen- oder plattenförmiges Material durchläuft, muß ein wirkungsvoller Schutz vorhanden sein. Der Spalt in der Schutzeinrichtung muß einerseits die Materialbahn ohne anzukratzen durchlassen, andererseits muß die Einzugstelle unzugänglich bleiben. Zulässige Spaltweiten hängen dann von der Entfernung der Kante der Schutzeinrichtung zur Einzugstelle ab, Bild 6.1-6. Auch hier gelten die in der DIN EN 294 festgelegten Sicherheitsabstände und Zusammenhänge. Im Unterschied zu Quetsch- und Scherstellen, bei denen sich der geometrische Ort, an denen Gliedmaße erfaßt werden, eindeutig bestimmen läßt, ändert sich bei Einzugstellen die Geometrie des Walzenspaltes in Abhängigkeit von Walzendurchmessern und Achsenabstand. Als fiktiver Einzugsort wird eine Sekante angenommen, die einen definierten Abstand zwischen beiden Kreisbögen abgrenzt. Auf diese Linie beziehen sich dann genormte Sicherheitsabstände in Abhängigkeit von der Spaltbreite. Sicherheitsabstände werden mit Prüfstäben ermittelt. In der DIN EN 1010 wird die Sekante mit 10 mm, in der DIN ISO 11 111 mit 25 mm angegeben. Der Walzenspalt muß auch dann gesichert werden,

Bild 6.1-6 Festlegung kritischer Spaltweiten bei Einzugstellen nach [6.2]

wenn sich seine Geometrie während des Arbeitsprozesses bei anwachsenden oder abnehmenden Durchmessern von Materialrollen ändert. Schutzeinrichtungen, die das Einfädeln der Bahn begünstigen, werden von Beschäftigten stets als Arbeitshilfe erkannt und deshalb selten umgangen oder unwirksam gemacht. Im Bild 6.17 sind mehrere, in der Praxis bewährte Schutzeinrichtungen zusammenfaßt.

6.1.3 Sicherung von Einzugstellen mit variabler Geometrie Einzugstellen haben erhebliches Verletzungspotential, das man ihnen auf den ersten Blick nicht ansieht. Es entsteht aus einem Selbstverstärkungseffekt, der zwar technologisch vorteilhaft ist, bei Unfällen sich aber fatal auswirkt: Die geometrische Konfiguration der Walzen und deren Drehbewegung lassen die Zuführ- und Verformungsbewegung zusammenfallen. Wird ein Körperteil erfaßt, z. B. beim gedankenlosen Versuch bei Störungen korrigierend mit der Hand einzugreifen, gibt

6.1 Sicherung rotierender Maschinenteile

Bild 6.1-7 Sicherung von Einzugstellen (Fortsetzung S. 368)

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.1-7 Sicherung von Einzugstellen nach [6.3, 6.4]

6.1 Sicherung rotierender Maschinenteile

es keine Befreiungsmöglichkeit mehr. Auch bei geringen Umfangsgeschwindigkeiten nicht! Deshalb müssen Einzugstellen, die sich nicht vermeiden lassen, mit Verdeckungen oder Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion gesichert werden. Das gilt auch für Einzugstellen mit variablen Durchmessern, die z. B. zwischen Andruckwalze und Materialrolle beim Aufwickeln von Kunststoff-, Papier- und Textilbahnen oder an Aufrollwalzen der Papierherstellung entstehen. Das Sichern mit prismatischen Profilen, die bei allen Durchmessern die Einzugstelle bis auf einen beidseitigen Spalt von 6 bis 8 mm verdecken, bedeutet eine Synthese ungleichmäßig übersetzender Führungsgetriebe, deren Grundlage Viergelenkmechanismen (in der Grundform oder mit modifizierten Gelenken, wie z. B. Gleitschub- oder Wälzgelenken), Siebengelenkmechanismen oder kinematische Ketten mit ternären Gliedern sind, [6.5]. Es ist die klassische getriebetechnische Aufgabe zu lösen, den kinematischen Aufbau des Getriebes und die geometrischen Parameter seiner Glieder so aufeinander abzustimmen, damit das prismatische Profil der Verdeckung eine Trajektorie nachvollzieht, die die Bewegung der kritischen Breite des Einzugspaltes zwischen den Walzen beim Anwachsen der Materialrollendurchmessers vorgibt, [6.6]. Dafür gibt es immer mehrere Lösungen. Beispiele der in der Praxis anzutreffenden Ausführungen von selbstverstellenden Schutzprofilen sind im Bild 6.1-8 zusammengefaßt. Über Akzeptanz und somit über Nachhaltigkeit dieser mit erheblichem konstruktiven und gerätetechnischen Aufwand realisierter Verdeckungen entscheidet, wie gut es gelungen ist, Betriebsbedingungen zu berücksichtigen, ob z. B. das Einhängen von Wickelhülsen und das Aushängen der Materialrollen benutzerfreundlich gestaltet worden ist, ob die notwendige mechanische Dauerfestigkeit und Steifigkeit (trotz des rauhen Umgangs, der Durchbiegung bei großen Laufbreiten, Schwingungen usw.) erreicht worden sind oder ob unvermeidliche Ungenauigkeiten beim Positionieren der Wickeldorne und das Spiel in den Gelenken des Mechanismus tolerierebar sind. Die Lage und die Bewegungsbahnen einschließlich ihrer Endlagen beweglicher Schutzprofile kann mit Positionsschaltern überwacht werden, sofern es das Ergebnis der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung erfordert.

Bild 6.1-8 Sicherung von Einzugstellen mit variabler Geometrie [6.7, 6.8]

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

6.1.4 Sicherung von Auflaufstellen An Hülltrieben, wie Keilriemen- oder Flachriemenbzw. Kettentrieben entstehen Auflaufstellen. Gefährlich sind bei ihnen die sich aus der Relativbewegung zwischen zylindrischen oder scheibenförmigen Körpern und vorgespannten Zugmitteln ergebende, fortschreitende Verengung (Zustellbewegung des Fingers fällt mit der Wirkbewegung der Auflaufstelle zusammen) und die erheblichen Vorspannkräfte der Zugmittel, die zur reibschlüssigen Kraftübertragung notwendig sind. Geometrisch und funktionell betrachtet, sind Auflaufstellen ein Sonderfall von Einzugstellen. Das Band bewegt sich entlang einer Geraden (Bogen mit unendlich großem Radius) auf Walzen zu, um im Einzugspalt mit ihr zusammenzulaufen. Der Einzugspalt bzw. der Kontakt beider Maschinenelemente ist im Unterschied zu Einzugstellen auf einen größeren Teil des Umfangs verteilt. Von Tordierungen eingezogener Körperteile bei großen Umschlingungswinkeln abgesehen, unterscheiden sich physikalische Effekte im Einzugspalt nur marginal von denen in Einzugstellen mit zwei Walzen mit endlichen Krümmungsradien. Auflaufstellen lassen sich mit Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik kaum vermeiden, da der Formbzw. Reibschluß zwischen Scheiben und Zugmittel eine gewollte technische Funktion - das Übertragen mechanischer Energie - übernimmt. Die übertragenen Energien haben meistens ein Niveau, das immer Verletzungen nach sich zieht. Wegen dieses erheblichen Verletzungspotentials und der technologischen Funktion müssen Auflaufstellen, von einigen wenigen Ausnahmen (z. B. elastische Schnurriemen) abgesehen, mit Methoden der mittelbaren Sicherheitstechnik, also mit Schutzeinrichtungen gesichert werden. Einzugstellen und Auflaufstellen wirken ähnlich. Deshalb müssen die Schutzmaßnahmen an Auflaufstellen auch ähnlich wirken: Keilwirkungen verhindern, die aus Reibungskräften Einzugskräfte machen. So müssen Verdeckungen des Einzugspalts mit Schutzprofilen (Füllstücken) so gestaltet sein, daß ihre Wirkflächen rechtwinklig sowohl zum Band oder Riemen als auch zur Walze hin orientiert sind, Bild 6.1-9. Dies gilt auch, wenn sich Auflaufwinkel der Bänder ändern. Wie sich die zwangsläufige Wirkung einer trennenden Schutzeinrichtung an Auflaufstellen einer Transportbandrolle mit veränderlichen Auflaufwinkeln des Bandes konstruktiv verwirklichen läßt, zeigt die im Bild 6.1-10 in Seitenansicht dargestellte Lösung aus dem Untertagebergbau. Bandanlagen werden unter Tage selten auf die Sohle des Stollens aufgestellt, sondern oft von dessen Decke

Bild 6.1-9 Wirkprinzip von Schutzprofilen

mit Ketten abgehängt. Durch Verkürzen oder Verlägern der Ketten läßt sich ein Höhenausgleich einfacher durchführen, als an aufgestellten Bandanlagen. Trotzdem können sich durch Gebirgsabsenkungen die Einlaufwinkel der Bänder ändern. Dann müssen Schutzeinrichtungen vor den Bandrollen so nachgestellt werden, daß Auflaufstellen unerreichbar bleiben. Die eigentliche Schutzeinrichtung ist ein Schutzprofil (Vierkantrohr) 2, dessen eine Flanke parallel im Sicherheitsabstand (kleiner als 5 mm) zum Band verläuft,

Bild 6.1-10 Sicherung von Auflaufstellen an Bandrollen

6.1 Sicherung rotierender Maschinenteile

die andere rechtwinklig zur Unterseite des Bandes orientiert ist. Die Schutzeinrichtung ist ein integraler Bestandteil der ganzen Bandrollenlagerung, die mit der tragenden Konstruktion 1 der Bandanlage verschraubt ist. In die Lagerböcke 6 sind zylindrische Kalotten integriert. Die Zapfen der Bandrolle 4 sind an jeder Seite in der Mitte kreisrunder Scheiben gelagert, die sich in den zylindrischen Kalotten verdrehen und mit Hilfe der Klemmbügel 5 mit Spannschlössern fixieren lassen. Die Rotationsachse der Rolle fällt dadurch zwangsläufig geometrisch mit der Mitte der zylindrischen Kalotte zusammen. An beiden Scheiben ist jeweils eine Lasche 3 angeschweißt. Beide Laschen begrenzen von links und von rechts das Schutzprofil 2 und bilden mit ihm eine Baueinheit. Lage und Ausrichtung des Schutzprofils zum gemeinsamen Drehpunkt sind somit eindeutig festgelegt. Sind die Spannschlösser gelöst, lassen sich die Scheiben samt Schutzprofil in den Kalotten schwenken. Klemmbügeln halten die Scheiben in ihrer Lage und verhindern, daß sie runter fallen können. Sobald die Schrauben der Spannschlösser angezogen sind, sind auch die Scheiben und somit auch die Bandrolle und das Schutzprofil mit der tragenden Konstruktion des Transportbandes fest verbunden. Die kreisförmige Kalotte der Lagerschale bewirkt, daß die Drehachse der Bandrolle und die Schwenkachse der Scheiben zwar nicht materiell, wohl aber geometrisch und kinematisch zusammenfallen. Verändert sich betriebsbedingt der Auflaufwinkel des Transportbandes, so läßt sich nach leichtem Lockern der Spannschlösser das Schutzprofil durch konzentrisches Schwenken der Scheiben so nachstellen, daß eine Flanke wieder im gleichbleibenden Sicherheitsabstand zum Band verläuft, die andere sich senkrecht zum Band ausrichtet. Die Auflaufstelle bleibt für Hände unerreichbar. Anschläge (nicht eingezeichnet) beschrän-

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ken die maximale Winkelstellung. Versucht man das Schutzprofil zu demontieren, baut man gleichzeitig die Bandrolle ab. Ihre Stützwirkung geht verloren, die technologische Funktion des Transportbandes wäre gestört. Da diese Manipulation sofort auffallen und jedem nur Nachteile bringen würde, wird sie auch niemand versuchen. Diese ausgeklügelte Konzeption der Schutzeinrichtung beugt sogar Manipulationen wirkungsvoll vor. Die Praxis zeigt, daß diese Schutzeinrichtung von den Bergleuten angenommen wird. Schutzeinrichtungen an Auflaufstellen müssen ihre Funktion in allen Betriebszuständen, auch beim Anund Abfahren einer Bandanlage, erfüllen. Eine Anlage mit langen Transportbändern verhält sich beim Anfahren aufgrund der elastischen Eigenschaften, des Dämpfungsvermögens und der Masse der Bänder wie ein schwingungsfähiges System. Es kommt zum wellenartigen Gurtschlag, bei dem die Querbewegung des Bandes den Reibschluß zwischen Walzen und Band unterbricht und gleichzeitig die mit Schutzprofilen gesicherten Auflaufstellen an Walzen freigeben. Zusätzliche, kleinere Rollen, deren Auflaufstellen natürlich gesichert sein müssen, sorgen für einen konstanten Einlaufwinkel des Bandes und verhindern ein Durchrutschen des Bandes. Die Schutzwirkung der Schutzprofile bleibt erhalten, Bild 6.1-11. Hülltriebe in Antriebssystemen müssen im Arbeitsund Verkehrsbereich der Arbeitsmittel vollständig verkleidet sein. Schutzeinrichtungen dürfen keine Sicherheit vortäuschen, indem sie nur den zum Arbeits- und Verkehrsbereich zugewandten Teil des Hülltriebes und seine Auflaufstellen verdecken und Gefahrstellen auf der abgewandten Seite für Hände erreichbar lassen. Verkleidungen müssen unmittelbar vor den Gefahrstellen angebracht sein und allein oder zusammen mit festen Maschinenteilen das Erreichen aller Auflaufstellen allseitig verhindern. Bild 6.1-12.

Bild 6.1-11 Sicherung von Auflaufstellen

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.1-12 Sicherung von Auflaufstellen (Fortsetzung S. 373)

6.1 Sicherung rotierender Maschinenteile

Bild 6.1-12 Sicherung von Auflaufstellen (Fortsetzung S. 374)

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.1-12 Sicherung von Auflaufstellen nach [6.9]

6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren

Ihre Schutzwirkung muß auch auf der Rückseite gewährleistet sein. Schutzeinrichtungen dürfen sich nur mit Werkzeugen, wie Schraubenschlüssel, Schraubendreher usw., entfernen lassen. Ab- und Anbauen muß immer ein montagemäßiger Vorgang sein. Das gilt auch dann, wenn ein Teil der Verkleidung klappbar ist, um vollständiges Abnehmen überflüssig zu machen. Auch außerhalb des Arbeits- und Verkehrsbereiches sollten an den Auflaufstellen genügend große Verdeckungen angebracht sein, die den Zugriff von beiden Seiten der Scheiben verhindern. Obwohl Auflaufstellen an Antriebselementen außerhalb des Arbeits- und Verkehrsbereichs der Maschine und eingehaltener Sicherheitsabstände gemäß DIN EN 294 als unereichbar gelten und deshalb nicht gesichert sein müssen, ist es trotzdem sicherer, auch dort konsequent trennende Verkleidungen oder zumindest Verdeckungen anzubringen, als sich auf die Unzugänglichkeit oder Unerreichbarkeit der Auflaufstellen zu verlassen. Erfahrungsgemäß müssen auch solche Stellen, wenn auch selten, für Wartungs- oder Kontrollarbeiten, die nur bei laufendem Band erfolgreich zu bewerkstelligen sind, erreicht werden. Ein Stück abgekanteten Bleches hat schon manche schwere Verletzung verhindert! Auflaufstellen an größeren Hülltrieben lassen sich wirkungsvoll mit Umzäunungen sichern. Welche Schutzmaßnahme letztlich getroffen wird, hängt vom Ergebnis der Gefährdungsanalyse und der Risikobewertung ab.

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6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren Viele Maschinen und Anlagen haben Dimensionen erreicht, die es unmöglich machen, von der Flurebene aus an oder mit ihnen zu arbeiten. Beschäftigte müssen an ihnen äußere Funktionselemente in unterschiedlichen Höhen erreichen, nicht nur zum Produzieren, sondern auch zum Rüsten, Entstören und Instandhalten. Dazu sind Einrichtungen zum Höhenausgleich notwendig, Bild 6.2-1. Alle, die sich oberhalb der Flurebene befinden, haben potentielle Energie gespeichert, die sich im Falle eines Absturzes korperschädigend auswirken kann. Abstürzen muß deshalb wegen ihres erheblichen Gefährdungspotentials, s. [6.10], mit Absturzsicherungen konstruktiv entgegen gewirkt werden. Beschäftigte müssen alle Einrichtungen zum Höhenausgleich (Podeste, hochgelegene Arbeitsplätze, Maschinengänge, Arbeitsbühnen oder Tritte) sicher erreichen und verlassen können, in jeder Höhe über der Flurebene auf sicherem Boden gehen, stehen oder sitzen können. Fehlen Einrichtungen zum Höhenausgleich, sehen sich die Beschäftigten oft im Zugzwang, wenn sie z. B. eine Störung schnell beheben müssen. Dann klettern sie oft mit Werkzeugen oder Ersatzteilen in der Hand auf

Bild 6.2-1 Baugruppen für den Höhenausgleich

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Maschinenrahmen, ausgeschwenkten Türen, Lagerböcken und auf ähnlichen Teilen herum oder benutzen leicht erreichbare Gegenstände aus der Maschinenumgebung als Aufstiegshilfen oder Haltemöglichkeiten. Sturzunfälle sind dann nur eine Frage der Zeit. Sind diese Einrichtungen sicherheitstechnisch und ergonomisch ungünstig gestaltet oder angebracht, können sie Beschäftigte gefährden und neue unfallträchtige Situationen heraufbeschwören. Um diesen Risiken entgegenzuwirken, muß schon in der Konstruktionsphase (und nicht erst bei der Montage!) das Gestalten dieser Einrichtungen genauso konsequent angegangen werden wie die Umsetzung aller anderen bisher behandelten Sicherheitsmaßnahmen. Diese Einrichtungen müssen primär gewährleisten, daß Maschinenarbeiter alle äußeren Funktionselemente (z. B. Bedienteile, Anzeigegeräte, Nachfüllöffnungen usw.) gemäß der DIN EN 12 437 im Höhenbereich zwischen 500 mm und 1700 mm erreichen können, Bild 6.2-2. Das ist ihre ergonomische Funktion.

Bild 6.2-2 Höhenausgleich mit Podesten

Sie müssen aber auch ausreichende Tritt- und Standsicherheit sowie Schutz gegen Absturz bieten und dürfen andere Schutzmaßnahmen nicht einschränken oder gar aufheben. Das ist ihre Sicherheitsfunktion. Einrichtungen zum Höhenausgleich üben tragende Funktionen aus, sind deshalb Bestandteile des statischen Systems der Maschine. Sie müssen mit der Grundkonstruktion (Rahmen) der Maschine oder mit dem Fußboden dauerhaft zuverlässig verbunden sein. Einrichtungen und deren Verbindungselemente müssen den zu erwartenden Verkehrslasten widerstehen. Sowohl Ausführung der Einrichtungen als auch Modalitäten der von ihnen aus durchzuführenden Tätigkeiten müssen Hersteller sicherheitstechnisch und

ergonomisch durchdenken und festlegen, um auch mit großen Maschinen sicher und ergonomiegerecht, d. h. ohne Unfallgefahr und anderen arbeitsbedingten Gefährdungen umzugehen zu können.

6.2.1 Arbeitsbühnen und Podeste Zur Begriffsbestimmung: Erhöhte Flächen an Maschinen, die unmittelbar am Boden stehen und über wenige Stufen begehbar sind, werden im Sprachgebrauch als Podeste bezeichnet. Erhöhte Flächen, die für das Betreiben der Maschine, deren Instandhaltung, Wartung, Reparatur usw. benutzt werden und die nur mit dem Maschinenrahmen verbunden sind, sind Arbeitsbühnen. Erhöhte Flächen, auf die nur zwei Füße passen, sind Tritte. Die Entscheidung, ob Tritte, Arbeitsbühnen oder Podeste notwendig sind, hängt vom Ergebnis der Gefährdungsbeurteilung und der Risikobewertung aller dort durchzuführenden Tätigkeit ab. Von besonderer Bedeutung sind ihre Art, Häufigkeit und Dauer, aus denen sich Zugangsmodalitäten ergeben. Zur Orientierung: Gelegentliches einhändiges Drehen eines Handrades mit geringem Drehmoment kann als kurz und leicht eingestuft werden. Rüst- und Wartungsarbeiten, wie z. B. Nachfüllen von Hilfsstoffen, sind mittelschwere Tätigkeiten. Austauschen ganzer Aggregate z. B. für Formatumstellungen sind schwere Tätigkeiten. Bedienungsarbeiten im Normalbetrieb, sind stets als langandauernde Tätigkeiten einzustufen, deren sicheres Durchführen eine entsprechend dimensionierte Arbeitsbühne oder ein gleichwertiges Podest erfordert. Bild 6.2-3. Ist die Arbeitshöhe an einer Maschine für die Beschäftigten im Verhältnis zur Körpergröße zu hoch, erzwingt sie unnatürliche, meistens ermüdende Körperhaltungen, die auf Dauer arbeitsbedingte Gefährdungen für den Stütz- und Bewegungsapparat der an der Maschine Beschäftigten bedeuten können. Mit Podesten läßt sich die Diskrepanz zwischen der von der Maschine her fest vorgegebenen Arbeitshöhe und der Körpergröße ausgleichen. Der Höhenausgleich ist besonders wichtig für kleinere Personen. Höhenausgleich ist die wichtigste ergonomische Funktion der Podeste. Podeste müssen aber auch sicherheitstechnisch einwandfrei gestaltet sein, damit sie keine konstruktionsbedingten, unfallbegünstigenden Eigenschaften aufweisen, Bild 6.2-4. Trotz gewollter, verbesserter Zugänglichkeit zu äußeren Funktionselementen, z. B. zu Anzeigern, Bedienteilen, Nachfüllöffnun-

6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren

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Bild 6.2-3 Auswahlhilfe für Podeste

gen, Wartungseinheiten usw. dürfen Gefahrstellen von Podesten aus natürlich nicht erreichbar sein. Mehrere benachbarte Podeste müssen höhengleich ausgeführt und fest miteinander verbunden sein, damit nicht durch viele Stufen und Absätze unnötige Stolperstellen entstehen. Podeste und Arbeitsbühnen, deren Verkehrsfläche höher als 500 mm über der angrenzenden Fußbodenfläche liegt, müssen ein Geländer als Absturzsicherung haben. Auf eine Fußleiste kann bis zu einer Podesthöhe von 500 mm verzichtet werden, da eventuell. herabfallende Gegenstände wegen der geringen Fallhöhe keinen nennenswerten Schaden verursachen können. Begehbare Flächen müssen mit allen Unterkonstruktionen zuverlässig verbunden sein, eben verlegt und gegen Verrutschen gesichert sein. Podeste und ihre Zugangsstufen sollten großzügig ausgeführt sein, damit sie genügend Bewegungsraum gewährleisten und Zugang und Abgang zu ihnen von mehreren Seiten möglich ist. Podeste mit überstehenden Kanten in Kniehöhe verleiten zum spontanen Abspringen und können zu schmerzhaften Stoßverletzungen am Knie führen.

6.2.2 Auf- und Abstiege Auf- und Absteigen zu höher gelegenen Stellen oder Arbeitsplätzen darf nicht dem Einfallsreichtum Betroffener vor Ort überlassen werden! Konsequentes Durchdenken und Gestalten kann manche Improvisation vermeiden und die mit ihnen verbundenen Gefährdungen verhindern. Statt den Maschinenbenutzern unsichere Improvisationen zumuten, zu denen sie, lebensnah betrachtet, immer greifen werden, sobald sie keine sicheren Aufstiege vorfinden, sollten sich Konstrukteure lieber für eine sichere Minimallösung entscheiden, die jedoch weder aus betriebstechnischen Gründen noch aus baulichen Gegebenheiten im Interesse der Sicherheit und Gesundheit der Maschinenbenutzer nicht unterschritten werden darf. Der Winkel zwischen der Horizontalen und der durch die Verbindungslinie über die vorderen Stufenkanten gebildeten Bezugslinie (Lauflinie) ist das charakteristische Merkmal zur Klassifizierung von Aufstiegen, Bild 6.2-5. Demnach lassen sich Aufstiege wie folgt unterteilen:

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.2-4 Gestaltungsregeln für Podeste

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müssen. Dabei spielen Gewicht und Sperrigkeit der zu tragenden Gegenstände eine Rolle. Vor allem dann, wenn zum Tragen der Gegenstände beide Hände gebraucht werden und man sich beim Aufstieg nicht festhalten kann, sind mindestens Maschinentreppen notwendig, Bild 6.2-6.

Bild 6.2-5 Aufstiege

bis 3° bis 7° bis 10° 10° bis 20° 21° bis 36°

Rampen für Handfahrzeuge Rampen für Gabelstapler Rampen für Fußgänger ungeeigneter Neigungsbereich baurechtlich notwendige Treppen als Teil des ersten Rettungsweges (DIN 18 065) 37° bis 45° baurechtlich nicht notwendige, zusätz liche Treppen (DIN 18 065) Treppen aus Stahl (DIN 24 530) Treppen als Zugänge zu ortsfesten Arbeitsbühnen (DIN EN 12 437) 45° bis 55° Treppenleitern 55° bis 60° Treppen für Maschinen und Kesselräume in Schif fen (DIN 83 204) bis 75° Maschinentreppen für Maschinen der Papierherstellung bis 90° ortsfeste Steigleitern, Steigeisengänge. Es gibt mehrere Möglichkeiten, an Maschinen oder Anlagen Höhenunterschiede zu Arbeitsbühnen, Podesten oder Galerien mit festen Stufen zu überwinden. Welche Aufstiege (z. B. Steigleiter, Stufenanlegeleiter, Maschinentreppe, Treppe) notwendig sind, hängt vom Ergebnis der Gefährdungsbeurteilung und der Risikobewertung der durchzuführenden Tätigkeit ab. Von besonderer Bedeutung ist, wie häufig (täglich, wöchentlich, ständig) Aufstiegshilfen benutzt werden sowie ob und welche Gegenstände transportiert werden

Bild 6.2-6 Auswahl von Aufstiegen

Die DIN EN 12 437 läßt zwar sowohl Treppen als auch Leitern als Zugänge zu ortsfesten Arbeitsbühnen zu, legt allerdings auch fest, daß ortsfeste Leitern nur ausnahmsweise verwendet werden dürfen. Beim manuellen Transport sperriger Gegenstände ist es immer angezeigt, eine höherwertige Aufstieghilfe, z. B. eine Treppe, vorzusehen, Bild 6.2-7. Befindet sich auf der Arbeitsbühne kein ständiger Arbeitsplatz (der Begriff "ständiger Arbeitsplatz" ist nicht eindeutig definiert. Allgemeine Fachmeinung ist, daß ein ständiger Arbeitsplatz dann vorhanden ist, wenn Beschäftigte innerhalb einer Arbeitsschicht einmal anwesend und tätig sind) und die Arbeitsbühne nur gelegentlich betreten werden muß, so kann als Zugang eine Leiter verwendet werden. Auch bei beengten räumlichen Verhältnissen ist der Einbau einer Leiter zu vertreten. Für die endgültige Entscheidung sind noch folgende einschränkende Aspekte zu berücksichtigen:

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.2-7 Gestaltungsregeln für Treppen nach [6.2]

6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren

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- Verkehrsdichte und Anzahl der Benutzer manueller Transport von sperrigen Gegenständen, wie Werkstücke, Werkzeuge, Hilfsstoffe, Ersatzteile u. ä. - Flucht- und Rettungsmöglichkeiten aus gefährlichen Bereichen einschließlich der dazu notwendigen Hilfsmittel. Aufstiege mit Neigungswinkeln zwischen 55 und 70° lassen sich nicht so sicher wie gängige Treppen begehen. Sie dürfen nur dann eingesetzt werden, wenn aus baulichen Gründen der Einsatz von Treppen nicht möglich sind, wie es z. B. bei Papiermaschinen oder im Schiffsbau nicht selten der Fall ist. Diese Aufstiege müssen folgende Anforderungen erfüllen: - bei mehr als drei Stufen beidseitiger Handlauf - Handlaufhöhe über Stufenvorderkante 900 mm - keine Setzstufe - nach maximal 4 000 mm Höhenunterschied (im Schiffsbau 3 700 mm) Zwischenpodest anbringen am oberen Austritt: Ausstiegssicherung (hochgezogenes Geländer) und Absturzsicherung (selbsttätig schließende Geländertür) - tritt- und rutschfeste Oberfläche der Trittstufen und der Zwischenpodeste. - lichtes Profil mindestens 2 300 mm Treppen. Zur Begriffsbestimmung: Ausgleichsstufe ist eine Stufe zwischen zwei Nutzungsebenen mit geringem Höhenunterschied. Mehr als drei Ausgleichsstufen bilden bereits einen Treppenlauf, [6.11]. Zugänge zu ständig erhöhten Arbeitsplätzen müssen als Treppen ausgeführt sein, Bilder 6.2-8 und 6.2-9. Ihre Abmessungen müssen dem menschlichen Schrittmaß angepasst sein. Jedes Individuum schreitet zwar anders, die Erfahrung zeigt jedoch, daß es ein optimales Stufen-

Bild 6.2-8 Treppen - Grundbegriffe

Bild 6.2-9 Gestaltung von Treppen

maß gibt, an das sich alle im Laufe ihrer Sozialisierung gewöhnt haben. Treppen sind nur dann bequem und sicher zu begehen, wenn ihre Stufen nicht zu hoch und ihre Auftritte nicht zu kurz sind. Kurze Auftritte erzwingen beim Abwärtsgehen den Mittelfuß auf die Trittkante zu setzen, man neigt zum Kippen. Steigungswinkel, Stufenmaß und Reibungsbeiwert der Stufenoberfläche einer Treppe müssen über die ganze Treppenlänge gleich bleiben - das gilt auch für die erste und letzte Stufe! Jeder stellt sich schon nach wenigen Schritten unbewußt auf das vorgefundene Stufenmaß ein - dieses Phänomen ist das Ergebnis der im Kindesalter erlernten Kulturtechnik des gefahrlosen Treppensteigens. Bereits geringe, plötzlich auftretende Unregelmäßigkeiten (Toleranz für Auftritt und Steigung ist kleiner als 5 mm) können jeden aus dem Rhythmus, zum Straucheln und dann zum Sturz bringen. Treppen mit einer Steigung s = 170 mm und einem Auftritt (Stufenmaß) a = 290 mm haben das bequemste und sicherste Schrittmaß, Bild 6.2-10. An Treppen ist ab der fünften Stufe ein Handlauf notwendig, er ist aber schon bei kleineren Stufenzahl sinnvoll. Sein Profil muß ein sicheres Greifen, z. B. beim Abfangen eines drohenden Sturzes ermöglichen und das Gleiten der Hand unterstützen. Handläufe müssen mindestens 60 mm an festen Teilen vorbeigehen, damit sich die gleitende Hand nicht verfangen kann. Die Fläche unter den Schrägen des Treppenlaufs ist bestenfalls als Abstellfläche tolerierbar. Im Bereich unterhalb der Schrägen sollen keine Zugänge, z. B. Türen zu Arbeitsräumen vorgesehen werden. Es entstehen sonst immer Stoßstellen.

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.2-10 Treppen nach der Schrittmaßformel, [6.11]

Tritte und Handgriffe. Handgriffe müssen so gestaltet und angeordnet sein, daß Personen sie spontan benutzen und sich nicht an Bedienteilen festhalten und sie somit ungewollt betätigen. Sicherheitsabstände zu heißen Oberflächen, spannungführenden Teilen oder Gefahrstellen bleiben von dieser Maßnahme unberührt. Müssen Beschäftigte an Maschinen gelegentlich höher liegende Stellen erreichen, an denen sich keine ständigen Arbeitsplätze befinden, kann man sich mit Tritten oder Standflächen behelfen, Bild 6.2-11. Sie müssen aber so groß sein, daß der ganze Fuß auftreten kann. Kleine und schmale Tritte führen beim Betreten zu stark verkrampften Haltungen. Aus der Maschinenfront herausragende Tritte müssen wegen der Stoßgefahr gebrochene oder abgerundete Ecken haben und schwarz-gelb gekennzeichnet sein. Beim Besteigen von Tritten sucht man unbewußt mit Händen festen Halt. Teile des Maschinengestells, freie Tritte oder gar Bedienteile dürfen nicht zum Festhalten gedacht sein. Zu jedem Tritt gehört deshalb mindestens ein gut erreichbarer Handgriff, der das Auf- und Absteigen sicher macht. Anzahl und Anordnung der Tritte und Handgriffe muß erlauben, sich mindestens an drei Punkten abzustützen (mit zwei Händen und einem Fuß oder mit einer Hand und beiden Füßen). Das Unfallgeschehen an mobilen Maschinen, z. B. an Erdbaumaschinen zeigt, daß diese übliche Forderung

des gleichzeitigen Abstützens der Personen an drei Stellen (beide Hände und ein Fuß bzw. eine Hand und beide Füße) keine Sicherheit, z. B. beim Öffnen der Fahrerhaustür bietet. Die Anzahl der Tritte und Handgriffe muß auf die Forderung "2 + 2" erweitert werden. Sie müssen so gestaltet sein, daß zwei Füße auf der Auftrittfläche ruhen, beide Hände sich an jeweils unterschiedlichen, körpergerechten und griffgünstig angebrachten Handriffen festhalten können, [6.12]. An mobilen Maschinen werden aufgrund des im Vergleich zu stationären Maschinen rauhen Betriebes Aufstiege sehr oft beschädigt oder zerstört. Dem muß mit Konstruktionsmaßnahmen entgegen gewirkt werden. Die Erfahrung zeigt, daß Beschäftigte vorhandene Tritte oft zu Werkzeugablagen umfunktionieren. Dann ist wegen herumliegender Gegenstände und Werkzeuge ein sicheres Betreten nicht mehr möglich. Abhilfe kann durch fest angebrachte Halterungen und Ablagen an der Maschine geschaffen werden, in denen sich notwendige Utensilien ordentlich und griffbereit unterbringen lassen. Tritte können die Funktion von ortsbindenden Schutzeinrichtungen oder Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion übernehmen, wenn ihr Betreten mit zuverlässig wirkenden, überlistungsfesten Signalgebern überwacht wird, s. dazu Bild 5.4-3 im Abschnitt 5.4.1.

6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren

Bild 6.2-11 Gestaltungsregeln für Handgriffe und Tritte

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Senkrechte Aufstiege. Für senkrechte Aufstiegshilfen gilt generell: Steigleitern und Steigeisengängesind nur zulässig, wenn der Einbau einer Treppe betrieblich nicht möglich ist oder wenn wegen des geringen Unfallrisikos oder bei einer seltenen Benutzung, z. B. zu Kontrollgängen eine Treppe nicht notwendig ist, wie an Bauwerken, an Silos, an Gebäudeteilen, in Schächten und Gruben, an Masten, Behältern, Maschinen und sonstigen Betriebseinrichtungen. Steigleitern und Steigeisengänge müssen an ihren Austrittstellen Haltevorrichtungen haben, Bild 6.2-12.

Festhaltemöglichkeiten sind auch bei Steigeisengängen notwendig, wenn beim Ein- oder Aussteigen Absturzgefahr droht. Wenn an der Absturzkante Geländer als Sicherung angebracht sind (auf jeder Seite der Austrittsöffnung in einer Länge von mindestens 1 500 mm), muß die Austrittöffnung mit einer selbstschließender Tür, zumindest mit einem selbsttätig zurückschwenkenden Drehstab gesichert sein. Ketten sind hier nicht zulässig, Bild 6.2-13.

Bild 6.2-13 Absturzsicherungen am Ende von Steigleitern

Bild 6.2-12 Haltestangen am Ende von Steigleitern

Am oberen Ende der Steigleitern sind Unsicherheiten und damit potentielle Absturzgefahren für die Leiterbenutzer am größten. Um ein sicheres Aussteigen aus der Steigleiter und ein sicheres Einsteigen in die Steigleiter oder in den Steigeisengang beim Abstieg, der rückwärts erfolgt, zu gewährleisten, sind am oberen Ende Festhaltemöglichkeiten notwendig, die Ausstiegstelle mindestens um 850 mm, höchstens um 1 400 mm überragen. Der optimale Wert liegt bei ca. 900 mm.

Steigleitern. Sie dienen insbesondere als Aufstiege zu Silos, Steuerständen, Krankabinen, Inspektions- und Wartungsbühnen oder als Fluchtleitern im Brandfall. Steigleitern sind ortsfest angebrachte Leitern mit Steigungswinkeln von 75° bis 90°, d. h. senkrechte Aufstiegshilfen mit Sprossen, die mit einem oder zwei Holmen verbunden sind. Holme sind im festen Abstand an der tragenden Konstruktion befestigt. Steigleitern oder Steigeisengänge, die höher als 5 000 mm reichen, müssen mit Einrichtungen zum Schutz gegen Absturz ausgerüstet sein. Bei Absturzhöhen von mehr als 10 000 mm müssen sie einen Steigschutz haben. Steigleitern oder Steigeisengänge mit mehr als 80° Neigung zur Waagrechten dürfen eine durchgehende Steighöhe von höchstens 10 000 mm haben. Bei größeren Steighöhen müssen in Abständen von höchstens 6 000 mm ausreichend große und stabil verankerte Ruhebühnen vorhanden sein, Bild 6.2-14.

6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren

385

Einsatz von Steigleitern mit geriffelten, flachen Sprossen als Aufstiege ist nur dann zulässig, wenn der 1. Einbau einer Treppe betrieblich nur unter erheblichen Umständen möglich ist oder 2. man von einer herabgesetzten Unfallgefahr ausgehen kann, z. B. dann, wenn keine sperrigen, das Besteigen behindernden Gegenstände hochgetragen werden müssen und 3. die Steigleitern nur von körperlich geeigneten und geübten Personen benutzt werden. Steigleitern lassen sich nicht so sicher wie Maschinentreppen besteigen, denn beim Auf- und Absteigen liegt der Körperschwerpunkt immer außerhalb des Auftrittpunkts auf der Sprosse. Ungeübte Benutzer bekommenen daher leicht Gefühl, nach hinten abstürzen können, wenn sie sich nicht jederzeit sicher festhalten können. Steigleitern müssen deshalb entweder mit mitlaufenden Steigschutzsicherungen (persönliche Schutzausrüstung, die der Benutzer vor dem Besteigen in die entsprechende Nut einhängen muß, oder mit einem Rückenkäfig ausgerüstet sein, Bild 6.2-15. Der die Leiter umschließende durchgehende käfigförmige Rückenschutz vermittelt zwar ein Gefühl der Sicherheit, verhindert aber nur das Schlimmste, den Sturz in die Tiefe. Das lichte Maß zwischen der begehbaren Seite der Leiter und festen Teilen der Umgebung muß mindestens 600 mm betragen. Damit ist die Rückenfreiheit beim Auf- und beim Absteigen gewährleistet. Die freie Auftrittiefe zur Wand (einschließlich Armaturen) muß mindestens 200 mm betragen. Im Falle eines in Aufstiegsrichtung unterbrochenen Hindernisses hinter der Sprossenebene darf sich dieser Abstand auf 150 mm verringern. Für sicheres Aus- und Einsteigen aus der bzw. in die Leiter müssen am oberen Ende gesonderte Haltemöglichkeiten (Geländer, Holme) angebracht sein. Steigleitern überwinden oft beachtliche Höhenunterschiede. Ihr unbefugtes Benutzen ist mit erheblichen Risiken verbunden. Zuverlässiger als jedes Schild, das die Benutzung durch Unbefugte verbietet, wirken fest mit der Steigleiter verbundene Sperren, die als Tür sowohl Sprossen im Einstiegbereich als auch die Durchlassöffnung des Rückenschutzes unzugänglich verkleiden. Verkleidungen müssen mit einem Vorhängeschloß gegen unbefugtes Entfernen gesichert sein, Bild 6.2-16. Bild 6.2-14 Anordnung von Ruhebühnen an Steigleitern

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.2-15 Steigleitern /6.7/

6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren

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Bild 6.2-16 Einstiegschutz bei Steigleitern

Bild 6.2-17 Einstiegschutz PivotLoc /6.7/

Eine prinzipiell anders aufgebaute Einstiegsicherung entwickelte /6.7/. Ihr liegt das Prinzip des Parallelogramms zugrunde. Sie ist so ausgeführt. daß sich Leitersprossen im erreichbaren Bereich wegschwenken lassen. Damit werden die weiterführenden Sprossen der Steigleiter unerreichbar. Formschlüssige abschließbare Sperren gegen unbefugtes Öffnen der Leiter sind genauso integriert wie die formschlüssige Verriegelung des geöffneten Zustands und eine durchgehende Führungsbahn für die mitlaufende Steigschutzvorrichtung (Auffanggerät) für den Benutzer, Bild 6.2-17.

profil der Bühne ein und können für extrem große Menschen eine Stoßstelle bilden. Da die Verbindungsstege aber dem wesentlich höheren Risiko eines Absturzes entgegenwirken, muß diese Einengung in Kauf genommen werden. Das Anstoßrisiko läßt sich z. B. durch Abkröpfung, Polsterung und gelb-schwarze Sicherheitskennzeichnung vermindern.

Zusätzliche Absturzsicherungen. Wenn der Aufstieg in eine Steigleiter von einer erhöhten Bühne oder Galerie beginnt und der Abstand U zwischen Geländer und der senkrecht projizierten Außenkante des Rückenschutzes weniger als 800 mm beträgt, besteht die Gefahr, daß das Geländer keinen ausreichenden Schutz vor einem Absturz mehr bietet. Deshalb muß man wegen der um die Höhe der Bühne vergrößerten Absturzhöhe zusätzliche Sicherungsmaßnahmen treffen, Bild 6.2-18. Als Absturzsicherung hat sich die Verlängerung und Abkröpfung senkrechter Holme des Rückenschutzes bis zum Handlauf des Geländers bewährt. Diese Verbindungsstege engen zwar das lichte Durchgangs-

Steigeisengänge. Steigeisengänge sind Aufstiege mit ein- oder zweiläufig angeordneten Steigeisen. Steigeisen sind einzelne Tritte, die unmittelbar ohne Holme formschlüssig oder stoffschlüssig mit den senkrechten Bauteilen verbunden sind, Bild 6.2-19. Steigeisen sollten wegen eingeschränkter Trittsicherheit bzw. schlechter Festhaltemöglichkeiten nicht verwendet werden, außer an Gebäudeteilen, in Gruben und in Schächten. Ihr Einsatz an Maschinen ist nicht üblich, wohl aber an Masten und Behältern. Steigeisen müssen mehrere sicherheitstechnische Anforderungen erfüllen, von denen ausreichende Abmessungen, Rutschfestigkeit, Tragfähigkeit und Befestigungsgüte sowie gleichmäßiger Abstand der Tritte die wichtigsten Vorgaben sind. Um einen sicheren Ein- und Ausstieg aus dem Steigeisengang zu ermöglichen, sind sichere Haltegriffe, auch ausziehbare, sehr sinnvoll.

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.2-18 Zusätzliche Absturzsicherungen an Bühnen und Galerien

6.2.3 Geländer Maschinengänge, Laufstege und Arbeitsbühnen, die höher als 500 mm über der Flurebene liegen, müssen gemäß der Norm DIN EN 12 437 zur freien Seite hin, bei Absturzgefahr auch zur Maschinenseite hin, Schutzgeländer haben, Bild 6.2-20. Geländer als Absturzsicherung sind auch notwendig an Öffnungen und Vertiefungen im Fußboden (z. B. an Luken), an schmalen Laufstegen, an begehbaren Kanten von Behältern mit Gefahrstoffen oder an Behältern mit Stoffen, in denen man versinken kann, z. B. in Flüssigkeiten, Schlamm, breiigen Stoffen, Getreide oder in ähnlich feinkörnigem Schüttgut. In diesen Fällen müssen Geländer unabhängig von der Absturzhöhe angebracht werden, also schon bei Absturzhöhe Null! Anmerkung: Als Ertrinkungstiefe gilt gemäß berufsgenossenschaftlichen Vorschrift BGV C 5 eine Wassertiefe von 1 350mm. Auch bei dieser Tiefe besteht noch ein Restrisiko! Oberkanten von großen Rührwerken, die niedriger als 900 mm sind, müssen mit Geländern gesichert sein. Abmessungen. Geländer erfüllen ihre Funktion als Absturzsicherung allerdings nur dann, wenn sie mindestens normgerechte Abmessungen haben. Gelän-

derhöhe, Handlaufbreite und Abstände zu bzw. zwischen den Knieleisten sind für die Sicherheitsfunktion maßgebend. Die genormte Handlaufhöhe beträgt 1 100 mm. Lichter Abstand zwischen Knieleiste und Handlauf bzw. Fußleiste darf 500 mm nicht überschreiten. Eine zweite Knieleiste ist bei 1 100 mm hohen Geländern sinnvoll, wenn Ohnmacht von Personen, z. B. bei Gasgefahr, nicht auszuschließen ist oder wenn durch ein 1 100 mm hohes Geländer flaches Material durchgeschoben werden muß und die Möglichkeit besteht, daß stürzende Personen durch das Geländer fallen. Dann muß das Geländer durch eine zusätzliche Zwischenstange ergänzt werden, die 200 mm über der Flurebene angeordnet ist. 100 mm hohe Fußleisten verhindern, daß auf der Trittfläche liegende Gegenstände über die Plattformkante gestoßen werden, unkontrolliert herunterfallen und Personen treffen und verletzen können. Spalte bis zu 10 mm unterhalb der Fußleiste sind, obwohl sie die europäische Norm zuläßt, nicht sinnvoll, da sie ein Durchschieben von flachen Werkzeugen, z. B. von Schraubenschlüsseln, nicht verhindern. Verleiten Knieleisten dazu, Geländer zu unsicheren Aufstieghilfen umzufunktionieren, wie z. B. im Untertagebau, ist es sinnvoll, den Raum zwischen Handlauf und Knieleiste, noch besser bis zur Fußleiste so auszu-

6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren

Bild 6.2-19 Gestaltungsregeln für Steigeisengänge

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.2-20 Gestaltungsregeln für Geländer [6.12]

füllen, daß ein Überklettern erschwert wird, z. B. mit engmaschigem Gitter oder senkrechten Stäben, Bild 6.221. Geländerfüllungen sind auch sinnvoll an Arbeitsbühnen, von denen aus bestimmte Eigenschaften der laufenden Bespannung von Papiermaschinen gemessen werden. Die Ausführung, Gestaltung und Positionie-

rung der Geländer muß einerseits Abstürze von oder in die Maschine oder auf das Filzband verhindern, andererseits muß das Geländer als Aufstiegshilfe unbenutzbar sein. Sind Geländer für Austritte von Aufstiegen oder zur Übergabe von Material unterbrochen, so müssen die Absturzstellen durch bewegliche Geländerteile oder

6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren

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Bild 6.2-21 Ausgekleidetes Geländer an Arbeitsbühnen

ähnliche Maßnahmen so gesichert sein, daß ein Abstürzen jederzeit sicher verhindert wird. Im Bereich der Unterbrechungen dürfen wegen der Stolper- und Absturzgefahr keine Fußleisten vorhanden sein. Bei Geländern, die aus vorgefertigten Teilen mit Beschlägen, z. B. Verbindungsstücken, Eckstücken usw. zusammengebaut werden, muß die zuverlässige Funktion der Verbindungsstellen über die gesamte Lebensdauer gewährleistet sein. Vor allem dürfen sich Schraubenverbindungen nicht lösen, auch nicht durch Erschütterungen oder Schwingungen. Gelockerte oder nachgebende Geländerteile führen zu Unfällen, entweder unmittelbar durch Absturz oder mittelbar durch unkontrollierte Schreckreaktionen. Geländerhöhe und Körperstabilität. Die Geländerhöhe von 1 000 mm hat bis jetzt als ausreichend gegolten, um ein Abstürzen zu verhindern. Dies war in den meisten Fällen sichergestellt. Beim bewußten Hinauslehnen kam es jedoch aufgrund der Biostatik des menschlichen Körpers bei großgewachsenen Personen zu kritischen Situationen. Beim freien Vorbeugen senkt sich der Körperschwerpunkt kontinuierlich, der Körper stabilisiert sich durch die Verlagerung von Körperteilen um die Kippachse, die im Bereich der auf dem Boden ruhenden Fußballen und Ferse verläuft. Die Fußflächen übertragen das gesamte Körpergewicht. Der vorgebeugte Oberkörper wird unbewußt durch zurückgeschobene Beine und

Gesäß im Gleichgewicht gehalten. Beim Hinauslehnen über einen Geländerhandlauf ändert sich die Situation. Es stellt sich eine labile Gleichgewichtslage ein. Die Kippachse befindet sich nicht mehr am Fußballen, sondern am Handlauf in Nähe des Körperschwerpunkts. Auf den Fußsohlen ruht jetzt auch nicht mehr das gesamte Körpergewicht, da ein Teil vom Handlauf aufgenommen wird. Die herabgesetzte Normalkraft verringert die Reibungskraft zwischen den Sohlen und dem Boden, die dem Kippmoment entgegenwirkt. Die Fußleiste verhindert, daß sich die Füße instinktiv unter die Körperschwerpunktlinie schieben können. Unter den in der Statik benutzten Gleichgewichtsbedingungen für starre Körper ist ein Überkippen über den Handlauf nicht ausgeschlossen. Das gilt besonders für Personen mit einer Körpergröße von 2 000 mm und mehr. Das in der DIN EN 12 437 festgelegte Anheben des Handlaufs auf normgerechte 1 100 mm löst das Problem der labilen Gleichgewichtslage großgewachsener Personen nur scheinbar. Erst ein zweiter, im waagrechten Abstand von ca. 200 mm parallel zum Handlauf gleich hoch oder höher verlaufender Holm bewirkt, daß die Körperschwerpunktlinie auf der "stabilen" Seite des Drehpunkts für das Momentengleichgewicht liegt. Ein Überkippen ist somit zuverlässig verhindert. Der vorgezogene zweite Holm sieht zwar unkonventionell aus, bietet aber einen zuverlässigen Schutz gegen Abstürze beim Hinauslehnen, Bild 6.2-22.

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.2-22 Zuverlässige Schutzwirkung von Geländern

6.2.4 Durchgänge Diese Baugruppen müssen einerseits Personen erlauben, bestimmte Stellen an den Maschinen oder Anlagen bequem zu erreichen, andererseits darf von ihnen weder einer Stoß- noch eine Absturzgefahr ausgehen.

Maschinengänge und Laufstege. Damit sich Personen im Bedarfsfall an großen Maschinen zwischen einzelnen Maschinengruppen und Arbeitsbühnen gefahrlos und ungehindert bewegen können, sind an ihnen Laufstege, Maschinengänge, Maschinengalerien oder Maschinenumläufe mit entsprechenden Aufstiegen und Absturzsicherungen vorzusehen, Bild 6.2-23. Maschinengänge müssen breit genug sein sowie eine ausreichende lichte Durchgangshöhe, mindestens 2 000 mm innerhalb der nutzbaren Breite haben. Auf dieses Maß ist schon in frühen Entwicklungsphasen der Maschinen zu achten. Zu niedrige Durchgänge mit ihren Stoßstellen lassen sich an fertiggestellten Maschinen nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand korrigieren, von besonders gekennzeichneten Polsterungen abgesehen. Bühnen und Laufstege auf Kranen, die als Bedienungsgänge für Schaltanlagen und Verteiler dienen, müssen gemäß DIN VDE 100 Teil 27 einen freien Durchgang von mindestens 400 mm Breite und mindestens 1 800 mm Höhe aufweisen. Lassen sich diese Maße bei Laufstegen in Tragwerken, wie z. B. bei Kranträgerlaufbühnen kleiner Krane nicht einhalten, darf zwar das Höhenmaß des lichten Profils auf 1 400 mm reduziert werden, die Laufbreite muß in diesem Fall dafür auf 700 mm vergrößert werden, damit diese Enge wenigstens in gebückter Haltung passiert werden kann. Bei Gitterwerken läßt sich das lichte Profil durch Änderung der Diagonalstäbe mit vertretbarem Aufwand vergrößern. Dies ist auch nur ein Kompromiß, auch wenn das lichte Profil nicht über die ganze Lauflänge verengt ist, sondern nur im Bereich der Diagonalstrebe, Bild 6.2-24. Verbleibende Stoßstellen müssen mit schwarz-gelber Gefahrenkennzeichnung markiert und visualisiert werden. Bei Maschinen mit anders strukturiertem tragenden System würde in den meisten Fällen ein nachträgliches Vergrößern des lichten Profils einen massiven Eingriff in das Tragwerk bedeuten, der weder technisch noch wirtschaftlich vertretbar ist, sofern er überhaupt möglich sein sollte. Die während des Konstruierens gemachten Fehler sind kaum wieder gut zu machen. Tragfähigkeit der Böden von Maschinengängen und Laufstegen muß den zu erwartenden Belastungen entsprechen. Trotzdem zeigen Erfahrungen, daß viele Gänge verstärkt werden müssen, weil sie zusätzliche Lasten aufnehmen mußten. Nachträglich zu tief angebrachte Unterzüge bilden gefährliche Kopframmen. Dieser Gefahr kann man nur mit einer gewissen Großzügigkeit beim Bemessen der Tragwerke entgegenwirken.

6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren

Bild 6.2-23 Gestaltungsregeln für Galerien, Laufstege und Maschinengänge

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Luken. Geschlossene Deckel von Bodenluken müssen allen zu erwartenden Belastungen (Verkehrslasten) standhalten. Ihre Beschläge dürfen keine Stolperstellen bilden. Der geöffnete Deckel darf nicht unbeabsichtigt zufallen können. Die Absturzkanten an drei Seiten müssen mit beweglichen, zwangsläufig wirkenden Geländern oder ähnlichen Schutzeinrichtungen gegen Abstürze gesichert sein. Wandluken, Bild 6.2-26, deren Unterkante weniger als 1 000 mm über der Standfläche liegt und bei denen ein Absturz aus mehr als 2 000 mm Höhe möglich ist, müssen an beiden Seiten oder an ihrer Oberkante fest angebrachte Handgriffe zum Festhalten beim Hinauslehnen haben. Seitlich angebrachte Handgriffe müssen von Knie- bis Kopfhöhe oder bis zur Oberkante der Luke reichen, ihr Abstand voneinander darf 1, 800 mm nicht überschreiten. Handgriffe an der Oberkante der Luke dürfen höchstens 1 800 mm über der Standfläche angebracht sein. Höher montierte Handgriffe können sonst von kleineren Personen nicht mehr sicher erreicht werden.

Bild 6.2-24 Kranträgerlaufbühne mit vermindertem Höhenmaß [6.13]

Rutschfestigkeit der Beläge darf auch bei verfahrenstechnisch bedingten oder betriebsmäßigen Verschmutzungen nicht beeinträchtigt werden, besonders wenn Ölleckagen auftreten können. Gitterroste müssen eine stabile Auflage haben, da sie sich sonst schon bei relativ geringen Belastungen durchbiegen und die hervorstehenden Kanten dann Stolperstellen in der Gehebene bilden. Befestigungselemente der Gitterroste sind an den Rändern der Hauptgehrichtung anzubringen, damit Stolperstellen vermieden sind. Überstiege. Um Produktionsstraßen, Transportbänder und ähnliche Einrichtungen schnell, bequem und sicher überqueren zu können und zugleich gefährlichen Notlösungen oder Handlungen vorzubeugen, wurden Überstiege entwickelt. Sie werden nach dem Baukastenprinzip für unterschiedliche Spannweiten, Höhen und Laufbreiten gefertigt und angeboten Bild 6.2-25.

Bild 6.2-25 Zuverlässig wirkende Überstiege /6.10/

6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren

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Bild 6.2-26 Gestaltungsregeln für Wandluken

Wandluken, deren lichtes Profil breiter als 500 mm und höher als 1 000 mm ist, müssen mit Absturzsicherungen, z. B. mit festen oder beweglichen Gitterschranken, Halbtüren, Brustwehren u. ä. ausgerüstet sein. Die Absturzsicherungen dürfen sich nicht in Fallrichtung öffnen lassen. Absturzsicherungen und Handgriffe und deren Befestigungen müssen Belastungen von mindestens 1 kN in allen Richtungen, ausgenommen nach oben, ohne bleibende Verformungen standhalten.

6.2.5 Multifunktionale Absturzsicherungen Alle bisher behandelten grundlegenden funktionellen Zusammenhänge, maßliche Festlegungen und Festigkeitsanforderungen elementarer Baugruppen des statischen Systems der Maschine, die Personen vor Abstürzen schützen, müssen auch an beweglichen Absturzsicherungen konstruktiv umgesetzt werden. Im Bild 6.2-27 sind einige in der Praxis entwickelten Ausführungen von Absturzsicherungen zusammengefaßt, die zusätzlich noch andere Funktionen übernehmen müssen. Diese Absturzsicherungen sind oft aufwendig konstruierte Mechanismen und kinematische Ketten. Sie

unterscheiden sich je nach Ausprägung der Absturzstelle (Leiter, Plattformkante, Bodenöffnung, Luke usw.), nach der Frage, ob Personen oder Gegenstände gewollt die Absturzstelle passieren sollen und nach der Art der Öffnungs- oder Schließbewegung der beweglichen Teile der Absturzsicherungen. Diese multifunktionale Absturzsicherungen müssen zwangsläufig wirken und dürfen mit ihren beweglichen und unbeweglichen Teilen keine neuen Gefahr-, Stolper- oder Anstoßstellen bilden. Der geöffneter Zustand kann mit Warnleuchten signalisiert werden. Absturzsicherungen als Bodenluken oder Teil eines Geländers sind besonders wirkungsvoll, wenn sie als zwangsläufig wirkende kinematische Kette, z. B. Pos. 17 und 18 im Bild 6.2-27 oder als mechanisch wirkende Verriegelung, die eine vorgegebene Reihenfolge beim Öffnen erfordern, Pos. 10 und 11 im Bild 6.2-27 ausgeführt sind. Zum Beladen ist das Geländer unterbrochen, die potentielle Absturzstelle ist von der Verkehrsfläche her durch die zurückgeschwenkte Sperre unzugänglich, seitlich ist sie durch das abgewinkelte Geländer gesichert. Zum Entladen muß die Sicherung gedreht bzw. geschwenkt werden. In ihrer Endlage gibt sie die Entnahmeöffnung frei, versperrt aber zugleich die La-

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.2-27 Sicherung von Absturzstellen (Fortsetzung S. 397)

6.2 Konstruktionsmaßnahmen gegen Absturzgefahren

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deöffnung. Beide Einrichtungen engen aber durch ihren Aufbau freie Verkehrsflächen ein. Das ist ihr wesentlicher Nachteil, Bild 6.2-28.

Bild 6.2-28 Absturzsicherungen mit zwangsläufiger Wirkung /6.8, 6.9/

Bodenöffnungen werden oft zum Entsorgen von Material benutzt, z. B. bei der Papierherstellung zum Abwurf von Ausschuß. Durchwurfluken müssen z. B. mit Vorbauten oder mit Geländern gegen Absturz gesichert sein, Bild 6.2-29. Stolperstellen in deren Nähe müssen vermieden bzw. mit gelb-schwarzer Sicherheitskennzeichnung visualisiert sein. In der Praxis haben sich Verdeckungen und Umwehrungen (Geländer mit mindestens zwei Knieleisten) als Absturzsicherungen bewährt, unter denen sich Abfallpapier mit geeigneten Schiebestangen durchschieben läßt. Durch diese technologische Vorgabe eines Hilfsmittels hält man gefährdete Personen von der Absturzkante fern.

Bild 6.2-27 Sicherung von Absturzstellen

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.2-29 Sicherung von Durchwurfluken

6.2.6 Zusammenfassung An größeren Maschinen kommen schwere Sturzunfälle, relativ häufig vor. Sie lassen sich oft auf unzulängliche oder nicht zu Ende gedachte Zugangsmöglichkei-

ten zu bestimmten Aggregaten oder Maschinengruppen zurückführen, die innerhalb oder außerhalb der eigentlichen Nutzungsphase erreicht werden müssen, um dort notwendige Tätigkeiten, z. B. Meß-, Wartungs- oder Reparaturarbeiten durchführen zu können. Konstrukteure müssen auch für den Sonderbetrieb Maßnahmen treffen und Vorrichtungen vorsehen, die es erlauben, die in ihm vorgesehenen Tätigkeiten mit einem vertretbaren Risiko durchzuführen. Die dazu notwendigen Einrichtungen - es sind äußere Funktionselemente des statischen (tragenden) Systems der Maschine - müssen den geometrischen, energetischen und informationstechnischen Parametern der Benutzer angepaßt sein. Risiken der Absturzstellen lassen sich nur theoretisch mit allen drei Methoden der Sicherheitstechnik beherrschen. Sowohl die hinweisende Sicherheitstechnik aber auch energetische und geometrische Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik stoßen hier schnell an ihre Grenzen: Die Erdanziehung als Energiefeld wirkt immer, energetische Methoden der unmittelbaren Sicherheitstechnik müssen an ihr unweigerlich scheitern. Absturzhöhe und Aufprallfläche als entscheidende geometrische Gefährdungsparameter sind meistens durch technische oder technologische Parameter bestimmt und kaum beeinflußbar im Sinne einer Enrgiebegrenzung des freien Falls. Auch die Methoden der hinweisenden Sicherheitstechnik können mit ihren Verbots- und Warnschildern, lebensnah betrachtet, keinen Absturz in die Tiefe verhindern. Methoden der mittelbaren Sicherheitstechnik haben daher Vorrang.

6.3 Not-Befehlseinrichtungen

6.3 Not-Befehlseinrichtungen Erfahrungen aus dem Unfallgeschehen lehren, daß sich Gefährdungen an Maschinen niemals ausschließen lassen und es daher opportun ist, trotz aller getroffenen konstruktiven Maßnahmen Not-Befehlseinrichtungen als zusätzliche Maßnahme für Handlungen im Notfall vorzusehen. Sie bieten in nicht vorhersehbaren Notfällen die letzte Chance, drohende oder unmittelbare Gefährdungen (mechanische, elektrische, Bild 6.3-1) von Personen bzw. aufkommende Schäden an Maschinen oder Arbeitsgut abzuwenden, zu verhindern oder deren Folgen zu mindern.

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- Maschinen mit geringen Gefährdungspotential aufgrund geringer Antriebsenergien - tragbare, von Hand gehaltene und geführte Maschinen. - Maschinen, bei denen ein Not-Halt das Verletzungsrisiko nicht vermindern würde, wenn sich gefahrbringende Bewegungen nicht rechtzeitig unterbrechen lassen, wie z. B. an Heftmaschinen. - Maschinen, deren sichtbaren gefahrbringenden Bewegungen sich nur über Bedienteile mit selbsttätiger Rückstellung einleiten lassen und deren Loslassen zum Stillstand führt. Bei letztgenannten Maschinen ist zu prüfen, ob sich Schutzziele nicht mit Panikschaltern besser erreichen lassen, die nicht nur beim Loslassen, sondern auch beim spontanen oder krampfhaften Durchdrücken Stromkreise unterbrechen.

6.3.1 Aktivierung von Not-Befehlseinrichtungen

Bild 6.3-1 Funktion von Not-Befehlseinrichtungen

Not-Befehlseinrichtungen haben die Aufgabe, gefahrbringende Situationen möglichst schnell anzuhalten und hierbei keine neuen Gefährdungen zu erzeugen. Dies gilt nicht nur für Neukonstruktionen, sondern auch für Maschinen, die schon länger in Betrieb sind. Das Anbringen von Not-Befehlseinrichtungen ist eine der am häufigsten durchgeführten Nachrüstung der Betriebssicherheitsverordnung. Notbefehlseinrichtungen sind immer nur flankierende Schutzmaßnahmen und dürfen niemals als primäre oder gar als alleinige Schutzmaßnahmen mißdeutet werden. Sie sind kein Ersatz für verhaltensunabhängig wirkende Schutzeinrichtungen. Maschinen mit gefahrbringenden Bewegungen und deren Steuerpulte müssen nur dann mit Not-Befehlseinrichtungen mit ausreichender Anzahl gut erreichbarer Betätigungselemente ausgerüstet sein, wenn mit ihnen obige Ziele erreichbar sind. Im Umkehrschluß sind Not-Befehlseinrichtungen demnach nicht erforderlich für:

Not-Befehlseinrichtungen bestehen aus äußeren Funktionselementen und steuerungstechnischen Baugruppen, die Steuerungsmaßnahmen hervorrufen. Betätigungselemente (unmittelbar wirkende Bedienteile bei NOT-AUS-Schaltern bzw. mittelbar wirkende Stangen, Seile, Bügel, Platten usw.) müssen ergonomische und sicherheitstechnische Anforderungen erfüllen. Vor allem müssen sie klar erkennbar, gut sichtbar und schnell erreichbar sein, Bild 6.3-2. Mittelbar wirkende äußere Funktionselemente (Stangen, Seile, Bügel, Platten) haben Dank ihrer räumlichen Ausdehnung den Vorteil, daß Gefährdete sie auch dann noch mit anderen Körperteile betätigen können, wenn ihre Hände bereits in Gefahrstellen geraten sind. Um Verzögerungen in der Zeitspanne zwischen Betätigen und Stoppen gering zu halten, müssen alle Betätigungselemente so ausgeführt sein, daß sie sich durch möglichst einfache, spontane Handlungen, z. B. durch Faustschlag, leicht betätigen lassen: Von Gefährdeten dürfen in gefährlichen oder gar kritischen Situationen keine Überlegungen über Betätigungsmodalitäten und sich daraus ergebenden Wirkungen abverlangt werden! Schon deshalb sollen in einer Anlage alle Betätigungen für Notsituationen möglichst einheitlich auszuführen sein. Bedienteile (Handhaben) unmittelbar wirkender NOTAUS-Schalter müssen besonders auffällig ausgeführt sein. Sie müssen Rot sein. Ihre Hintergrundfläche, sofern vorhanden, muß Gelb gefärbt sein. Die visuelle

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.3-2 Sicherheitstechnische und ergonomische Anforderungen an Not-Befehlseinrichtungen

Wahrnehmung der roten Farbe darf nicht von der Beleuchtung abhängen. Sind Bedienteile (Handhaben) als Drucktaster ausgeführt, müssen entweder palmen- oder pilzförmig sein. Mit der Farbkombination Rot-Gelb sind sie ausreichend gekennzeichnet und brauchen keine zusätzlichen Symbole tragen. Soll dennoch eine Aufschrift angebracht sein, so ist auf der gelben Fläche nur der schwarze Schriftzug ÄNOT-AUS³ zulässig. Die Farbkombination Rot-Gelb gilt auch für alle mittelbar wirkende äußere Funktionselemente. Sie können ebenfalls die Aufschrift ÄNOT-AUS³ tragen.

NOT-AUS-Schalter müssen mit anderen elektromechanischen Bauteilen der Steuerung fest verbunden sein, ihre Zuleitungen müssen geschützt verlegt sein. Bei NOT-AUS-Schaltern muß die einmal ausgelöste Betätigung unmittelbar, zwangsläufig und zuverlässig zur elektrischen Kontaktgabe und zum festen mechanischen Einrasten (Verrasten) führen. Handhabe und Kontaktsatz müssen unmittelbar mechanisch starr, d. h. ohne federnde Zwischenelemente verbunden sein. Kontakte und ihnen vorgeschalteter Auslösemechanismus müssen so ausgeführt sein, daß sie nach dem Betätigen zwangsläufig und zuverlässig öffnen und

6.3 Not-Befehlseinrichtungen

danach verrasten und der einmal eingenommener Schaltzustand erhalten bleibt. Ein einmal ausgeführter Betätigungsvorgang darf sich z. B. nicht durch leichtes Antippen oder feinfühliges ÄSpielen³ mit der Handhabe rückgängig machen lassen. Nur wenn zufällige oder gewollte Manipulationen (z. B. simulierter Tippbetrieb) ausgeschlossen sind, gilt das Schaltgerät als überlistungssicher, Bild 6.3-3.

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minimieren, ist es möglich, Handhaben von NOTAUS-Schaltern z. B. mit einem Schutzkragen so zu verdecken, daß zwar ungewolltes Auslösen durch großflächiges Berühren vermieden wird, die leichte und schnelle Erreichbarkeit mit Fingern aber beibehalten bleibt. Um die Sicherheitsbotschaft zu erhöhen, können Schaltgeräte mit Plombiereinrichtungen oder Hauben als physische und psychologische Hemmschwelle gegen mißbräuchliche Betätigung ergänzt werden, Bild 6.3-4. An großen oder räumlich ausgedehnten Maschinen mit mehreren NOT-AUS-Schaltern läßt sich der gedrückte Knopf schneller finden, wenn er mit einem Leuchtmelder oder Summer ergänzt ist oder wenn ihn z. B. Leuchtdioden am Steuerpult im Maschinenschema anzeigen.

6.3.2 Steuerungstechnische Aspekte

Bild 6.3-3 Aufbau von NOT-AUS-Schaltern /6.4/

Schalter müssen nach dem Betätigen arretiert bleiben. Entriegeln muß von Hand vor Ort geschehen, damit der Anlaß der Auslösung unmittelbar überprüft wird. Damit stellt die Schaltung sicher, daß Verantwortliche anormalen Zuständen, die zur Betätigung geführt haben, nachgehen. Zum anderen verhindert sie, daß NOT-AUS- Schalter zu betriebsmäßigen Ein- und AusSchaltern umfunktioniert werden. Die meisten Not-Funktionen, z. B. Schnellbremsungen, auch irrtümlich oder ungewollt ausgelöst, zehren oft vorzeitig Zeitfestigkeitsreserven mechanischer Bauteile des Antriebsstrangs und der Antriebsaggregate auf. Damit beeinträchtigen sie auf Dauer die Verfügbarkeit der Maschinen. Deshalb ist es nach redlich durchgeführten Gefährdungsanalysen und Risikobewertungen opportun, dem entgegen zu wirken: NOT-AUS-Schalter sind an solchen Stellen der Maschine anzuordnen und so zu orientieren, daß sie beim Ausführen aller für den Prozeß notwendigen Tätigkeiten nicht durch Körperbewegungen, die visuell nicht überwacht werden, wie z. B. durch Anstoßen mit Knien, Ellbogen usw., ungewollt ausgelöst werden. Um evtl. mögliche Begleitschäden zu vermeiden oder zu

NOT-AUS-Befehle müssen Vorrang vor allen anderen Befehlen haben. Die mit ihnen ausgelösten Funktionen müssen mit sinnvollen Maßnahmen und Abläufen gefährliche Vorgänge so schnell wie möglich beenden, ohne neue oder zusätzliche Gefahren hervorzurufen. Eine vorhandene akustische Anlaufwarneinrichtung (s. Abschnitt 5.10.2) muß ansprechen, sobald nach dem Anhalten als Folge der Betätigung eines NOT-AUSSchalters die Maschine wieder angefahren werden soll. NOT-AUS-Funktionen müssen nicht in jedem Fall im Abschalten der Spannungsversorgung der Maschine bestehen. Manchmal kann es zum Abwenden von Gefährdungen sinnvoller sein, einzelne Stromkreise weiter in Betrieb zu halten, um z. B. elektromagnetische Spannvorrichtungen nicht zu lösen oder Sicherheitsabläufe wie z. B. Abbremsen oder Rücklauf einzuleiten. Auch dürfen sie Einrichtungen, die zum Befreien von Personen aus Gefahrensituationen vorgesehen sind, nicht beeinträchtigen. Verriegelungen und Zuhaltungen trennender Schutzeinrichtungen müssen solange funktionieren, bis gefahrbringende Bewegungen nicht mehr wirken. Die im Bild 6.3-5 zusammengefaßten Schaltungen höherer Sicherheitskategorien bieten viele Hersteller, z. B. /6.4/, als kompakte einbaufertige Sicherheitsbausteine an, die im Sinne des Anhangs IV der EG-Maschinenrichtlinie zertifiziert sind. Für das Herunterfahren von Maschinen mit geregelten dezentralen Antrieben oder mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) müssen für NOT-AUSFunktion besondere Maßnahmen getroffen werden.

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.3-4 Schutz gegen ungewollte Betätigung von NOT-AUS-Schaltern

Elektronische Betriebsmittel dürfen nur dann verwendet werden, wenn sie z. B. unter Anwendung der DIN EN 954-1 das gleiche Sicherheitsniveau haben, wie es die DIN EN 60 204 fordert. Das Entriegeln des betätigten Schalters muß vor Ort geschehen, damit der Auslösungsgrund in Augenschein genommen wird. Nach dem Entriegeln darf die

Maschine nicht sofort wieder anlaufen, Bild 6.3-6. Das Entriegeln darf vorerst nur ihr erneutes Ingangsetzen ermöglichen. Der Wiederanlauf darf sich danach nur mit separatem Start-Befehl einleiten lassen. Das läßt sich z. B. verwirklichen, wenn Antriebe mit Unterspannungsauslösern funktionell gekoppelt sind.

6.3 Not-Befehlseinrichtungen

Bild 6.3-5 Schaltungsbeispiele für NOT-AUS-Systeme /6.4/

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.3-6 Betätigen und Entriegeln von NOT-AUS-Schaltern

Not-Befehlseinrichtungen in verketteten Anlagen. Für große und funktionell verkettete Maschinen sowie langausgedehnte Anlagen sind mehrere getrennte NOTAUS-Befehlskreise zulässig, die auf bestimmte Abschnitte wirken, wenn das gleichzeitige Abschalten sämtlicher Maschinengruppen aus verfahrenstechnischen Gründen schwer vertretbar ist, weil es zu schwerwiegenden Produktionsstörungen führen würde, deren Behebung neue Risiken für das Maschinenpersonal nach sich ziehen würde. Grundsätzlich gilt: - Der maximale Abstand zweier Not-Befehlseinrichtungen darf 15 m nicht überschreiten. - Die partielle bzw. selektive Not-Ausschaltung darf für keinen der Beteiligten sicherheitstechnische Probleme oder gar Gefährdungen nach sich ziehen! Die Realisierung eines vertretbaren Konzeptes setzt daher redliche Gefährdungsanalysen und Risikobewertungen voraus. In ihnen müssen sicherheitstechnische Vorgaben (körperliche Unversehrtheit hat absolute Priorität) mit Anforderungen des Materialflusses und des Bearbeitungsprozesses (möglichst viele Aggregate weiterlaufen lassen) abgestimmt sein. Gefährdungsanalysen sind dann besonders wichtig, wenn durch Betätigen

der Not-Befehlseinrichtungen nicht nur gefahrbringende Bewegungen unterbrochen werden, sondern noch andere Funktionen ausgelöst werden, s. Abschnitt 6.1.2. Das Ergebnis der Gefährdungsanalyse kann zum Ergebnis führen, daß die jeweiligen Not-Aus-Schaltkreise unterschiedlichem Sicherheitskategorien entsprechen müssen. Das Konzept muß u. U. auch Segmentabschaltungen, Werkstückpuffer oder Schleusen für Werkstücke usw. vorsehen, damit es nach dem Auslösen von NotFunktionen nicht zu Materialstauungen und anderen Produktionsstörungen kommt. Die mehrfach vorhandenen Not-Befehlseinrichtungen müssen entsprechend ihrer Zuordnung und Wirkungsweiten eindeutig identifizierbar sein und gegen Verwechslung gesichert sein. Bei der Plazierung ist darauf zu achten, daß sie räumlich weit genug von einander getrennt angeordnet sind und die durch sie ausgelöste Wirkung einsehbar ist. Die Bedienteile müssen auffällig, z. B. durch Schrift gekennzeichnet sein. Zur Kennzeichnung übergeordneter Not-Befehlseinrichtungen haben sich in der Praxis dünne rote konzentrische Kreise bewährt, die den gelben Hintergrundkreis umschließen.

6.4 Hauptefehlseinrichtungen

6.4 Hauptbefehlseinrichtungen 6.4.1 Allgemeines An jeder Maschine muß die Möglichkeit bestehen, sie von der Energieversorgung zu trennen. Hauptbefehlseinrichtungen sind für die Sicherheit des Maschinenpersonals wohl die wichtigsten äußeren Funktionselemente, mit denen es im Sonderbetrieb Energie- oder Stoffflüsse selbst zuverlässig trennen bzw. unterbrechen und sich vor deren überraschender Wiederkehr schützen kann (Stop-Kategorie 0 als übergeordnete Maßnahme). Das ist eine wichtige Voraussetzung, daß Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten an mechanischen Bauteilen, an elektrischen Betriebsmitteln oder an hydraulischen bzw. pneumatischen Einrichtungen sich gefahrlos ausführen lassen. Deshalb müssen Maschinen für jede Energieart mit einer eigenen Hauptbefehlseinrichtung (Trenneinrichtung) ausgerüstet sein. Alle Hauptbefehlseinrichtungen dürfen jeweils nur eine eindeutige EIN- und ein AUS-Stellung haben, durch deren Aktivierung von Hand Beginn und Ende der Energie- oder Stoffzufuhr bestimmt wird. Beide Zustände bzw. Schaltstellungen müssen erkennbar und dauerhaft gekennzeichnet sein, z. B. mit "I" und "O" bei elektrischen Hauptschaltern oder bei Handventilen. Hauptbefehlseinrichtungen und die mit ihnen funktionell gekoppelten Komponenten müssen so gestaltet und ausgelegt sein, daß sie sich in der Trennstellung gegen Wiedereinschalten zuverlässig sichern lassen, daß sich evtl. im System noch gespeicherten Energien oder Stoffe gefahrlos ableiten lassen und daß überprüfbar ist, ob beide Effekte auch eingetreten sind. Bei elektrischen Hauptschaltern muß sichergestellt sein, daß sie in der AUS-Stellung nur abgeschlossen werden können, wenn die Hauptschaltstücke auch wirklich offen sind. Deshalb stellen sich u. a. besondere Anforderungen an die mechanische Festigkeit (auch im Sinne eines Vandalismus-Schutzes) der Handhabe, der Schalterachse und der u. U. eingesetzten Achsverlängerungen. Den Beginn und Ende der Unterbrechung von Stoffund Energiezufuhr müssen ausschließlich von dem in oder mit der Maschine im Sonderbetrieb beschäftigten Personal bestimmbar sein. Deshalb muß das Bedienteil bzw. die Handhabe der Hauptbefehlseinrichtung in der AUS-Stellung verschließbar sein. Vorsicht: Schlüsselschalter mit integriertem Schließzylinder eignen sich nicht als Hauptbefehlseinrichtung. Sie lassen sich nicht mehrfach sichern, da jeder, der

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einen Schlüssel besitzt, das Schloss und somit den Schalter nach Belieben auf- und abschließen und somit auch den Strom ein- und ausschalten kann, Bild 6.4-1.

Bild 6.4-1 Abschließbare Hauptbefehlseinrichtungen

Am zuverlässigsten sind mechanische Einrichtungen, mit denen sich die Handhaben mit mehreren Vorhängeschlössern abschließen bzw. verriegeln lassen. Nur so kann sich jeder, der im Sonderbetrieb an der Maschine etwas zu tun hat (Elektriker, Maschinenführer, Schlosser), unabhängig vom anderen sichern. Nach beendigter Arbeit läßt sich die Hauptbefehlseinrichtung erst dann wieder zurückschalten, wenn das letzte Schloß entfernt ist. Für das Vorhängeschloss und das Vorhandensein nur eines einzigen dazu passenden Schlüssels sollte jeder Einzelner persönlich verantwortlich sein. Der zum Schloß mitgelieferte Zweitschlüssel sollte vorbeugend von jedem persönlich zerstört werden. Auf keinen Fall darf der Zweitschlüssel irgendwo "zur Reserve" aufgehoben werden. Nur so kann sich jeder darauf verlassen, daß niemand die Maschine einschalten kann, wenn er an oder in ihr arbeitet. Ist in der Handhabe nur eine einzige Bohrung zum Einhängen eines einzigen Schlosses vorhanden, helfen Schloßkulissen (Schließklammern) weiter, Bild 6.4-2. Sie sind ähnlich wie Vorhängeschlösser aufgebaut. Sie haben einen Bügel und einen aufklappbaren Schließkörper mit mehreren Öffnungen. Zum Abschließen der Hauptbefehlseinrichtung wird in die Einzelbohrung seiner Handhabe statt des einzig möglichen Schlosses die Schloßkulisse eingehängt und zugeklappt. Jetzt kann in jede ihrer Öffnungen ein Schloß eingehängt werden, das von sich aus das Öffnen der Kulisse und

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

mit einem Schild, z. B. gemäß Bild 6.4-3, in der Nähe der Hauptbefehlseinrichtung informiert werden. Die informationstragenden Zeichen des Schildes müssen dauerhaft ausgeführt sein. Alle diese Maßnahmen verhindern, daß Beschäftigte von wiederkehrenden Energien oder Stoffen überrascht werden, wenn jemand unbefugt oder irrtümlich die Hauptbefehlseinrichtung betätigen wollte. Die Funktion der Hauptbefehlseinrichtungen können gemäß Bild 6.4-4 z. B. folgende Bauteile übernehmen: - elektrische Netztrenneinrichtungen, ausgeführt als - Steckverbindungen (bei Maschinen bis 16 A Nennstrom, sofern die Gesamtmotorleistung der Maschine 3 kW nicht überschreitet, DIN EN 60 204-1), - Hauptschalter mit der Aufgabe Trennen im Sinne von Freischalten, auch durch elektrotechnische Laien. - Handventile - Schnellkupplungen (für Druckluft) - Rohrverschlüsse. Bild 6.4-2 Schloßkulisse

6.4.2 Netztrenneinrichtung (Hauptschalter) somit das Betätigen der Hauptbefehlseinrichtung blockiert (Redundanz). Mit diesem preisgünstigen Hilfsmittel können sich trotz einer einzigen Bohrung in der Handhabe der Hauptbefehlseinrichtung mehrere Personen unabhängig voneinander sichern. Über ausgeschaltete oder unterbrochene Zustände muß als redundante Sicherheitsmaßnahme zusätzlich

Bild 6.4-3 Verbotsschild nach DIN 4844-2

Die Hauptbefehlseinrichtung zum Trennen der elektrischen Ausrüstung einer Maschine vom Versorgungsnetz wird im europäischen Normenwerk in Anlehnung an ihre Funktion als Netztrenneinrichtung bezeichnet. Damit wird der deutsche Traditionsbegriff Hauptschalter in Zukunft auch aus dem deutschen Normenwerk verschwinden, im allgemeinen Sprachgebrauch aber wohl noch eine geraume Zeit geläufig bleiben. Bedienteile der Hauptschalter sind möglichst im festen Teil seitlich und nicht an der Tür oder bzw. an Abdeckungen des Gehäuses anzubringen. Bedienteile für Hauptschalter müssen grau oder schwarz sein; rot und dann auf gelbem Untergrund dürfen sie nur dann ausgeführt sein, wenn der Hauptschalter zugleich die Funktion eines NOT-AUS-Schalters übernehmen soll. Elektrotechnische Gesichtspunkte. Der Hauptschalter muß die elektrische Ausrüstung der Maschine vom Versorgungsnetz trennen. Soll der Hauptschalter auch die NOT-AUS-Schalt-Funktion übernehmen, Bild 6.45, so muß er mindestens das erforderliche Leistungsschaltvermögen haben. Lastschaltvermögen reicht nicht aus. Folgende Stromkreise brauchen nicht durch den Hauptschalter abgeschaltet werden:

6.4 Hauptbefehlseinrichtungen

Bild 6.4-4 Hauptbefehlseinrichtungen [6.15], /6.1/

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.4-5 Funktion von Netztrenneinrichtungen

- Lichtstromkreise für die Beleuchtung bei Instandhaltungsarbeiten - Steckdosenstromkreise für Instandhaltungsarbeiten - Unterspannungsschutz-Stromkreise, die nur zur automatischen Auslösung bei Netzausfall benutzt werden - Stromkreise, die zum einwandfreien Betrieb erforderlich sind, z. B. temperaturgesteuerte Meßeinrichtungen, Programmspeicher usw. - Steuerstromkreise für Verriegelungen.

Alle Stromkreise, die nicht durch den Hauptschalter freigeschaltet werden, müssen ihren eigenen Überstromschutz haben. Alle aktiven Teile, an denen nach dem Trennen durch den Hauptschalter immer noch Spannung anliegt (ungeschaltete Stromkreise), müssen als stromführend erkennbar sein, z. B. durch Verlegen in einem eigenen Leitungskanal. Werden sie gemeinsam mit geschalteten Stromkreisen verlegt, müssen sie farblich gekennzeichnet werden. Sie müssen gegen direktes Berühren geschützt sein, d. h. mindestens dem Schutzgrad IP 2X (Fingersicherheit) entsprechen und mit einem Warnschild (schwarzer

6.4 Hauptbefehlseinrichtungen

Blitzpfeil im schwarz eingerahmten gelben Dreieck, s. Abschnitt 5.10.1) als unter Spannung stehend gekennzeichnet sein. Entsprechende Warnhinweise an der Außenseite der Schaltschränke sind sinnvoll und hilfreich. Einspeisungen. Netzanschlußstelle ist der Eingang für die elektrische Ausrüstung der Maschine. Die Speiseleitung sollte direkt an die Eingangsklemmen des Hauptschalters angeschlossen werden. Erfolgt der Anschluß zuerst über Reihenklemmen, müssen diese verdeckt und mit einem Warnschild (schwarzer Blitzpfeil im schwarz eingerahmten gelben Dreieck, s. Abschnitt 5.10.1) gekennzeichnet sein. Anzustreben ist grundsätzlich eine einzige Netzeinspeisung. Zusätzliche Spannungen sollten aus dieser Netzspannung abgeleitet werden. Auch bei räumlich auseinanderliegenden Schaltstellen mit zwei oder mehren Einspeisungen, wie sie bei ausgedehnten Anlagen vorkommen können, müssen diese über einen gemeinsamen oder über getrennte Hauptschalter aus- und eingeschaltet werden. Dabei darf keine gefährliche Situation entstehen, wenn nicht alle Hauptschalter ausgeschaltet sind. In solchen Fällen müssen gegenseitige mechanische oder elektrische Verriegelungen (z. B. Mitnahmeschaltung beim Öffnen, Verriegelung beim Zuschalten, Griffverriegelung der Schaltschranktür, damit sie sich nur dann öffnen läßt, wenn beide Hauptschalter ausgeschaltet sind) eingebaut sein. Nach dem Aus- und Wiedereinschalten des Hauptschalters darf kein selbständiges Anlaufen gefahrbringender Bewegungen erfolgen. Diese Anforderung läßt sich z. B. mit einem Motorschutzschalter mit Unterspannungsauslösung verwirklichen. Ergonomische Gesichtspunkte. Handhaben der Hauptschalter müssen für alle Maschinenbenutzer leicht erreichbar und leicht zugänglich sein. So legt die DIN EN 60 204-1 die Einbauhöhe elektrischer Hauptschalter zwischen 600 mm und 1 900mm oberhalb der Zugangsebene fest. Sowohl für kleine Personen, z. B. für 5. PerzentilFrauen mit 1 500 mm Körpergröße, als auch für großgewachsene Personen mit mehr als 1 900 mm Körpergröße kann die Lage der Handhabe im oberen oder unteren Randbereich die Betätigung der Hauptschalter erschweren, da sie dann außerhalb deren Reichweiten liegen, Bild 6.4-6. Ein Herunterbücken großgewachsener Personen zum tief angebrachten Hauptschalter ist wegen der üblicher-

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weise nicht so häufigen Betätigung noch diskutabel. Die Nichterreichbarkeit der Handhaben (trotz Strekkens) im oberen Bereich durch kleine Personen ist dagegen nicht zu vertreten. Im Ernstfall würde nämlich wertvolle Zeit für eine schnelle Betätigung verloren gehen. Besonders dann, wenn der Hauptschalter zugleich die Funktion eines NOT-AUS-Schalters hat. Die Einbauhöhe zwischen 1000 und 1 200 mm oberhalb der Zugangsebene stellt für alle Körpergrößen einen tragbaren Kompromiß dar.

Bild 6.4-6 Erreichbarkeit von Netztrenneinrichtungen

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

6.5 Findige konstruktive Lösungen in der Sicherheitstechnik Sicherheitsgerechtes Konstruieren ist nun mal Konstruieren ± nichts mehr, aber auch nichts weniger! Sicherheit einer Maschine läßt sich weder herbeiprüfen, noch ganz zum Schluß - an der fertigen Maschine, womöglich noch beim Kunden - herbeizertifizieren, sondern muß erstmal vorher konstruiert werden. Sicherheitsgerecht Konstruieren ist daher eine der drei Grundausrichtungen des methodischen Konstruierens erfolgreicher Produkte. Beim Bewältigen der Herausforderung, sicherheitsgerechte Produkte zu konstruieren, können sich Konstrukteure auf die gleichen Kenntnisse, Fertigkeiten verlassen, Konstruktionsprinzipien anwenden und auf Methoden zurückgreifen, mit denen sie auch andere Aufgaben ihres breiten Arbeitsfeldes erfolgreich lösen. Zum Schluß dieses Buches und dieser Lösungssammlung sollen deshalb die im Bild 6.5-1 exemplarisch zusammengestellten bemerkenswert pfiffigen Lösungen sicherheitstechnischer Fragestellungen aus der Praxis kurz vorgestellt und kommentiert werden. Mögen sie als Anregung und Ermutigung zum eigenem konstruktiven Handeln beim Bewältigen sicherheitstechnischer Fragestellungen dienen!

6.5.1 Geometrische Prinzipien Beim Festlegen von Abmessungen und Konturen der Schutzeinrichtungen gelten elementare geometrische Zusammenhänge und Gesetzmäßigkeiten, die geschickt angewendet, zu bestechend einfachen Lösungen führen. Punktsymmetrisch aufgebauter Lichtvorhang. Lichtvorhänge mit Personenschutzfunktion sind aus gutem Grund als Einwegsysteme mit Sender- und Empfängereinheit ausgeführt, die zwar meistens die gleiche Gehäuseform haben, sich aber in ihrem inneren Aufbau doch wesentlich unterscheiden. Es geht auch einfacher. Das Konzept des Lichtvorhang nutzt die Gesetzmäßigkeiten der Punktsymmetrie aus. Er wird zwischen zwei baugleichen Gehäusen aufgespannt. Jedes Gehäuse hat einen Sender/Empfängerteil und einen Reflektionsteil, s. Zeile 1 des Bildes 6.5-1. Am einen Ende eines jeden Gehäuses befindet sich im Inneren eine kleine Sender/Empfängereinheit 1. Die

Strahlen der Lichtquelle, deren Spiegel mit hoher Frequenz periodisch ausgelenkt wird, überstreichen einen ebenen Winkel des dreieckigen Schutzfeldes und tasten dieses Feld in einem Fächer 4 ab. Am verbleibenden längeren Teil des Gehäuses 2 befindet sich ein Reflektor 3, der aus einem Muster reflektierender 5 und matter Felder 6 besteht. Seine Funktion besteht darin, das Licht als eine Folge von Pulsen mit bestimmten optischen Parametern zum Sender, der zugleich Empfänger ist, zurückzuwerfen. Alle anderen Lichteinfälle mit abweichenden Parametern oder Schatten werden als Störung des Feldes identifiziert. Ordnet man nun beide Gehäuse so an, daß beide Lichtebenen zusammenfallen und dabei einmal der Sender oben und einmal unten ist, entsteht mit zwei baugleichen Teilen eine fast vollständig überwachte Fläche. Der konstruktionsbedingte Äblinde³ Spalt zwischen beiden Feldern stellt kein Umgehungsrisiko dar. Er ist einerseits sehr eng und andererseits unsichtbar, so daß man durch ihn nicht zielgerichtet durchgreifen kann, ohne die Schutzfunktion auszulösen. Codierte Schutzhauben an Winkelschleifern. An handgeführten Winkelschleifern verursachen hohe Umdrehungsfrequenzen in den Schleifscheiben zu hohe Zentrifugalkräfte, die die Scheiben zerbersten lassen können. Aus Sicherheitsgründen ist deshalb die Umfangsgeschwindigkeiten handelsüblicher Trenn- und Schruppscheiben für Winkelschleifer auf 80 m/s limitiert, die nicht überschritten werden darf. Umfangsgeschwindigkeit ist direkt proportional dem Scheibendurchmesser und der Spindeldrehzahl. Entsprechend den Schleifertypen mit ihren charakteristischen Drehzahlen und Schutzhaubendurchmesser dürfen in sie deshalb nur Scheiben mit bestimmten Durchmessern eingespannt werden. Schutzhauben begrenzen mit ihrem Innendurchmesser zwangsläufig den maximalen verwendbaren Scheibendurchmesser. Keinesfalls darf es deshalb möglich sein, einen hochtourig laufenden Winkelschleifer mit einer Schleifscheibe größeren Durchmessers von einem langsamer laufenden Winkelschleifer durch Austauschen der Schutzhaube bestücken zu können. Einer mißbräuchlichen oder unbeabsichtigten Falschbenutzung von Schleifscheiben muß entgegengewirkt werden. In der Zeile 2 des Bildes 6.5-1 ist eine mechanische Codierung der Schutzhauben dargestellt. Im Spannbügel 1 der Schutzhaube ist je nach Scheibendurchmesser

6.5 Findige konstruktive Lösungen in der Sicherheitstechnik

Bild 6.5-1 Findige konstruktive Lösungen in der Sicherheitstechnik (Fortsetzung S. 412)

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Bild 6.5-1 Findige konstruktive Lösungen in der Sicherheitstechnik

ein Nocken 2 unterschiedlicher Länge (b1, b2) eingeprägt, der nur in die passende Aussparung 3 (a1, a2) im zylindrischen Teil des Getriebegehäuses 4 des Winkelschleifers eingefügt werden kann. Diese geometrische Codierung und die begrenzende Wirkung des Schutz-

haubeninnendurchmessers bewirkt, daß keine Schleifscheiben größeren Durchmessers mehr auf schnellere Spindeln montiert werden können, die mit der maschinengebundenen Drehzahl ihre höchstzulässige Umfangsgeschwindigkeit überschreiten würden.

6.5 Findige konstruktive Lösungen in der Sicherheitstechnik

Schutzprofile vor Einzugstellen. Schutzprofile 1, die Einzugstellen sichern, müssen mit ihren Flanken senkrecht zu beiden Zylinderoberflächen 2 und 3 orientiert sein, sonst erfüllen sie ihre Schutzfunktion nur unvollständig. In der Zeile 3 des Bildes 6.5-1 ist eine Lösung dargestellt, die sich auf elementare geometrische Zusammenhänge zurückführen läßt. Die Eigenschaften des Thales-Kreises, der über der Verbindungsstrecke der Zylindermitten (A, B) geschlagen ist, löst dieses Problem eindeutig. Jeder Punkt dieses Kreises, verbunden mit A und B, bestimmt ein rechtwinkliges Dreieck, dessen Katheten Radien der Kreise mit den Mitten A und B - also den Drehachsen der Zylinder bilden - und daher immer senkrecht zur deren Oberfläche stehen (müssen). Diese Eigenschaft haben nicht nur gleichschenklige Winkelprofile sondern auch L-Profile, vorausgesetzt, daß ihre Anordnung dieser Gesetzmäßigkeit folgt. Auch für die Sicherung von Einzugstellen, die an Zylindern mit unterschiedlichen Durchmessern oder an variablen Durchmessern beim Auf- und Abrollen von Materialbahnen, entstehen, lassen mit diesem Verfahren geeignete Profile bestimmen.

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Bewegliche Schutzeinrichtungen sind im Prinzip Mechanismen bzw. Getriebe. Beim Konstruieren und Gestalten ist die klassische getriebetechnische Aufgabe zu lösen, den kinematischen Aufbau so umzusetzen, damit sie ihre Schutzfunktion optimal erfüllen.

Die Lösung: Eine im stabilen Rahmen der Schutzeinrichtung 1 eingebundene Polycarbonatscheibe ist im Rahmen 3 (Pressenständer) senkrecht geführt und hängt an zwei symmetrisch angeordneten Seilen 2. Das eine Ende der Seile mit dem Ständer verbunden, das andere mit der Polycarbonatscheibe. Dazwischen laufen die Seile über Seilscheiben 4, deren Achsen 5 mit dem Stößel 6 verbunden sind, Zeile 4 des Bildes 6.5-1. Beim Stößelhub bewegen sich die Drehpunkte der Seilscheiben gegenüber dem Rahmen mit der Geschwindigkeit des Stößels v. Da die Seilscheiben, kinematisch betrachtet, aber am fixierten Seil im Momentanpol P abrollen, haben gegenüberliegende Punkte am Umfang der Seilscheiben (und damit auch die mit der Polycarbonatscheibe verbundenen Seilenden) die doppelte Geschwindigkeit 2v gegenüber dem Ständer bzw. dem Wirkraum. Die Schutzeinrichtung eilt daher dem Stößel zwangsläufig immer voraus oder nach. Sie verdeckt schon während der Schließbewegung den Wirkbereich immer mehr, bis sie ihn im unteren Totpunkt des Stößels vollständig abschirmt. Sie eilt auch der gefahrlosen Aufwärtsbewegung des Stößels vor. Dabei entsteht zwar ein immer größer werdender Spalt, trotzdem bleibt aber der Wirkbereich so lange (teilweise) verdeckt, bis der Stößel oben gleichzeitig mit der Schutzeinrichtung zum Stillstand gekommen ist. Sollten die Seile reißen oder deren Verbindungen sich lösen, fällt die Schutzeinrichtung (Verdeckung) der Schwerkraft folgend immer in die Schutzstellung. Und das alles ohne besonderen Antrieb und Steuerung!

Voreilende Schutzeinrichtung. Zum Kaltschmieden von Aluminium werden oft handbeschickte mechanische Pressen verwendet. Der Arbeitshub des Stößels wird mit einer Zweihandschaltung ausgelöst. Lichtschranken sichern den Wirkbereich vor einem Zugriff. Beide Maßnahmen schützen, sofern sie dem vorhandenem Risiko entsprechend ausgelegt sind, ausreichend vor gefahrbringenden Schließbewegungen. Aus dem Wirkbereich der Presse können jedoch beim Versagen aufgrund erheblicher Verformungsenergien Gegenstände herausgeschleudert werden und den Pressenarbeiter treffen. Es muß deshalb eine bewegliche materielle Barriere, sprich eine trennende Schutzeinrichtung, vorhanden sein. Sie muß einerseits während der Schließbewegung herausfliegende Teile auffangen, dabei den Wirkbereich einsehbar lassen, muß aber andererseits den Wirkbereich für die Beschickung offen lassen.

Schwenkbare Schutzeinrichtung. Die in der Zeile 5 des Bildes 6.5-1 dargestellte Schutzeinrichtung 1 ist ein Schutzprofil aus Vierkantrohr, dessen eine Flanke parallel im Sicherheitsabstand zum Band verläuft, die andere rechtwinklig zur Unterseite des Transportbandes 4 orientiert ist. Die Schutzeinrichtung ist ein integraler Bestandteil der ganzen Bandrollenlagerung, die mit der tragenden Konstruktion der Bandanlage verschraubt ist. In die Lagerböcke sind zylindrische Kalotten 2 integriert. Die Drehachse der Bandrolle 3 fällt geometrisch mit der Mitte der zylindrischen Kalotte zusammen. Lage und Ausrichtung des Schutzprofils zum gemeinsamen Drehpunkt sind somit eindeutig festgelegt. Die kreisförmige Kalotte der Lagerschale bewirkt, daß die Drehachse der Bandrolle und die Schwenkachse des Schutzprofils zwar nicht materiell, wohl aber geometrisch und kinematisch zusammenfallen.

6.5.2 Kinematische Prinzipien

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6 Spezielle Anwendungen der Sicherheitstechnik

Verändert sich der Auflaufwinkel des Transportbandes, so läßt sich nach leichtem Lockern der Spannschlösser das Schutzprofil durch konzentrisches Schwenken der Scheiben so nachstellen, daß eine Flanke wieder im gleichbleibenden Sicherheitsabstand zum Band verläuft, die andere sich senkrecht zum Band ausrichtet.

6.5.3 Allgemeine Gestaltungsprinzipien Beim Konstruieren und Gestalten von Schutzeinrichtungen haben Konstrukteure zu Entscheiden, welche allgemeine Gestaltungsprinzipien, z. B. nach sie unter Abwägung konkurriender Gesichtspunkte umsetzen sollen. Nachfolgend sollen je zwei Anwendungen des Prinzips der Bistabilität und Funktionsintegration vorgestellt werden. Sicherheitsbremsung an einer Kettensäge. Zurückschnellende Schwerte von Kettensägen bedeuten immer ein sehr hohes Risiko. Die Wirkbewegung der mit Schneiden bestückten Kette muß schnellstens und vor allem zuverlässig stoppen. Hierfür bieten physikalische Effekte, die zu bistabilen Zuständen führen, wesentliche Vorteile. Die in der Zeile 5 des Bildes 6.5-1 dargestellt Lösung nutzt dazu die Gesetzmäßigkeiten der Euler´schen Seilreibung aus. Bei der Seilreibung geht der Betrag der Reibungskräfte exponentiell mit dem Umschlingungswinkel des Zugmittels ein. Reibungskräfte bauen sich beim ÄZupacken³ aber so spontan auf, dass man sie kaum dosieren kann. Dieser gegen mache Anwendungen sprechender Nachteil verkehrt sich bei dieser Lösung zum wesentlichen Vorteil. Schlägt das Sägenschwert 1 zurück, z. B. durch sich plötzlich ändernde Schnittkräfte, drückt sich der Sicherheitsbügel 2 aufgrund der Massenträgheit des Gehäuses gegen den Handrücken und entriegelt die Federhülse 3, deren vorgespannte Druckfeder das Bremsband 4 gegen die Bremsscheibe 5 des Antriebs zieht. Es umschlingt dann die Bremsscheibe mit einem Winkel von etwa 270°. Der Effekt der Euler´schen Seilreibung baut schlagartig ein hohes Bremsmoment auf. Gleichzeitig betätigt die Federhülse den Sicherheitsschalter 6, der die elektrische Spannung und damit die Energieversorgung des Antriebmotors unterbricht. Die gefahrbringende Bewegung der Sägezahnkette stoppt daher abrupt in weniger als 0,1 Sekunden.

Knickstab-Umkehr-Berstscheibe. Einrichtungen zu Überlastungsschutz müssen ein bistabiles Verhalten haben. Bei der in der Zeile 6 des Bildes 6.5- 1 gezeigten Knickstab-Umkehr-Berstscheibe wird dazu das Prinzip der Stabknickung benutzt: Durch Druckkräfte überlastete Stäbe knicken schlagartig und irreversibel ein, (Euler´scher Knickstab, 1774). Die in der Zeile 6 des Bildes 6.5-1 dargestellte Berstscheibe ist eine dünnwandige kugelförmige Kuppel (Blechkalotte) 1. Ihre Höhenlinie ist mit Trennfugen 4 in gleichmäßige Abschnitte aufgeteilt. Der Rest der Kuppel stützt sich über Verbindungsstege 2 ab. Zwischen dem Druckmedium und der aufgetrennten, durchlässigen Kuppel ist eine weiche Dichtungsmembrane 3. Die schmalen Verbindungsstege sind die eigentlichen Knickstäbe. Das Medium drückt auf die abgedichtete Außenfläche der Kuppel. Die Kuppel wandelt die Flächenlast des Mediums in Einzelkräfte um. Die Kräfte fließen durch die Verbindungsstege. Bei Überlastung knicken die schmalen Stege 2 ein und werden zerstört. Das Druckmedium biegt den Rest der Kuppel um den breiten Verbindungssteg auf, die Ausblasöffnung ist frei, s. auch Abschnitt 5.2.1. Berührungsschutz am Messerbalken. Die scharfen Schneiden der Messerbalken 1 einer Heckenschere haben aufgrund Ihrer für das Schneiden von Ästen (fasrige organische Substanz) optimierten Schneidegeometrie schon beim zufälligen Berühren ein erhebliches Verletzungspotential. Vorgezogene, abgerundete Zinken 2 des unteren starren Messerbalkens verhindern zufälliges Berühren der Schneiden. Die lichte Weite zwischen den Zinken 3 ist so gewählt, daß durch sie keine zu dicken Äste passen, deren Zerschneiden den Antrieb der Maschine überlasten würde. Einfädelrohr. Beim Einfädeln von Kunststoffbändern in Bandabzugsmaschinen kam es an der Einzugstelle immer wieder zu Fingerquetschungen. Die mit einer Bohrung versehene Platte 1 vor der Einzugstelle 2 verhinderte zwar Fingerverletzungen, verschlechterte aber das Einfädeln der Bänder. Im zweiten Schritt wurde in die Einfädelbohrung ein Rohr 3 mit einem trichterförmigen Ende eingesetzt. Jetzt vereint die Verkleidung nicht nur die gebotene Schutzfunktion mit der notwendigen technologischen Funktion des Einfädelns, sondern senkt auch noch die Rüstzeiten und vermindert Schwingungen des durchlaufenden Bandes 4.

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A Anforderungsliste enthält in Schriftform die durch den Konstrukteur geklärte Aufgabe für die Konstruktionsaufgabe. Apparat ist meist ein kompliziertes und zugleich ein komplexes Arbeitsmittel, dessen Hauptfunktion es ist, Stoff zu speichern, zu leiten, umzuformen, zu wandeln oder zu verknüpfen.

Ausfallwahrscheinlichkeit ist die Wahrscheinlichkeit, daß eine materielle Einheit während einer festgelegten Betriebsdauer unter definierten zulässigen Betriebsbedingungen ihre bestimmungsgemäße Funktion verliert. B Baugruppe ist ein aus mehreren fixierten und/oder beweglichen Bauteilen zusammengesetztes funktionsfähiges Gebilde.

Arbeitsbereich ist der räumliche und funktionelle Bereich der Maschine, von dem aus Arbeitsabläufe zur Be- und Verarbeitung oder Herstellung von Arbeitsgegenständen ausgelöst, beobachtet und gesteuert werden. Er ist von Personen von Arbeitsplätzen aus, die zum Betätigen der Maschine eingenommen werden oder von Verkehrswegen aus ohne zusätzliche Hilfsmittel erreichbar.

Baumusterprüfung (EG-) ist die technische Prüfung eines Produkts (i. d. R. einer Maschine mit besonderem Gefährdungspotential bzw. eines Sicherheitsbauteils nach Anhang IV der EG Maschinenrichtlinie) durch eine benannte Stelle. Sie prüft, ob das Produkt den einschlägigen EG-Richtlinien entspricht.

Arbeitsmittel ist ein Element des Arbeitssystems, meistens ein technisches Gebilde (Apparat, Gerät, Maschine) mit dem Arbeitspersonen auf den Arbeitsgegenstand einwirken, um ihn gemäß der Arbeitsaufgabe zu verändern.

Bauteil ist ein Gebilde bestimmter Gestalt, das meistens aus festen Stoffen besteht. Systemtheoretisch werden zu Bauteilen auch flüssige oder gasförmige Stoffe (z. B. Schmiermittel, komprimierte Gase) gezählt.

Arbeitssicherheit ist der Zustand der Gefahrenfreiheit akzeptierten Niveaus in einem Arbeitssystem, bezogen auf den arbeitenden Menschen, unter Berücksichtigung von Einwirkungen auf seine körperliche Unversehrtheit.

Benutzerinformationen sind Schutzmaßnahmen, die aus Kommunikationselementren bestehen und Informationen an Benutzer weitergeben. Sie umfassen technische Anleitungen aller Art, die sich an Maschinenbetreiber und -benutzer richten. Zu ihnen gehören Texte, Diagramme in Betriebs- und Gebrauchsanleitungen usw. aber auch Sicherheitszeichen bzw. farbige Sicherheitskennzeichnungen, Symbole, Signale usw., die unmittelbar an Maschinen angebracht sind.

Arbeitssystem ist ein dynamisches Wirksystem innerhalb definierter Systemgrenzen, die es von der Umgebung trennen. Es besteht aus den Elementen Arbeitsperson, Arbeitsgegenstand und Arbeitsmittel. Diese Systemelemente sind während ihres Zusammenwirkens über äußere Funktionselemente (Kontaktstellen) funktionell verbunden. Systemzweck sind Zustandsänderungen von Arbeitsgegenständen hinsichtlich ihrer Eigenschaften oder ihrer räumlichen Lage. Ausfall ist das Ende der Funktionsfähigkeit einer materiellen Einheit im Rahmen der zugelassenen Beanspruchung. Im Sinne der EN ISO 12 100-1 ist er die Beendigung der Fähigkeit einer Einheit, die geforderte Funktion zu erfüllen. Ausfall infolge gemeinsamer Ursache (CCF) sind Ausfälle verschiedener Einheiten aufgrund eines einzelnen Ereignisses, wobei diese Ausfälle keine gegenseitigen Auswirkungen haben. Ausfall, gefahrbringender ist ein Ausfall mit dem Potential, ein sicherheitsbezogenes System in einen gefährlichen oder funktionsunfähigen Zustand zu versetzen (DIN EN 61 508-4) Ausfall, systematischer ist ein Ausfall mit kausalem Bezug zu einer bestimmten Ursache, der nur durch Änderung der Gestaltung oder des Herstellerprozesses, Betriebsverfahrens, Dokumentation oder zugehörenden Faktoren beseitigt werden kann.

Benutzerfreundlichkeit ist die Eigenschaft einer Maschine, dank derer es möglich ist sie leicht zu handhaben, unter anderem dank ihrer Eigenschaften und Merkmale, die ein leichtes Verstehen ihrer Funktionen ermöglichen. Betreiber ist die natürliche oder juristische Person, die Produkte oder Maschinen zu deren bestimmungsgemäßen Gebrauch nutzt und für den ordnungs- bzw. bestimmungsgemäßen Gebrauch rechtlich verantwortlich ist. Betriebsanleitung enthält alle Vorgaben des Herstellers zum bestimmungsgemäßen Gebrauch des Produkts. Sie ist eine der wichtigsten rechtlichen Voraussetzungen, um das Produkt in Verkehr bringen zu dürfen. Zugleich ist die Grundlage zum Erstellen von Betriebsanleitungen. Betriebsanweisung ist die schriftliche Vorgabe des Betreibers einer Maschine (Arbeitsabläufe, Verfahrensanweisungen und Sicherheitsregeln im Rahmen des betrieblichen Ablaufs) an seine Arbeitnehmer (Maschinenbenutzer) zum sicheren Umgang mit dem Produkt. Betriebsanweisung dient oft als Grundlage für periodische Unterweisungen.

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Bewegung, gefahrbringende, ist eine Bewegung von Maschinen, Maschinenelementen, Antriebselementen, Werkzeugen, Arbeitsgegenständen usw., die Gefahrstellen oder Gefahrquellen bilden und Menschen gefährden. C CE-Kennzeichnung ist ein geschütztes, an dem Produkt deutlich sichtbar angebrachtes Zeichen. Mit der CE-Kennzeichnung bestätigt der Hersteller, daß er alle einschlägigen materiellen technischen wie auch der formalen Anforderungen und das Konformitätsbewertungsverfahren und sonstige Erfordernisse eingehalten hat. Die CE-Kennzeichnung signalisiert nach außen, daß nach Ansicht des Herstellers das betreffende Erzeugnis mit den für dieses Produkt geltenden europäischen Richtlinien übereinstimmt, (CE Communautés Européennes). CEN/CENELEC (Comité Européen de Normalisation/Comité Européen de Normalisation Electrotechnique) sind privatrechtliche europäische Normenorganisationen für Industrie, Gewerbe und Handwerk. Sie erarbeiten im Mandat der Europäischen Kommission EN-Normen, um abstrakte Zielvorgaben von EU-Richtlinien zu konkretisieren. D Diagnosedeckungsgrad (diagnostic coverage DC) ist der Bruchteil der Wahrscheinlichkeit von erkannten gefahrbringenden Ausfällen zur Wahrscheinlichkeit aller gefahrbringenden Ausfälle. Steht für die teilweise Verminderung der Wahrscheinlichkeit gefahrbringender Ausfälle aufgrund der Anwendung automatischer diagnostischer Prüfungen (DIN EN 61 508-4). Dokumentation, technische, wird unterschieden in eine interne und eine externe Dokumentation. Die interne Dokumentation umfaßt alle begleitenden Unterlagen, von der Entwicklung und Konformitätsbewertung beginnend bis zur Produktion und Montage der Maschine. Zur externen Dokumentation gehören vor allem Benutzerinformationen (Betriebsanleitungen, Sicherheitsvorgaben usw.). E

Fehler ist eine unzulässige Abweichung, d. h. ein über den festgelegten Toleranzbereich hinausgehender Unterschied zwischen Istwert und Sollwert eines Merkmals. Im Sinne der EN ISO 12 100-1 Zustand einer Einheit, in dem sie unfähig ist, die geforderte Funktion zu erfüllen, wobei die durch Wartung oder andere geplante Handlungen bzw. durch das Fehlen äußerer Mittel verursachte Funktionsunfähigkeit ausgeschlossen ist. Fehlfunktion ist die Auswirkung beliebiger Ursachen, die zum nichtbestimmungsgemäßen Verhalten des Arbeitssystems führt. Funktion ist eine von der Ausführung unabhängige, d. h. lösungsneutrale, abstrakte Beschreibung des gewollten Zusammenhangs zwischen den Ein- und Ausgängen eines Systems zur Erfüllung seiner Aufgabe. Funktionselemente, äußere, sind alle von der Arbeitsperson mit ihren Effektoren erreichbare und mit Rezeptoren erfaßbare Teile von Maschinen, auf die sie zielgerichtet einwirkt oder die auf die Arbeitsperson einwirken. Funktionsstruktur ist der visualisierte Funktionszusammenhang und zugleich Verknüpfung von Teil- und/oder Elementarfunktionen in einem Strukturplan zu einer Gesamtfunktion. G Gefahr ist eine Sachlage oder Situation, die durch ein stoffliches oder energetisches Potential gekennzeichnet ist, bei dessen Freisetzung akute Schädigungen von Personen oder Sachen möglich sind. Gefährdung ist das räumliche und zeitliche Zusammentreffen von Personen und Gefahren, bei dem die Möglichkeit einer gesundheitlichen Beeinträchtigung oder eines Körperschadens besteht, auch Gefährdungssituation genannt. Gefährdungen, deterministische, sind Gefährdungen, die bedingt durch den funktionellen Aufbau der Maschine latent über die gesamte Lebensdauer mit gleichbleibender Wahrscheinlichkeit auftreten.

Effektor ist ein Organ der Arbeitsperson, das die vom zentralen Nervensystem verarbeiteten Informationen in Aktivitäten umsetzt.

Gefährdungen, relevante sind Gefährdungen, die als an der Maschine vorhanden oder mit ihrem Einsatz verbunden festgestellt wurde (EN ISO 12 100-1).

Einrichtung mit Schutzfunktion. Bauteil oder Baugruppe, die für die Produktion vorhanden sein muß, zusätzlich aber zur Sicherheit der Arbeiter beiträgt.

Gefährdungen, stochastische treten während der Lebensdauer der Maschine mit einer zeitabhängigen Wahrscheinlichkeit überraschend auf.

Energie ist eine der drei allgemeinen Größen, auf die die Konstruktionslehre aufbaut. Dort wird Energie als das Vermögen aufgefaßt, Arbeit zum Zweck der Erfüllung einer Funktion zu verrichten bzw. das Vermögen, Materie zu bewegen oder thermische Wirkungen hervorzurufen. Energie kann gespeichert, geleitet (örtlich versetzt), umgeformt, übertragen, gewandelt und mit Stoff oder Information verknüpft werden.

Gefährdungen, signifikante sind Gefährdungen, die als relevant festgestellt wurden und die vom Konstrukteur spezielle Maßnahmen erfordert, um das Risiko entsprechend der Risikobeurteilung auszuschließen oder zu reduzieren (EN ISO 12 100-1).

F Fail-Safe-Verhalten weist ein System dann auf, wenn es beim Ausfall (Failure) sicherheitsrelevanter Elemente in einem als sicher (Safe) spezifizierten Zustand verbleibt bzw. übergeht. Fehlanwendung, vernünftigerwiese vorhersehbare ist die Verwendung einer Maschine in einer Weise, die vom Konstrukteur nicht vorgesehen ist, sich jedoch aus dem leicht vorhersehbaren menschlichen Verhalten ergeben kann (DIN ISO 13 841-1).

Gefährdungsanalyse befaßt sich mit dem Erkennen und Beschreiben von Gefahren und Gefährdungen für Menschen im Arbeitssystem. Aussagen sind stets nur für genau definierte Situationen bzw. Betriebszustände möglich. Gefahrbereich ist ein räumlicher Bereich, der durch eine oder mehrere Gefahrstellen gebildet wird und/oder in dem sich die von einer oder mehreren Gefahrquellen ausgehenden Gefahren körperschädigend auswirken können. Gefahrquellen entstehen durch unkontrolliertes Freisetzen von stofflichen oder energetischen Potentialen, z. B. durch Gegenstände,

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die sich in freien Bahnen bewegen, Personen erreichen und verletzen können. Gefahrquellen sind geometrische Orte an einer Maschine, von der ausgehend eine Gefahr zu einem Schaden führen kann.

von Personen steuern oder beeinflussen. Bezogen auf Personen wird Information als die Anzahl völlig unterschiedlicher einfacher Alternativen aufgefaßt, die durch das Eintreten des Ereignisses wahrgenommen, entschieden und verstanden werden.

Gefahrstellen sind Konfigurationen bewegter materieller Objekte, an denen Personen verletzt werden können. Ursache dafür sind Bewegungen von in Bahnen oder in Lagern geführten energiebehafteten Maschinenelementen, Teilen des Arbeitsmittels, von Werkzeugen, Werkstücken, ihren Teilen oder von anderem Arbeitsgut. Gefahrstellen sind geometrische Orte (kontrolliert bewegte Teile) an einer Maschine, an denen eine Gefahr zu einem Schaden führen kann.

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Geländer ist eine trennende Schutzeinrichtung (Umwehrung), die primär vor Abstürzen von hochgelegenen Kanten aus schützt. Gerät ist meist ein kompliziertes und zugleich ein komplexes Arbeitsmittel, das eine Hauptfunktion erfüllt, die vorwiegend durch Funktionselemente der Informationsverarbeitung bestimmt wird. GS-Zeichen ist ein geschütztes Sicherheitszeichen, das anzeigt, daß das gekennzeichnete Serienprodukt eine freiwillige sicherheitstechnische Bauartprüfung im Sinne des Geräte- und Produktsicherheitsgesetzes durch eine zugelassene Stelle erfolgreich bestanden hat und daß dessen Herstellung einer regelmäßigen Überwachung unterliegt. H Handlauf (auch als Teile eines Geländers) ist eine Haltemöglichkeit gegen einen möglichen Sturz. Handlungsbereich ist der räumlich bewußt gestaltete funktionelle Bereich der Maschine, auf dessen äußere Funktionselemente Arbeitspersonen zielgerichtet einwirken. Hersteller ist die natürliche oder juristische Person, in deren Namen und/oder auf deren Rechnung ein Produkt, z. B. eine Maschine, in Verkehr gebracht wird. Der Hersteller ist verantwortlich für die Sicherheit des entwickelten, konstruierten und ausgeführten Produkts, auch wenn es aus Teilen unterschiedlichster Herkunft (Handelsware) zusamengebaut wird und/oder für die eigene Nutzung, wie z. B. bei einer in Eigenbau hergestellten Maschine, bestimmt ist. Herstellererklärung ist das Begleitdokument einer nichtverwendungsfähigen Maschine, in dem deren Hersteller dem Betreiber alle für einen sicheren Einbau und Betrieb relevanten Randbedingungen mitteilt, zugleich ihm aber die Inbetriebnahme so lange untersagt, bis die Maschine so nachgerüstet ist, daß sie sicherheitstechnisch den einschlägigen Vorschriften entspricht. I Inhärent sichere Konstruktion umfaßt Schutzmaßnahmen, die entweder Gefährdungen beseitigen oder die mit Gefährdungen verbundenen Risiken vermindern, indem ohne Anwendung von trennenden oder nicht trennenden Schutzeinrichtungen die Konstruktions- oder Betriebseigenschaften der Maschine verändert werden, (EN ISO 12 100-1). Information ist eine der drei allgemeinen Größen, auf die die Konstruktionslehre aufbaut. Im Arbeitssystem sind Informationen Sachverhalte, die Zielrichtung des Verhaltens von Systemen oder

Kategorie ist die Einstufung sicherheheitsbezogener Teile der Steuerung bezüglich ihres Widerstandes gegen Fehler und ihres nachfolgenden Verhaltens bei einem Fehler Kombinationsschaltung ist eine Betätigungsart, bei der eine Zweihandschaltung oder eine berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung (BWS) so mit einer Fußschaltung funktionell so gekoppelt sind, daß die Schutzeinrichtungen während der gefahrbringende Schließbewegung bis zur einer für Hände ungefährlichen, zulässigen Öffnungsweite wirksam bleiben. Nach dem Erreichen der zulässigen Öffnungsweite wird die Schließbewegung selbsttätig unterbrochen und kann durch Betätigen des Fußschalters beendet werden. Komplexität einer Konstruktion ist ein Maß für die Zahl der zwischen den Elementen bestehenden Beziehungen. Kompliziertheit einer Konstruktion ist ein Maß für den Grad der Unterschiedlichkeit der Elemente. Konformitätserklärung, (EG-), ist ein vom Hersteller ausgestelltes Dokument, das anzeigt, daß seiner Ansicht nach das betreffende Erzeugnis mit den für dieses Produkt geltenden europäischen Richtlinien übereinstimmt. Die Konformitätserklärung kann entsprechend der DIN EN 45 014 ausgeführt sein. Mehrere Organisationen bieten Musterformulare an. Konformitätsvermutung wird ausgelöst, wenn der Hersteller nachweist, er habe sein Produkt nach harmonisierten Normen gebaut. Aufsichtsbehörden sind dann vorerst verpflichtet anzunehmen, daß der Hersteller alle Anforderungen der jeweiligen EG-Richtlinien eingehalten hat. Konstruieren, methodisches, ist ein deduktives Verfahren, bei dem Konstruktionsaufgaben schrittweise gelöst werden. Jeder nachfolgende Arbeitsschritt wird erst dann begonnen, wenn der vorhergehende abgeschlossen ist. Konstruktionskataloge sind manuell handhabbare und unmittelbar visuell wahrnehmbare synoptische Informationsspeicher für technische Lösungen. Konstruktionskataloge sind auf die Vorgehensweise des methodischen Konstruierens abgestimmt, weisen eine systematische Gliederung auf und enthalten Zugriffsmerkmale. L Lebensdauer ist die Zeitspanne, während der ein Produkt unter bestimmten Betriebsbedingungen und Inanspruchnahme von Wartungs- und Reparaturleistungen in der Lage ist, seine Funktionsfähigkeit ausreichend zu erfüllen. Legale Handlung ist eine dem geltenden Recht entsprechende Handlung. Lichtvorhang ist eine mehrstrahlige optische berührungslos wirkende Schutzeinrichtung mit Annäherungsreaktion (BWS), die aufgrund ihres Detektionsvermögens in einem ebenen Schutzfeld kleine eindringende Körperteile erkennt.

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Logische Funktion ermöglicht eine Verknüpfung zwischen Eingang und Ausgang in Form von Aussagen einer zweiwertigen Logik: UND-,ODER,- NICHT-Funktion und deren Kombination.

Produkt, technisches, stoffliche Verwirklichung (Gebilde) einer Lösung für eine bestimmte Aufgabenstellung (Apparat, Gerät, Maschine aber auch Spielzeug oder Sportgerät u. ä.).

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Produkthaftung ist die Verpflichtung zum Ersatz der durch fehlerhafte Produkte verursachten Schäden. Wurde in Deutschland als ”Richter-Recht” aus der Generalklausel des § 823 Abs. 1 Bürgerliches Gesetzbuch (BGB) entwickelt als Verschuldenshaftung im Falle des Verletzens von Sorgfaltspflichten. Seit dem 1.1 1990 gilt zusätzlich das Produkthaftungsgesetz mit dem Prinzip der verschuldensunabhängigen Haftung.

Maschine ist meist ein kompliziertes und zugleich ein komplexes Arbeitsmittel mit einer Hauptfunktion (Aufbereiten, Behandeln, Fortbewegen oder Verarbeiten von Arbeitsgegenständen durch Wirkbewegungen). Die Hauptfunktion entsteht aus mehreren ineinandergreifenden, aufeinander abgestimmten Teilfunktionen. Sie nutzen unterschiedlichste physikalische Effekte bzw. Energien. Teilfunktionen, realisiert in Subsystemen bzw. Funktionselementen, laufen gleichzeitig oder nacheinander, teils offensichtlich, teils verborgen ab. Teilfunktionen können für Menschen gefährlich werden. Mittlere Zeit bis zum gefahrbringenden Ausfall MTTFd ist der mittlere Wert der Betriebszeit für den zu erwarten ist, daß ein einziger Kanal eines Systems keinen gefahrbringenden Ausfall haben wird. Mißbrauch ist die in Kenntnis der Produktbestimmung absichtliche Zweckentfremdung. Muting ist das zeitlich begrenzte automatische Überbrücken der Schutzfunktion berührungslos wirkender Schutzeinrichtungen (BWS), das mit zusätzlicher Sensorik Personen und Gegenstände zu unterscheiden vermag. N Nachlauf ist der Weg eines Wirkorgans (Werkzeugs), der sich als Ergebnis von Steuerungsvorgängen, die z. B. bei einer Unterbrechung des Hubes bis zu seinem Stillstand ablaufen, einstellt. Normen, DIN EN Normen, sind in das deutsche Normenwerk übernommene harmonisierte europäische Normen, deren Regelungsumfang sich innerhalb der durch europäische Richtlinien erfaßten Bereiche bewegt und die dort vorgegebenen grundlegenden Anforderungen konkretisieren. Normen, europäische (EN), sind solche Normen, die CEN oder CENELEC für Industrie, Gewerbe und Handwerk erarbeiten. Normen, harmonisierte, sind solche Normen, die CEN oder CENELEC im Auftrag der Europäischen Kommission erarbeiten. Sie werden mit Angabe der Fundstelle im EG-Amtsblatt veröffentlicht. Erst danach bewirken sie eine Konformitätsvermutung.

R Redundanz ist die mehrfache Anordnung von Komponenten zur Erhöhung der Zuverlässigkeit mit der Zielsetzung, daß bei Ausfall oder Störung einer dieser Komponenten die Aufgabe durch die verbliebenen noch funktionsfähigen Komponenten weiterfort voll erfüllt werden. Restgefahren konnte der Hersteller auch bei Berücksichtigung des Standes der Technik vor dem Inverkehrbringen des Produkts nicht beseitigen. In der Betriebsanleitung muss er diese Restgefahren auflisten und auf deren mögliche Folgen hinweisen. Rezeptor ist ein Organ der Arbeitsperson, das zur Informationsaufnahme aus ihrer Umwelt oder ihrem Körper dient. Risiko ist die zu erwartende Schadenshäufigkeit und Schadensausmaß (gesundheitliche Beeinträchtigung oder Sachschaden) bei einer fest umrissenen Sachlage. Im Verbund mit der Gefährdungsanalyse ist es eine Wahrscheinlichkeitsaussage, hergeleitet aus der Kombination der Häufigkeit und des Schweregrades möglichen Verletzungen oder Gesundheitsschädigungen während einer Gefährdung und anwendbarer Schutzmöglichkeiten. Risiko, tolerierbares ist ein Risiko, das basierend auf den aktuellen gesellschaftlichen Wertvorstellungen in einen gegebenen Zusammenhang tragbar ist (DIN EN 61 508-4). Risikobewertung ist der umfassende Prozeß zur Ermittlung und Beurteilung des Risikos unter Nutzung aller verfügbarer Informationen. Bei der Beurteilung der Wahrscheinlichkeit des Schadenseintritts wird die Häufigkeit des räumlichen und zeitlichen Zusammentreffens mit den Gefahrenbereichen betrachtet. Bei der Beurteilung des Schadensausmaßes wird immer von der schwerstmöglichen Verletzung oder Gesundheitsschädigung, die überhaupt eintreten kann, ausgegangen. S

P Performance Level PL ist die Fähigkeit sicherheitsbezogener Teile, eine Sicherheitsfunktion unter vorhersehbaren Bedingungen auszuführen, um die erwartete Risikominderung zu erfüllen. Performance Level, erforderlicher PLr ist der PL, um die erforderliche Risikominderung für jede Sicherheitsfunktion zu erreichen. Produkt, sicheres, ist ein Produkt, von dem aufgrund der geltenden Rechtslage oder der vorgegebenen Sicherheitsanforderungen nur akzeptierte Gefährdungen ausgehen und Nutzer sich nur tolerierten Risiken aussetzen.

Schaden ist ein Nachteil durch Verletzung von Rechtsgütern aufgrund eines bestimmten technischen Vorgangs oder Zustands. Versicherungstechnisch läßt sich das Ausmaß nur materiell über einen Geldbetrag definieren, auch bei Körperschäden. Schaltmatte ist eine Schutzeinrichtung mit Annäherungsreaktion, die eine verformbare Fläche hat, deren Betreten ein Signal hervorruft, das zum Unterbrechen oder zum Umsteuern gefahrbringender Bewegungen führt. Schaltplatte ist eine Schutzeinrichtung mit Annäherungsreaktion, die eine formbeständige Fläche hat, deren Betreten ein Signal hervorruft, das zum das zum Unterbrechen oder zum Umsteuern gefahrbringender Bewegungen führt.

7 Schrittschaltung ist eine Steuereinrichtung, bei der eine einzelne Betätigung im Zusammenwirken mit der Steuerung der Maschine nur eine begrenzte Wegstrecke eines Maschinenteils erlaubt, (EN ISO 12 100-1). Schutzbereich ist der bewußt gestaltete räumliche und funktionelle Bereich einer Maschine, der Arbeitspersonen oder Dritte vor Gefahren schützt. Schutzeinrichtungen, berührungslos wirkende (BWS), sind Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion, bei denen Veränderungen von akustischen, optischen, elektromagnetischen oder anderen Feldern Schaltbefehle auslösen, die zum Unterbrechen oder zum Umsteuern gefahrbringender Bewegungen führen. Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion verhindern Gefährdungen, indem sie gefahrbringende Bewegungen unterbrechen oder umsteuern, sobald sich Personen mit ihren Körperteilen an Gefahrstellen bis zu einem definierten Sicherheitsabstand angenähert haben. Schutzeinrichtungen, ortsbindende verhindern Gefährdungen, indem sie Personen oder deren Körperteile während der gefahrbringenden Bewegung außerhalb der Gefahrstellen an sichere Orte binden, z. B. Hände an beide Befehlseinrichtungen einer Zweihandschaltung. Schutzeinrichtungen, trennende, sind materielle Barrieren, die in der Schutzstellung ein räumliches und zeitliches Zusammentreffen von Personen mit Gefahrstellen und Gefahrquellen verhindern. Sie können auch vor anderen Gefahren, z. B. durch Gefahrstoffe, Hitze, Lärm, Strahlung usw., schützen. Schutzmaßnahmen, technische sind Maßnahmen, bei denen Schutzeinrichtungen zur Anwendung kommen, um Personen vor Gefahren zu schützen, die durch inhärent sichere Konstruktion nicht in angemessener Weise beseitigt werden können, oder vor Risiken schützen, die dadurch nicht ausreichend vermindert werden können (EN ISO 12 100-1). Schutzziele sind formulierte sicherheitstechnische Forderungen und Vorgaben. Während des Konstruktionsprozesses müssen oft zusätzlich zu den ursprünglichen Schutzzielen der Aufgabenstellung noch weitere Teilziele zugefügt werden.

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Bewegung zum Stillstand kommt, bevor sich der Sicherheitsabstand überwinden werden läßt. Sicherheitsbezogenes Teil der Steuerung ist das Teil einer Steuerung, das auf Eingangssignale reagiert und sicherheitsbezogene Ausgangssignale erzeugt. Sicherheitsintegrität ist die Wahrscheinlichkeit, daß ein sicherheitsbezogenes System die geforderten Sicherheitsfunktionen unter festgelegten Bedingungen innerhalb eines festen Zeitraumes ordnungsgemäß ausführt (DIN EN 61 508-4). Sicherheits-Integritäts-Level (SIL) ist eine von vier diskreten Stufen zum Spezifizieren der Anforderung für die Sicherheitsintegrität der Sicherheitsfunktionen, die einem System zugeordnet werden (DIN EN 61 508-4). Sicherheitsreserve ist in einem System dann vorhanden, wenn ein sicherheitsrelevantes Subsystem noch über funktionsfähige Redundanzen verfügt. Sicherheitsschalter sind Grenztatster (Positionsschalter), die Ruhelagen, Wege und Winkel sicherheitsrelevanter Teile, z. B. trennender Schutzeinrichtungen, überwachen und in Steuersignale umwandeln. Stoff ist eine der drei allgemeinen Größen, auf die die Konstruktionslehre aufbaut. Dort wird Stoff als raumfüllende Materie aufgefaßt, die zum Zweck einer Funktionserfüllung gespeichert, geleitet (örtlich versetzt), umgeformt, übertragen, gewandelt und verknüpft wird. Struktur ist die Folge der systematischen und logischen Gliederung eines Gesamtsystems. Die Einzelteile des Gesamtsystems, die Untersysteme, stehen miteinander in gegenseitigen Beziehungen. Die Art und der Umfang der Beziehungen werden als Struktur bezeichnet. System ist innerhalb definierter Systemgrenzen die Menge aller mittelbar oder unmittelbar zusammenwirkenden Elemente und die Menge von Beziehungen, die zwischen diesen Elementen bestehen. Die Elemente sind meist über Ein- und Ausgangsgrößen miteinander verknüpft und können selbst als System aufgefasst werden.

Sicherheit ist eine immaterielle Eigenschaft des Produktes, die bewirkt, daß innerhalb vorgesehener Lebensdauer und festgelegter Betriebsbedingungen vom Produkt oder Verfahren keine Gefährdungen für Mensch und Umwelt bzw. keine höheren Risiken als das akzeptierte Restrisiko ausgehen. Sicherheit ist keine statische Größe sondern unterliegt zeit- und belastungsbedingten Schwankungen. Sie ist daher nur eine relative Aussage zu einem Zustand einer sehr geringen Schadenswahrscheinlichkeit, bezogen auf vorherigen Zustand oder vorheriges Niveau.

Systematik ist eine nach festgelegten Kriterien übersichtlich dargestellte Ordnung von Sachverhalten.

Sicherheit, inhärente, wohnt in einem System inne, wenn deterministische Gefährdungen konstruktiv vermieden werden und stochastische Gefährdungen durch fail-safe-Verhalten, das ohne Hilfsmittel aktiviert wird, beherrscht werden.

Tipptaster ist ein Schalter ohne Selbsthaltung. Er setzt Bewegungen von Maschinen(-teilen) in Gang und hält sie nur so lange aufrecht, wie er betätigt ist. Wird er losgelassen, geht er selbsttätig in die RuhePosition zurück, die Bewegungen werden sofort unterbrochen.

Sicherheitsabstand ist der zur Vermeidung von Gefährdungen notwendiger Mindestabstand zwischen einer verriegelten trennenden Schutzeinrichtung, einer berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung (BWS) oder Zweihandschaltung und der nächstliegenden Gefahrstelle. Er muß unter Berücksichtigung der Nachlaufzeit und der Greifgeschwindigkeit so bemessen sein, daß die gefahrbringende

T Tippbetrieb ermöglicht (gefahrbringende) Maschinenbewegungen nur während der Betätigung der zugehörigen Befehlseinrichtung (Tipptaster) und setzt sie nach dem Loslassen der Befehlseinrichtung unverzüglich still.

U Unfall ist ein ungeplantes und unkontrolliertes Freiwerden desktruktiver Energien in Anwesenheit von Opfern. Versicherungstechnisch ist er ein plötzlich auftretendes, von außen einwirkendes körperschädigendes Ereignis.

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Unfall, sekundärer, ist ein Unfall, der als Folge z. B. von Schreckreaktionen aufgrund vorerst nicht gefährlicher Handlungen oder eines vorerst nicht gefährlichen Geschehens zustande kommt. Unfallfolgen, (ir-) reversible, sind Folgen eines Unfalls, die weitgehend rückgängig gemacht werden können (z. B. Quetschungen, Knochenbrüche). Bei irreversiblen Folgen ist das nicht der Fall. Von besonderer rechtlicher Bedeutung sind irreversible Körperschäden (z. B. Amputationen, Lähmungen, Versteifungen) und Todesfolgen.

Watchdog ist eine zeitliche Programmlaufüberwachung in einer elektronischen/rechnergestützten Steuerung, bei der ein externes Bauelement in regelmäßigen Zeitabständen vom Mikrorechner Signale erwartet. Bleiben diese Signale aus, so hat der Watchdog über einen zweiten unabhängigen Abschaltpfad die Möglichkeit, eine sicherheitsgerichtete Reaktion einzuleiten. Wirkbereich des ist der räumliche und funktionelle Teil der Maschine, in dem die Arbeitsabläufe zur Be- und Verarbeitung oder Herstellung von Werkstücken, Werkstoffen und dergleichen ablaufen.

V Verfügbarkeit ist die Wahrscheinlichkeit, eine Betrachtungseinheit während einer fest umrissenen Betrachtungszeit (Betriebsdauer, Wartungsintervall) funktionsfähig vorzufinden. Verriegelung ist eine Einrichtung, die den Betrieb eines Systems nur unter bestimmten Bedingungen ermöglicht, wenn z. B. eine bewegliche trennende Schutzeinrichtung geöffnet wird.

Wirkbewegung ist eine Bewegung von Bauteilen oder Baugruppen, mit der ein physikalischer Effekt erzwungen oder ermöglicht wird. Wirkfläche ist die Fläche des Bauteil oder der Baugruppe, an der oder über die ein physikalischer Effekt erzwungen oder ermöglicht wird. Z

Versagen, menschliches ist eine Handlung oder Unterlassung, die zu einem unerwünschten Ereignis führt. Verwendung, bestimmungsgemäße, ergibt sich aus den Angaben des Herstellers, wofür die Maschine geeignet ist oder wofür sie von Konstruktion, Bau und Funktion her als üblich angesehen wird. Bestimmungsgemäße Verwendung umfaßt außerdem die in der technischen Dokumentation und in der Betriebsanleitung getroffenen sicherheitstechnischen Festlegungen, bei denen aber ein vernünftigerweise vorhersehbarer Mißbrauch (ausgehend von der allgemeiner Lebens- und Berufserfahrung) in Betracht gezogen werden muß. Vorfall ist ein unerwünschtes Ereignis ohne Personen- und/oder Sachschaden. W Wahrnehmungsbereich ist der bewußt räumlich und funktionell gestaltete Bereich der Maschine, aus dem Arbeitspersonen Informationen über den Zustand der Maschine oder des Prozesses entnehmen.

Zertifizierung ist eine dokumentierte Verwaltungsmaßnahme, die anzeigt, daß ein angemessenes Vertrauen besteht, daß ein ordnungsgemäß bezeichnetes Erzeugnis, Verfahren oder eine ordnungsgemäß bezeichnete Dienstleistung mit bestimmten Normen oder mit bestimmten anderen normativen Dokumenten übereinstimmt. Zuhaltung ist eine Einrichtung, die eine bewegliche trennende Schutzeinrichtung so lange zwangsläufig in ihrer Schutzstellung hält, bis alle gefahrbringenden Situationen beendet sind. Zuverlässigkeit ist die Wahrscheinlichkeit, daß innerhalb der vorgesehenen Betriebsdauer und unter festgelegten Betriebsbedingungen die vorgesehenen Eigenschaften eines Produktes vorhanden sind und die zugedachten Funktionen innerhalb vereinbarter Toleranzen erfüllt werden.

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Kapitel 1 Zitiertes Schrifttum [1.1] Stenzel, G.: Die Fingerschutzvorrichtungen für Tiegeldruckpressen, Dissertation TH Braunschweig, 1906 [1.2] Berufsgenossenschaft Druck und Papier (Hrsg.): 100 Jahre BG Druck und Papierverarbeitung, Wiesbaden, 1985 [1.3] Jeronim, G., Klindt, T. (Hrsg.): Marktüberwachung & Produktsicherheit-Rechtsfragen im europäischen Binnenmarkt, München: publish-industry Verlag GmbH, 2000 [1.4] Hesser, W., Czysz, H.-J., Lusebrink, W.: Stellung der Sicherheitstechnik im EDV-gestützten Konstruktionsprozeß, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1992 [1.5] Teherani, I.: Sicherheitstechnische Lösungskataloge; Entwicklung, Aufbau und Gebrauch, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1983 [1.6] Augustin, W.: Sicherheitstechnik und Konstruktionsmethodiken, Sicherheitsgerechtes Konstruieren, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1985 [1.7] Ewald, O.: Tabellarische Lösungssammlungen als Hilfsmittel für das methodische Konstruieren, Dissertation TH Darmstadt, 1974 [1.8] Roth, K.: Konstruieren mit Konstruktionskatalogen, Band 1, 2, 3, Berlin u. a.: Springer, 1996 [1.9] Ostermann, H.-J., von Locquenghien, D.: Wegweiser Maschinensicherheit, Köln, Bundesanzeiger Verlag, 2004 [1.10] Horstkotte, J.: CE-Kennzeichnung, Schwerpunkt Maschinenbau: der CE-Ratgeber für Kennzeichnungspflichtige, Feldkirchen: Franzis, 1997 [1.11] Reudenbach, R.: Sichere Maschinen in Europa, Teil 1: Europäische und nationale Rechtsgrundlagen, Maschinebau- und Metallberufsgenossenschaft (Hrsg.), Bochum: Verlag Technik & Information, 2000 [1.12] Eberhardt, O., Jedelhauser, R.: Die EU-Maschinenrichtlinie - Praktische Anleitung zur Anwendung, Renningen-Malmsheim: expert-Verlag, 2001 [1.13] Krause, W.: Gerätekonstruktion in Feinwerktechnik und Elektronik, München; Wien: Hanser, 2000

Ergänzendes Schrifttum Autorengemeinschaft: Arbeitsstätten Arbeitsstättenverordnung ArbStättV - und Arbeitsstätten-Richtlinie - ASR, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (Hrsg.), Bremerhaven: Wirtschaftsverlag, 1997 Autorengemeinschaft: Sicherheitstechnische Anforderungen an Maschinen gemäß GAB/TGL-Vorschriften, Geltendes Recht der ehemaligen DDR, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (Hrsg.), Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1992

Koller, R., Mannweiler, H. P.: Sicherheitsgerechtes Konstruieren mit Hilfe der elektronische Datenverarbeitung, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1983 Schneider, A.: Zertifizierung im Rahmen der CE-Kennzeichnung, Heidelberg: Hüthig, 2002

Kapitel 2 Zitiertes Schrifttum [2.1] N. N.: Maschinenrichtlinie (98/37/EWG) Richtlinie des Rates vom 14. Juni 1989 bzw. vom 22. Juni 1998 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Maschinen. Ab. 1 d. EG Nr. L 183 vom 29. 06. 1989, S. 9 [2.2] Kröger, U: Durchführung und Anwendung der Maschinenrichtlinie, Sonderausgabe 9/95 Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (Hrsg.), Dortmund, 1995 [2.3] Reudenbach, R.: Sichere Maschinen in Europa, Maschinebauund Metallberufsgenossenschaft (Hrsg.), Bochum: Verlag Technik & Information, 2000 [2.4] NA Maschinenbau des VDMA (Hrsg.): Sicherheitsnormen für Maschinen, Berlin: Beuth-Verlag, 1997 [2.5] Adams, F.: Absicherung von Maschinen vor gefahrbringenden Bewegungen, Elan Schaltelemente GmbH Wettenberg (Hrsg.), Gladenbach: Druckerei Kempkes, 1996 [2.6] Speck, J.: Erdbaumaschinen, Analyse der Gefährdungen, Perspektiven für die sicherheitstechnische Gestaltung, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Dortmund (Hrsg.), Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1997 [2.7] Barz, N.: EG-Niederspannungsrichtlinie: Erläuterungen der Richtlinie, ihre Umsetzung in deutsches Recht und Anwendungsfragen, Berlin; Offenbach: VDE-Verlag, 1997 [2.8] VDMA (Hrsg.): Positionspapier "Gebrauchte Maschinen Verkauf und Aufarbeitung" für gewerbliche Unternehmen in Bezug auf EG-Maschinenrichtlinie und Gerätesicherheitsgesetz, Frankfurt: 1998 [2.9] Autorengemeinschaft: Gerätesicherheitsgesetz 1993, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Dortmund (Hrsg.), Bremerhaven: Wirtschaftsverlag, 1993 [2.10] N.N.: Berufsgenossenschaftliches Regelwerk - BGVR Verzeichnis, Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften (Hrsg.), Sankt Augustin, 2004 [2.11] Klindt, T.: Das neue Geräte- und Produktsicherheitsgesetz, Neue Juristische Wochenschrift 57 (2004) 8, S. 465-471 [2.12] Johannknecht, A., Warlich, H.-J.: Maschinen in Europa, Wiesbaden: Universum Verlagsanstalt, 1998 [2.13] N.N.: BGH, Urteil vom 18. 5. 1999 -VI ZR 192/98 (Frankfurt a. M.): Zur Instruktionspflichtverletzung des Herstellers eines Papierreißwolf bezüglich der von außen nicht erkennbaren Gefahr einer Verletzung der Finger des Benutzers, NJW 1999, Heft 38, S. 2815/ 2817

422

8 Schrifttum

[2.14] N. N. : Pr odukthaftungsrichtlinie (83/374/EG) Richtlinie des Rates vom 25. Juli 1985 zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Haftung für fehlerhafte Produkte Abl. d. EG Nr. L 210 vom 07. 08. 1985, S. 29 [2.15] N. N.: Zwölfte Verordnung zur Durchführung des BundesImmissionsschutzgesetzes (Störfall-Verordnung) BGBl.1 1(1991), S. 891ff. [2.16] Koch, F.-A.: Ratgeber zur Produkthaftung, Planegg; München: WRS, Verl. Wirtschaft, Recht u. Steuern, 1990 [2.17] N. N.: Urteil des Bundesverfassungsgerichts 2BVL 8/77, Nr. 6, in der Sammlung der Entscheidungen des Bundesverfassungsgerichts ´BVFG´ Band 49, S. 89/147, Tübingen: J. C. B. Mohr (PaulSiebeck), 1979 [2.18] Belz, A.: Schadensersatz und Produkthaftung, Stuttgart; München; Hannover; Berlin; Weimar: Richard Boorberg Verlag, 1991 [2.19] N. N.: Urteil des Bundesgerichtshofs vom 27. 9. 1994 - VI RZ 150/93 (Karlsruhe) - NJW 1994

Ergänzendes Schrifttum Autorengemeinschaft: Wörterbuch Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz, Wiesbaden: Universum Verlagsanstalt, 2000 Boebel, E.: Zertifizierung nach den Vorschriften von UL und CSA, Berlin und Offenbach; VDE-VERLAG GMBH, 2001 Gutzmann, C., Kirchner, J.H., Wolberg, K.: Europäische Normen zur Ergonomie - Bestandaufnahme und Systematisierung, Sankt Augustin, VFA, 1996 IVSS (Hrsg.): Kauf einer sicheren Maschine - Praktischer Vorgang, Mannheim 1998 Jeromin, G., Klindt, T.: Marktüberwachung & Produktsicherheit Rechtsfragen im europäischen Binnenmarkt, München: publish-industry Verlag GmbH, 2000 Kamps, H.-H., Cebulla, W., Teufer, M., Blume, J.: Anwendung der Maschinenrichtlinie, Fragen und Antworten, Sonderausgabe Amtliche Mitteilungen der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Dortmund, 1999 Klindt, T., von Locquenghien, D., Ostermann, H.-J.: Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG), Köln: Bundesanzeiger Verlag, 2004 Kohling, A.: CE-Konformitätskennzeichnung, EMV-Richtlinie und EMV-Gesetz, Anforderungen an Hersteller und Auswirkungen auf Produkte, Erlangen, Publicis MCD Verlag, 1996 Krause, Zander.: Arbeitssicherheit. Handbuch für Unternehmungsleitung, Betriebsrat und Führungskräfte, Freiburg, Rudolf Haufe Verlag GmbH & Co KG, 2004 Mauge, M.: Machines et équipements de travail, Mise en conformité, INRS (Hrsg.), Paris, 1998 N. N.: Verzeichnis CEN-Sicherheitsnormen, Normenausschuß Maschinenbau im DIN (Hrsg.), Berlin: Beuth-Verlag, 1995 N. N.: Leitfaden für die Umsetzung der nach dem neuen Konzept und dem Gesamtkonzept verfaßten Richtlinien, Europäische Kommission (Hrsg.), Provided by EOTC-Info-Services, Nov. 1999, [email protected] N. N.: Die Rechtsvorschriften der Gemeinschaft für Maschinen Erläuterungen zu der Richtlinie 98/37/EG, Europäische Kommission (Hrsg.) Luxemburg: Amt für amtliche Veröffentlichungen der Europäischen Gemeinschaften, 1999 N. N.: Betriebswacht 2004, Datenjahrbuch der gewerblichen Berufsgenossenschaften, Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften (Hrsg.), Wiesbaden: Universum Verlagsanstalt, 2005 N. N.: Sicherheitsnormen für Maschinen, Berlin, Beuth, 1997 Sattler, E.: Produkthaftung und Risikominderung, München; Wien: Hanser 1995

Kapitel 3 Zitiertes Schrifttum [3.1] Rohmert, W.: Arbeitswissenschaft I, Vorlesungsskript, TU Darmstadt, 1994 [3.2] Biermann, H., Weißmantel, H.: Seniorengerechtes Konstruieren SENSI. Das Design seniorengerechter Geräte, Fortschr. - Ber. VDI Reihe 1 Nr. 247, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1995 [3.3] N. N.: Berufskrankheiten Verordnung BeKV in der Fassung von 1997 einschl. Anlage 1 (BK-Liste) [3.4] Roth, K.: Konstruieren mit Konstruktionskatalogen, Band 1, Berlin u. a.: Springer, 1996 [3.5] N. N.: Maschinenrichtlinie (98/37/EG) Richtlinie des Rates vom 14. Juni 1989 bzw. vom 22. Juni 1998 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Maschinen. Ab. 1 d. EG Nr. L 183 vom 29. 06. 1989, S. 9 [3.6] Seeger, H.: Design technischer Produkte, Programme und Systeme: Anforderungen, Lösungen und Bewertungen, Berlin u. a.: Springer, 1992 [3.7] Wittmann, K.: Die Entwicklung der Drehbank, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1960 [3.8] Jeník, P.: Ovladace (Bedienteile), VÚBP Praha (Forschungsinstitut für Arbeitssicherheit, Prag), (Hrsg.), Prag, 1969 [3.9] Schwertner, I.-R.: Systemtechnische Darstellung der Sicherheitsarbeit im Lebenszyklus von Maschinen und Anlagen, Köln: Verlag TÜV-Rheinland, 1983 [3.10] Viehrig, J., Rietschel-Meyen, E., Weber, G.: Montage und Demontage von Maschinen am Nutzungsort, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1993 [3.11] Welp, E. G., Schnauber, H., Lindemann, U., Reim, O.: Recyclingrerechtes Konstruieren, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1998

Firmenschriften /3.1/ Speedline Technologies GmbH, 63303 Dreieich, www.speelinetechnologies.com

Ergänzendes Schrifttum Babirat, D., Küchmeister, G., Nagel, K.: Körpermaße des Menschen, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1998 Bandera, J. E., Munzinger, W. F., Solf, J. J.: Auswahl und Gestaltung von ergonomisch richtigen Fußstellteilen, Systematik, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1989 Berufsgenossenschaft Druck und Papierverarbeitung (Hrsg.): Ergonomie in Druckereien und der papierverarbeitenden Industrie, Wiesbaden, 1996 Bücker, A.: Von der Gefahrenabwehr zur Risikovorsorge; Schrift zum Sozial- und Arbeitsrecht, Berlin: Dunker & Humboldt Verlag, 1996 Jahn, J., Stubben, W.: Gestaltung von Bedienungstheken, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (Hrsg.), Bremerhaven: Wirtschaftsverlag, 1995 Jenner, R.-D., Berger, G.: Arbeitsplätze und Körpermaße: Gestaltungsmethoden, Konstruktionshinweise, Beispiele, Köln: Verlag TÜV Rheinland Verlag,1986 Kroemer, K., Kroemer, H., Kroemer-Elbert K.: Ergonomics How to design for ease and efficiency, New Jersey: Prentice-Hall, 2001

8 Schrifttum Luczak, H.: Arbeitswissenschaft, Berlin u. a.: Springer, 1998 Neudörfer, A.: Anzeiger und Bedienteile, Gesetzmäßigkeiten und systematische Lösungssammlungen, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1981 Sachs, S., Teichert, H.-J., Rentsch, M.: Ergonomische Gestaltung mobiler Maschinen: Handbuch für Konstrukteure, Planer, Ergonomen, Designer und Sicherheitsfachkräfte, Landsberg: ecomed, 1993 Rohmert, W., Berg, K., Bruder, R., Schaub, K.: Kräfteatlas Teil 1 und 2, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1994 Rüschenschmidt, Reidt, Rentel: Ergonomie im Arbeitsschutz, Bochum: Verlag Technik & Information, 2000 Zühlke, D., Röse, K.: Menschengerechte Bedienung technischer Geräte, VDI Berichte 1498, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1999

Kapitel 4 Zitiertes Schrifttum [4.1] DUDEN: Das große Wörterbuch der deutschen Sprache, Mannheim, Wien, Zürich: Bibliographisches Institut, 1979 [4.2] Birkhofer, H.: Produktentwicklung I u. II, Vorlesungsskript, TU Darmstadt, 1999 [4.3] Maier, G.: Technik mit System, Leinfelden-Echterdingen: DRW-Verlag, 1993 [4.4] Preuße, C.: ISO 11 161 - Industrielle Automatisierungssysteme - Sicherheit integrierter Fertigungssysteme - Grundvoraussetzung - Fakten und Gedanken zur Umsetzung in das Europäische Normenwerk. in MRL-News, Elan Schaltelemente GmbH & Co. KG (Hrsg.), Gladenbach: Druckerei Kempes, 2004 [4.5] Wasserzieher, E.: Woher? Ableitendes Wörterbuch der deutschen Sprache, Bonn: Ferdinands Dümmler´s Verlag, 1974 [4.6] Bernstein, P. L.: Wider die Götter: Die Geschichte des Risikos und Riskmanagement von der Antike bis heute, München: GerlingAkad.-Verlag, 1997 [4.7] Pahl, G., Beitz, W.: Konstruktionslehre, 4. Auflage, Berlin u. a.: Springer-Verlag, 1998 [4.8] Kieback, D.: Unfälle durch elektrischen Strom - Entwicklung und Schwerpunkte, 8. Vortragsveranstaltung Elektrotechnik, Nürnberg 1995, Berufsgenossenschaft der Feinmechanik und Elektrotechnik (Hrsg.), Köln 1995 [4.9] N. N.: BG-Statistik für die Praxis 2001, Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften (Hrsg.), Sankt Augustin, 2002 [4.10] Hoyos Graf, C.: Occupational safety: Progress in understanding the basis aspects of safe and unsafe behaviour. Applied Psychology: An International Review 44 (1995) 233/250 [4.11] Reinert, D.: Risikobezogene Auswahl von Steuerungen, Informations- und Arbeitsblatt 320 100 in BIA-Handbuch, Bielefeld: Erich Schmidt Verlag, 2004 [4.12 ]Johannknecht, A., Warlich, H.-J.: Maschinen in Europa, Wiesbaden: Universum Verlagsanstalt, 1996 [4.13] Meyna, A.: Grundlagen von Sicherheitsanalyse-verfahren, in Peters, O., H., Meyna, A.: Handbuch der Sicherheitstechnik, Band 1, München; Wien: Hanser, 1985 [4.14] Weidemann, J.: Leichtbau, Band 2: Konstruktion, Berlin u. a.: Springer, 1996 [4.15] Meffert, K.: Klassifikation von Risiken beim Versagen von Steuerungen, Erläuterungen zur DIN V 19 250, Informations- und Arbeitsblatt 320 100 in BIA-Handbuch, Bielefeld: Erich Schmidt Verlag, 1996 [4.16] Lewandowski, K.: Instandhaltungsgerechte Konstruktion, Köln: Verlag TÜV- Rheinland, 1995 [4.17] Utzelmann, H. D.: Sicherheit beim Umgang mit der Technik: Wege zur Verringerung menschlichen Fehlverhaltens, Köln: Verlag TÜV-Rheinland:, 1987

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[4.18] Berufsgenossenschaft Druck und Papierverarbeitung (Hrsg.): Sicherheitsgerechtes Konstruieren von Druck- und Papierverarbeitenden Maschinen, Wiesbaden, 1999 [4.19] Defren, W.: Strategien bei der Risikoanalyse im Maschinenbau, S. I. S, 1995 Heft 1 S. 6/11 [4.20] Adams, F.: Absicherung von Maschinen vor gefahrbringenden Bewegungen, Elan Schaltelemente GmbH Wettenberg (Hrsg.), Gladenbach: Druckerei Kempkes, 1996 [4.21] Lux, R.: Risikobeurteilung automatisierter Fertigungsanlagen, Monographie 11. Vortragsveranstaltung Elektrotechnik der BGFE, Nürnberg (2002); S 103-110 [4.22] Nicolaisen, P.: Entwicklung von Planungshilfsmitteln für Arbeitsschutzaspekte in automatisierten Produktionssystemen, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1992 [4.23] Reudenbach, R.: Sichere Maschinen in Europa, Teil 3: Gefahrenanalyse gemäß EG-Maschinenrichtlinie; Bochum: Verlag Technik & Information, 2003 [4.24] Reason, J.: Menschliches Versagen: Psychologische Risikofaktoren und moderne Technologien, Heidelberg: Spektrum, Akad. Verlag, 1994 [4.25] Miesenbach, J.: Unfälle trotz Schutzeinrichtungen. Fehler der Benutzer oder Fehler der Planer?, MRL-News, Ausgabe 03/07/ 97, Elan Schaltelemente (Hrsg.), Wettenberg, 1997 [4.26] Dörner, D.: Die Logik des Mißlingens, Reinbek bei Hamburg: Rowohlt Taschenbuch Verlag, 2000 [4.27] Bubb, H.: Menschliche Zuverlässigkeit, Landsberg: ecomed, 1992 [4.28] Schmidtke, H.: Menschliche Leistung im Kernkraftwerk, Jahrestagung Kerntechnik '99 des Deutschen Atomforums e.V., 18. - 20. 05. 1999, Karlsruhe [4.29] Dhilon, B. S.: Zuverlässigkeitstechnik - Einfluß des Menschen, Weinheim: VCH Verlagsgesellschaft, 1988 [4.30] Klix, F.: Information und Verhalten, Bern; Stuttgart; Wien: Huber, 1971 [4.31] Fritze, A.: Neue Erkenntnisse zu Unfällen mit Tischkreissägen, Zeitschrift für Rechtsmedizin 85 (1980) S. 111/126 [4.32] Cízek, K.: Bezpecnostní úroven stroju a zarízení (Sicherheitsniveau von Maschinen und Einrichtungen), Prag: Verlag Práce, 1985 [4.33] Renz, H., Kreichgauer, H.: Langzeiteinflüsse als Ausfallursachen elektronischer Bauteile, Der Maschinenschaden 62 (1989), 3 S. 97/124 [4.34] Autorengemeinschaft: Technische Zuverlässigkeit: Problematik, mathematische Grundlagen, Untersuchungsmethoden, Anwendungen, Messerschmitt - Bölkow - Blohm GmbH (Hrsg.): Berlin u. a.: Springer, 1986 [4.35] Bertsche, B., Lechner, G.: Zuverlässigkeit im Maschinenbau, Berlin u. a.: Springer, 1999 [4.36] Moubbray, J.: RCM - Die hohe Schule der Zuverlässigkeit von Produkten und Systemen, Landsberg: moderne industrie, 1996 [4.37] Krause, W.: Gerätekonstruktion in Feinwerktechnik und Elektronik, München; Wien: Hanser, 2000 [4.38] Nowlan, F. S., Heap, H.: Reliability-centered Maintenance, Springfield, 1978, National Technical Information Service, US Departement of Commerce [4.39] Schmidt, E.: Sicherheit und Zuverlässigkeit aus konstruktiver Sicht, Dissertation TU Darmstadt, 1981 [4.40] Autorengemeinschaft: Ermittlung gefährdungsbezogener Arbeitsschutzmaßnahmen im Betrieb, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1997 [4.41] Fischer, H., Weißgerber, B.: Sicheres Begehen von Treppen - ergonomische, psychologische und technische Aspekte, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 2000

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8 Schrifttum

[4.42] Schenk, H., Kaulbars, U., Meierdiercks, R.-C., Selge, K.: Stolper-, Rutsch- und Sturzunfälle in Klein- und Mittelbetrieben der Fleischwirtschaft - Präventionsmaßnahmen, Messverfahren, Ursachenanalyse, BIA-Report 2/2000, Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften (Hrsg.), Sankt Augustin, 2000 [4.43] Lehmann, W. R.: Arbeitssicherheit an Drehmaschinen, München; Wien: Hanser, 1989. [4.44] Ising, M., Spur, G.: Dimensionierung und Gestaltung trennender Schutzeinrichtungen, Abschlußbericht der Phase I des Forschungsvorhabens Nr. VDW 0209, Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken. V. Frankfurt (Hrsg.), 1997 [4.45] Weck, M., Mayrose, H.-G.: Sichere Nachrüstung konventioneller Werkzeugmaschinen für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1987 [4.46] Würz, T.: Sicherheit schnelldrehender Fräswerkzeuge, Dissertation TU Darmstadt, 1999 [4.47] Buchheister, N.: Neue Erkenntnisse über die Gefahren durch rotierende Wellen, Die Berufsgenossenschaft (1971) 8 S. 283/289 [4.48] Vorrath, B.-J., Lang, K.-H., Tismer, S.: Untersuchungen typischer Unfallgefährdungen durch rotierende Maschinen, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 2001 [4.49] Weber, K.-H.: Grundlagen des Bandwalzens, Leipzig: VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1973 [4.50] Mills, K., Morton, R., Page, G.: Farbatlas der Unfall- und Notfallmedizin, Berlin u. a.: Springer, 1987 [4.51] Boehnke, J.: Behandlung und Behandlungsergebnisse der Walzenquetschverletzungen an den oberen Extremitäten, Dissertation Universität Gießen, 1995 [4.52] Möhler, E.: Der Einfluß des Ingenieurs auf den Arbeitsschutz, Berlin: Verlag Tribüne, 1971

Ergänzendes Schrifttum Autorengemeinschaft: VDE-Fachbericht 32: ´Sicherheitsgerechtes Verhalten´, Berlin: VDE-Verlag, 1980 Autorengemeinschaft: Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz, Wiesbaden: Universum Verlagsanstalt, 1993 Autorengemeinschaft: Tagungsbericht ´Erkennen und Beurteilen von Gefährdungen bei der Arbeit´, BAU (Hrsg.), Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1993 Autorengemeinschaft: Gefahrenermittlung - Gefahrenbewertung, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (Hrsg.), Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1997 Autorengemeinschaft: Tagungsbericht ´Instandhaltung von Maschinen, Geräten und maschinentechnischen Ausrüstungen sowie Gebäuden und baulichen Anlagen´, BAU (Hrsg.), Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 2000 Berufsgenossenschaft der chemischen Industrie (Hrsg.): Maschinen der chemischen Industrie, Heidelberg, 1994 Böhnert, R.: Bauteil- und Anlagensicherheit, Würzburg: Vogel, 1992 Bollier, M., Meyer, F.: Methode SUVA zur Risikobeurteilung von technischen Einrichtungen und Geräten, Luzern; SUVA-Eigenverlag, 2001 Cube, F. von: Gefährliche Sicherheit: die Verhaltensbiologie des Risikos, Stuttgart; Leipzig; Hirzel: 1995 Driedger, G.: Die sicherheitstechnische Bewertung von MenschMaschine-Systemen, Fortschr.-Ber. VDI-Z, Reihe 1, Nr. 113, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1984 Hawkins, F. H.: Human Factors in Flight, Vermont: Gower Publishing Company, 1989 Herfet, U., Seeger, O.: Sicherheitsgerechte Arbeitsplanung, Arbeitgeberverband der Metall- und Elektroindustrie Köln (Hrsg.), 1994

Hohe, G., Matz, F.: Elektrische Sicherheit: Einführung in Schadensrisiken, Schutzkonzepte und sicherheitstechnische Regelwerke, Berlin; Offenbach: VDE-Verlag, 1999 IVSS (Hrsg.): Methode zur Risikoanalyse an verschiedenen Typen von Maschinen mit Walzen, Mannheim, 1985 IVSS (Hrsg.): "Bewerten Sie selbst Ihr Unfallrisiko" Beurteilung des Risikos am Arbeitsplatz, Mannheim 2000 IVSS (Hrsg.): Gefahrenermittlung - Gefahrenbeurteilung, Praxisbewährte systematische Methoden, Mannheim 1997 IVSS: (Hrsg.): Das PAAG-Verfahren, Methodik, Anwendung, Beispiele, Mannheim 2000 Janousek, V., Navrátil, V., Filip, J.: Technická kriteria a pozadavky bezpecnosti práce pro vývoj nových stationárních stroju (Technische Kriterien und Forderungen der Arbeitssicherheit an die Entwicklung neuer stationärer Maschinen), VÚBP Praha (Forschungsinstitut für Arbeitssicherheit, Prag), (Hrsg.), Prag, 1986 Köchel, P.: Zuverlässigkeit technischer Systeme, Thun; Frankfurt: Verlag Harri Deutsch, 1983 Kuhlmann, A.: Einführung in die Sicherheitswissenschaft, Köln: Verlag TÜV-Rheinland, 1995 Lehder, G., Kraus, E., Storm, P.: Arbeitsstätten, Berlin: Verlag Tribüne, 1987 Lohse, K.: Eine Konstruktionsumgebung zum integriertem Gestalten und Berechnen von Kalandern, VDI-Fortschrittberichte, Reihe 3, Nr. 599, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1999 Novák, M., Faber, J., Votruba, Z.: Problems of Reliability in Interactions between Human Subjects and Artificial Systems, Academy of Sciences of the Chech Republic, Prague: 2004 Norman, D.: Dinge des Alltags, Frankfurt/Main; New York: Campus-Verlag, 1989 Palecek, M.: Identifikace a hodnocení risik (Identifizierung und Bewertung von Risiken), VÚBP, Prag 1998 Peters, O., Meyna, A.: Handbuch der Sicherheitstechnik Band 1, München; Wien: Hanser, 1985 Ruppert, F., Hirsch, C., Waldherr, B.: Wahrnehmen und Erkennen von Gefahren am Arbeitsplatz, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1985 Sasse, F.: Quetschstellen - Arbeitsgrundlage für die Normung, Sankt Augustin: VFA, 1996 Sauer, G.: Walzen, Vorlesungsskript, TU Darmstadt, o. J. Schulz, E., Hagen, U.: Instandhaltungsgerechtes Konstruieren von Fertigungseinrichtungen, Berlin: Beuth-Verlag, 1978 Spanner, B.: Einfluß der Kompatibilität von Stellteilen auf die menschliche Zuverlässigkeit, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1993 Sutter, E.: Schutz vor optischer Strahlung, Berlin und Offenbach: VDE-VVERLAG GMBH, 2002 Texier, J.: Review of 62 risk analysis methodologies of industrial plants, Journal of Loss Prevention in Process Industries 15 (2002) S. 291-303 Firmenschriften/Hersteller /4.1/ ibf, A-6682 Vils, www.ibf.at-com /4.2/ WEKA MEDIA GmbH & Co.KG, 86438 Kissing, www.weka.de

Kapitel 5 Zitiertes Schrifttum [5.1] Birkhofer, H.: Produktentwicklung I u. II, Vorlesungsumdruck, TU Darmstadt, 1999

8 Schrifttum [5.2] Bussenius, S.: Untersuchungen zur Gewährleistung der Sicherheit von Chemieanlagen, Dissertation, Technische Hochschule Magdeburg, 1978 [5.3] Nicolaisen, P.: Entwicklung von Planungshilfen für Arbeitsschutzaspekte in automatisierten Produktionssystemen, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1992 [5.4] Pahl, G., Beitz, W.: Konstruktionslehre, 4. Auflage, Berlin u. a.: Springer-Verlag, 1998 [5.5] Mooren, A. L. van der: Instandhaltungsgerechtes Konstruieren und Projektieren, Berlin u. a.: Springer, 1991 [5.6] Strnad, H., Vorath, B.-J.: Sicherheitsgerechtes Konstruieren, Köln: Verlag TÜV- Rheinland, 1991 [5.7] Mewes, D.: Sicherheitsbeiwerte mechanisch beanspruchter Teile, Informations- und Arbeitsblatt 320 210 in BIA-Handbuch, Bielefeld: Erich Schmidt Verlag, 1996 [5.8] Mewes, D.: Sprödbruchsicherheit von Bauteilen und technischen Arbeitsmitteln, Informations- und Arbeitsblatt 320 220 in BIAHandbuch, Bielefeld: Erich Schmidt Verlag, 1996 [5.9] Mewes, D.: Ermüdungsbruchsicherheit von Bauteilen und technischen Arbeitsmitteln, Informations- und Arbeitsblatt 320 225 in BIA-Handbuch, Bielefeld: Erich Schmidt Verlag, 1996 [5.10] Weigand, M.: Untersuchung der Beanspruchung von Paßfederverbindungen bei umlaufender Biegebelastung, Dissertation TU Darmstadt, 1991 [5.11] Renneisen, A.: Untersuchungen zur Beanspruchung von Paßfederverbindungen unter überlagerter Biege- und Torsionsbelastung, Dissertation TU Darmstadt, 1992 [5.12] Oldendorf, U.: Lastübertragungsmechanismen und Dauerhaltbarkeit von Paßfederverbindungen, Aachen: Shaker, 1999 [5.13] Pahl, G.: Sicherheit maschineller Einrichtungen, in Peters, O. H., Meyna, A.: Handbuch der Sicherheitstechnik, Band 1, München; Wien: Hanser, 1985 [5.14] Gorgs, K.-J., Kleinbreuer, W.: Sicherheitstechnische Anforderungen und Hinweise zur Unfallverhütung bei Hydraulik-Schlauchleitungen, Informations- und Arbeitsblatt 320 235 in BIA-Handbuch, Bielefeld: Erich Schmidt Verlag, 1996 [5.15] Greiner, H.: Entwicklung der Schutzartbezeichnung von der nationalen zur internationalen Norm, in Wessel., A. H. (Hrsg.): "Sicherheit und Normung, 100 Jahre VDE-Normumgswerk", Berlin; Offenbach, VDE-Verlag, 1994 [5.16] Liedtke, H., Meinicke, R., Volkmar, E.: Unfallverhütung an Pressen, Berlin: Erich Schmidt Verlag, 1993 [5.17] Montenegro, S.: Sichere und fehlertolerante Steuerungen, München; Wien: Hanser, 1999 [5.18] Meyna, A.: Einführung in die Sicherheitstheorie, München; Wien: Hanser, 1982 [5.19] Steinhorst, W.: Sicherheitstechnische Systeme, Braunschweig; Wiesbaden: Vieweg Verlag, 1999 [5.20] Defren, W., Wickert, K.: Sicherheit für Maschinen- und Anlagenbau, Schmersal GmbH Wuppertal, (Hrsg.), Ratingen: Druckerei und Verlag von Ameln, 1996, 2000 [5.21] Kreutzkampf, F., Börner, F.: Sicherheitsbauteile -Arbeitsgrundlagen für die Normung, Sankt Augustin, VFA, 1996 [5.22] Kleinbreuer, W., Kreutzkampf, F., Meffert, K, Reinert, D.: Kategorien für sicherheitsbezogene Steuerungen nach EN 954, BIA-Report 6/97, Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften (Hrsg.), Sankt Augustin, 1997 [5.23] Palmgren, A.: Die Lebensdauer von Kugellagern, VDIZeitschrift 58, 1924 S.339/341 [5.24] Michelis, J.: Explosionsschutz im Bergbau unter Tage, Essen: Verlag Glückauf GmbH, 1998 [5.25] Paland, E.-G.: Technisches Taschenbuch, 7. veränderter Nachdruck, INA-Schaeffler KG (Hrsg.), Herzogenaurach, 2001

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[5.26] Smith, J. D., Simpson, K. G. L.: Functional Safety, Oxford: Butterworth-Heinemann, 2001 [5.27] Gräf, W.: Maschinensicherheit auf der Grundlage der europäischen Sicherheitsnormen, 3. Auflage, Heidelberg: Hüthig, 2004 [5.28] Hauke, M., Schäfer, M.: Anforderungen an sichere Steuerungen nach der neuen EN 954-1, Technische Überwachung TÜ 44 (2003), S. 19/23 [5.29] Military Handbook: Reliability Prediction of Electronic Equipment, MIL HDBK-217F, Philadelphia, 1995 [5.30] Krämer, H.: Sicherheitstechnik, Ulm: Universitätsverlag, 1996 [5.31] Hohmann, K.: Methodisches Konstruieren, Essen: Verlag W. Giradet, 1977 [5.32] Mattli, K., Schaffner, H.: Walzen, Unfallgefahren, Schutzziele und Lösungen, Luzern, Schweizer Unfallversicherungsanstalt (SUVA), 1993 [5.33] Flügel, B., Greil, H., Sommer, K.: Anthropologischer Atlas, Frankfurt/M: Edition Wötzel, 1986 [5.34] Kloß, G.: Messung von Schließkräften, Verfahren und Anwendung, Informations- und Arbeitsblatt 310 310 in BIA-Handbuch, Bielefeld: Erich Schmidt Verlag, 1996 [5.35] Mewes, D.: Schutz gegen mechanische Gefährdungen, Messung und Bewertung von Quetschkräften, BIA-Report 3/94, Maschinen- und Gerätesicherheit, Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften (Hrsg.), Sankt Augustin, 1994 [5.36] Löw, R., Rieg, F.: Kraftbegrenzer - neues Maschinenelement zur Absicherung hochbelasteter Linearantriebe, Antriebstechnik, 28 (1989) 4, S.26/29 [5.37] Nicolaisen, P., Erben, B.: Sicherheitseinrichtungen für automatisierte Fertigungssysteme, München; Wien: Hanser, 1993 [5.38] Möhler, E.: Der Einfluß des Ingenieurs auf den Arbeitsschutz, Berlin: Verlag Tribüne, 1971 [5.39] Mayer, E.: Das Schutzsystem, ein Element der mittelbaren Sicherheitstechnik aus kybernetischer und systemtheoretischer Sicht, Dissertation TU Darmstadt, 1975 [5.40] Sauerteig, H.: Fortschrittlicher Maschinenschutz, München: Ott Verlag, 1964 [5.41] Lux, R.: Automatisierte Fertigungssysteme - Gefährdungsbeurteilung und Auswahl von Sicherheitsmaßnahmen, Die Brücke 2000, Heft 6, S. 11/17 [5.42] Vollmer, T., Schaeckenbach, T., Raith, A.: HSC-Werkzeugmaschinen in der betrieblichen Praxis, Kassel: Verlag Institut für Arbeitswissenschaft, 1999 [5.43] Schulz, H.: Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, München; Wien: Hanser, 1996 [5.44] Frank, H., Warlich, H.-J.: Festigkeitsuntersuchungen an Schutztüren für Drehmaschinen, BIA-Report 3/94, Maschinen- und Gerätesicherheit, Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften (Hrsg.), Sankt Augustin, 1994 [5.45] Bold, J.: Abschlußbericht zur Phase II des Forschungsvorhabens "Dimensionierung und Gestaltung trennender Schutzeinrichtungen", TU Berlin, IWF, 1999 [5.46] Spur, G., Bold, J.: Maschinenkapselungen für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, Kassel: Verlag Institut für Arbeitswissenschaft, 1999 [5.47] Speck, J.: Europäische Sicherheitsvorschriften für den Bau und Betrieb von Erdbaumaschinen, Tiefbau-Berufsgenossenschaft, München, 1997 [5.48] Dörner, G.: "Sicherheitstechnik" in Handbuch der Printmedien: Technologie und Produktionsverfahren, Kipphan (Hrsg.): Berlin, Heidelberg: Springer, 2000 [5.49] N.N.: Charakteristische Merkmale 090: Schwingungsdämpfendes Verbundband und Verbundblech, Stahl-Informations-Zentrum (Hrsg.), Düsseldorf, 1996

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8 Schrifttum

[5.50] Roth, K.: Konstruieren mit Konstruktionskatalogen: Systematisierung und zweckmäßige Aufbereitung technischer Sachverhalte für das methodische Konstruieren, Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 1982 [5.51] Notzon, W.: Maschinenzugang bei laufender Spindel - Praxisbeispiel zur Verbesserung der Prozeßbeherrschung, Tagungsband Innovation bei der HSC-Technologie und Arbeitsschutz, Kassel: Verlag Institut für Arbeitswissenschaft, 1997 [5.52] Reudenbach, R.: Sichere Maschinen in Europa, Teil 2: Herstellung und Benutzung richtlinienkonformer Maschinen; Bochum: Verlag Technik & Information, 2000 [5.53] Nabohiro, M., Miyauchi, K., Fukui, T. Sekino, Y.: The international-Standard Complied 3-Position Enabling Switch Developed Based on Ergonomics and its Application, IDEC REVIEW 2002, Vol. 18, No.1, S. 47 - 56 [5.54] Ono, K., Takayuki, M., Shimizu, T., Nishiki, T., Fujita, T.: Applications of mobile pendant for control systems pursuing improvement of safety, IDEC REVIEW 2002, Vol. 18, No.1, S. 71 - 74 [5.55] Adams, F.: Absicherung von Maschinen vor gefahrbringenden Bewegungen, Elan Schaltelemente GmbH Wettenberg (Hrsg.), Gladenbach: Druckerei Kempkes, 1996 [5.56] Berufsgenossenschaft Druck und Papierverarbeitung (Hrsg.): Sicherheitsgerechtes Konstruieren von Druck- und Papierverarbeitenden Maschinen, Wiesbaden, 1999 [5.57] Autorengemeinschaft: Safety Integrated: Das Sicherheitsprogramm für die Industrien der Welt: Aplikations-Handbuch, Druckschrift der Firma Siemens AG, Erlangen, 2000 [5.58] Autorengemeinschaft: Tastender Laser Scanner PLS, Druckschrift der Firma SICK AG, Waldkirch, 1998 [5.59] Stürck, P.: Sicherheitszeichen, Reihe Sicherheit für Sie, Heft 4, Wiesbaden: Universum Verlagsanstalt, 1996 [5.60] Bresnahan, T. F., Lhotka, D. C., Winchell, H.: The Sign Maze, Approaches to the Developement of Signs, Labels, Markings and Instruction Manuals, American Society of Safety Engineers, 1993 [5.61] N.N.: BGH, Urteil vom 18. 5. 1999 -VI ZR 192/98 (Frankfurt a. M.): Zur Instruktionspflichtverletzung des Herstellers eines Papierreißwolf bezüglich der von außen nicht erkennbaren Gefahr einer Verletzung der Finger des Benutzers, NJW 1999, Heft 38, S. 2815/ 2817 [5.62] N. N.: Optische und akustische Warn- und Notsignale, Druckschrift der Otto Pfannenberg GmbH, Hamburg, o. J. [5.63] Guski, R., Malter, B.: Gestaltung von Gefahrensignalen, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (Hrsg.), Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 2001

Ergänzendes Schrifttum Alunovic, M., Kreutz, E. W.: Abschirmungen an Laserarbeitsplätzen, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (Hrsg.), Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1996 Autorengemeischaft: Arbeitsschutz in flexiblen automatisierten Produktionssystemen, Stuttgart, Ministerium für Arbeit, Gesundheit, Familie und Frauen Baden-Württemberg, 1992 Autorengemeinschaft: Concevoir une machine sùre, INRS (Hrsg.), Paris, 1994 Autorengemeischaft: Instandhaltung. Sicherheit und Gesundheitsschutz, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1999 Autorengemeischaft: Arbeitsschutz im Betrieb braucht sichere Produkte, Schriftenreihe der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Tb 132, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 2003 Autorengemeischaft: Safety & Automatisation, CEDES AG, CH7302 Landquart (Hrsg.), Landquart, 2002

Baier, H.: Schnellkupplungssysteme, Landsberg: verlag moderne industrie, 1994 Behrens, H., Janßen, W.: Funktionsuntersuchungen an UltraschallRangier-Warneinrichtungen, Schriftenreihe der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Fb 999, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 2003 Berufsgenossenschaft Druck und Pappierverarbeitung (Hrsg.): Sichwerheitsgrechtes Konstruieren von Druck- und Papierverarbeitungsmaschinen, Elektrische Ausrüstung und Steuerungen, Wiesbaden, 2004 Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit (BIA), Sankt Augustin (Hrsg.): BIA-Handbuch Band 1, 2, 3 Berlin; Bielefeld: Erich Schmidt Verlag, 1996 Bullack, H.-J.: Berechnung von Sicherheitseinrichtungen, Würzburg: Vogel Buchverlag, 2004 Bundesverband der landwirtschaftlichen Berufsgenossenschaften (Hrsg).: Merkblatt Arbeitssicherheit: Schutzgitter für Anbauwinden, Kassel, 1986 Christoffel, Ch.: Werkzeugüberwachung beim Bohren und Fräsen, Dissertation RWTH Aachen, 1984 Defren, W., Kreutzkampf, F. (Hrsg.): Personenschutz in der Praxis, Druckerei und Verlag H. von Ameln, 2001 ELAN (Hrsg.): Verriegelungseinrichtungen mit und ohne Zuhaltung, Wettenberg 2004 Gerlach, A.: Theoretisches Konzept einer einkanaligen speicherprogrammierbaren Steuerung für Sicherheitsschaltungen in Fördermaschinensteuerungen, Fortschritts- Bericht VDI-Reihe 8, Nr. 208, Düsseldorf: VDI-Verlag, 1990 Gniza, E.: Zur Theorie der Wege der Unfallverhütung. Arbeitsökonomik und Arbeitsschutz 1 (1957) 1, S. 62 - 67 Gonzales, P., B.: Störungssuche (Fehlerortung) oder Instandhaltung bei beweglichen Teilen - Gefahr oder Schutz?, Der Maschinenschaden 57 (1984) 5, S. 158 - 163 Hahn, H., P.: Technische Dokumentation leichtgemacht, München; Wien: Hanser, 1996 Hartung, P.: Prüfpflichtige Betriebsmittel, Wiesbaden: Universum Verlagsanstalt, 1998 Heyder, P., Gohlke, K., Panten, D.: Elektrische Ausrüstung von Maschinen, Berlin; Offenbach: VDE-Verlag, 1999 Holz-Berufsgenossenschaft (Hrsg.): Sicherer Umgang mit Holzbearbeitungsmaschinen, München, o. J. Huschke, R., Reinecke, T.: Lichtschranken - Technik und Anwendungen, Landsberg: verlag moderne industrie, 2000 IVSS (Hrsg.): Regeln über Bau und Anwendung berührungslos wirkender Schutzeinrichtungen, Mannheim, 1981 IVSS (Hrsg.): Regeln über Zweihandschalteinrichtungen, Mannheim, 1981 IVSS (Hrsg.): Schalteinrichtungen für die Sicherheit der an der Maschine tätigen Personen, Mannheim, 1993 Kluft, W.: Werkzeugüberwachungssysteme für die Drehbearbeitung, Dissertation RWTH Aachen, 1983 Langbein, R.: Maßnahmen zur Steigerung der Sicherheit an Hochgeschwindigkeitsschleifmaschinen, Dissertation RWTH Aachen, 1976 Lehder, G., Kraus, E., Storm, P.: Arbeitsstätten, Berlin: Verlag Tribüne, 1987 Lehder, G., Skiba, R.: Taschenbuch Betriebliche Sicherheitstechnik, Bielefeld: Erich Schmidt, 2001 Lehder, G., Uhlig, D.: Betriebstättenplanung: Grundlagen, Methoden und Inhalte unter besonderer Berücksichtigung des Arbeitsschutzes, Filderstadt: Weinmann, 1998 Schweizer, H. H. (Chefred.): Lexikon der Elektrowerkzeuge, 5. Auflage, Bosch (Hrsg.), Stuttgart: 2001 Muscat, M., F., David, M., A.: Schémas électriques des maschines industrielles et sécurité, INRS (Hrsg.), Paris, 1993

8 Schrifttum N. N.: Sichere Maschinen mit optoelektronischen Schutzeinrichtungen, Sick AG Sicherheitstechnik (Hrsg.), Waldkirch, 1997 N. N.: Die neue VBG 125: Kennzeichnen Sie richtig, Fachgemeinschaft Sicherheitskennzeichen (Hrsg.), Düsseldorf, 1995 N. N.: Schalt- und Anwendungsbuch, Wuppertal, Druckschrift der Firma Schmersal GmbH & Co KG, 1997 N.N.: Sicherheitsschaltgeräte: Lösungen für den Prozess- und Personenschutz, EUCHNER GmbH+Co (Hrsg.), Landsberg/Lech: Verlag Moderne Industrie, 2002 Nakladal, C., Listner, T.: Objektivierung der Sprachverständlichkeit beim Tragen von Gehörschutz zur Verbesserung der Trageeigenschaft, Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften (Hrsg.), Sankt Augustin, 1997 NOREX (Hrsg.): Guide pratique, conception et securité des machines, application de la directive ´machines´, Paris, 1994 Palecek, M.: Systémy výstrazné a havarijní signalizace (Systeme für Warn- und Havariesignalisierung), VÚBP Praha (Forschungsinstitut für Arbeitssicherheit, Prag), Prag, 1983 Pickert, K., Neudörfer, A., Wieg, J.: Forderungen des europäischen Binnenmarkts an die Maschinensicherheit, BIT, Bochum: 2000 Radandt, S., Defren, W.: Sicherheit im Maschinenbau, München: Walter Stutz Verlag, 1975 Reinert, D., Schaefer, M. (Hrsg.): Sichere Bussysteme für die Automation, Heidelberg: Hüthig, 2001 Reudenbach, R.: Sichere Maschinen in Europa, Teil 3: Gefahrenanalyse gemäß EG-Maschinenrichtlinie; Bochum: Verlag Technik & Information, 2003 Ridley, J., Prearce R.: Safety with Machinery, Oxford: ButterworthHeinemann, 2002 Schlottmann, D.: Auslegung von Konstruktionselementen, Berlin u. a.: Springer, 1995 Schulte, M., Volkmar, E.: Unfallverhütung an Pressen, Berlin: Erich Schmidt Verlag, 2003 Schulz, H., Huerkamp, W., Würz, T.: Sichere Werkzeuge für die HSC- Fräsbearbeitung, Kassel: Verlag Institut für Arbeitswissenschaft, 1999 Schulz, E., Hagen, U.: Instandhaltungsgerechtes Konstruieren von Fertigungseinrichtungen, Berlin: Beuth-Verlag, 1978 Seeger, O.: Sicherheitsgerechtes Gestalten technischer Erzeugnisse, Berlin: Beuth-Verlag, 1983 Soudry, C.: Conception des équipements de travail et des moyens de protection, INRS (Hrsg.), Paris, 1999 Steinbruch BG (Hrsg.): Schutzeinrichtungen, Hannover, 1983 Strnad, H., Vorath, B.-J., Kutter, R., Tegel, M., Teherani, I.: Entwickeln und Konstruieren gefahrfreier technischer Arbeitsmittel, Berlin: Beuth-Verlag, 1985 Strnad, H., Korell, R. H.: Sicherheitstechnische Eigenschaften und Einsatzbedingungen von Niederspannungs-Schaltgeräten, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1984 Sutter, E.: Schutz vor optischer Strahlung, Berlin und Offenbach: VDE-VERLAG GMBH, 2002 Uhlig, C.: Die Wirkung von Schutzeinrichtungen aus PolyurethanHartschaumstoff, Dissertation TH Karl-Marx-Stadt, 1981 Wagner, W.: Sicherheitsarmaturen, Würzburg: Vogel, 1999 Weck, M., Reinartz, T.: Untersuchungen von Werkzeug- und Spannsystemen unter sicherheitstechnischen Gesichtspunkten, Kassel: Verlag Institut für Arbeitswissenschaft, 1999 Wittig, K.-H., Grosser, R.: Sicherheit bei der Werkstückspannung, Kassel: Verlag Institut für Arbeitswissenschaft, 1999

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Firmenschriften/Hersteller /5.1/ Alu-SyTec GmbH, 50181 Bedburg, www.alu-sytec.com /5.2/ Arno Arnold GmbH, 63179 Obertshausen, www.arno-arnold.de /5.3/ ASO Safety solutions, 33154 Salzkotten, www.asoggmbh.de /5.4/ August Penkert, 45415 Mühlheim (Ruhr), www.penkert.com /5.5/ AXELENT GmbH, 41307 Nettetal, www.axelent.de /5.6/ Bernstein AG, 32457 Porta Westfalica, www.bernstein-ag.de /5.7/ Bircher AG, CH-8222 Beringen, www.bircher.com /5.8/ CPS s.a., I47899 Serravalle-RSM, www.cps.sm/info.html /5.9/ Brigade Electronics plc, South Darenth, www.brigadeelectronics.co.uk /5.10/ CEDES AG, CH-7302 Landquart, www.cedes.com /5.11/ Elan Schaltelemente GmbH & Co KG, 35435 Wettenberg, www.eltop.de /5.12/ ELESTA optosensorics AG, CH-7310 Bad Ragaz, www.wetterau-online.de/elesdag /5.13/ FH Papenmeier GmbH & Co. KG, 58211 Schwerte, www.papenmeier.de /5.14/ EUCHNER GmbH + Co, 70745 Leinfelden-Echterdingen, www.euchner.de /5.15/ Fiessler Elektronik, 73734 Esslingen, www.fiessler.de /5.16/ FIPA GmbH, 85737 Ismaning, www.pei-gmbh.com /5.17/ Forkardt GmbH, 40684 Erkrath, www.forkadt.com /5.18/ FRABA Sicherheitssysteme GmbH, 51063 Köln, www.fraba.com /5.19/ GEBR. HENNIG GmbH, 85736 Ismaning, www.henniggmbh.de /5.20/ Guardmaster Sicherheitstechnik GmbH, 42897 Remscheid, www.guardmaster.co.uk /5.21/ Haake + Seim GmbH Sicherheitssysteme, 42477 Radevormwald, www.haake-technik.com /5.22/ Hähnchen Hydraulik GmbH, 73760 Ostfildern-Ruit, www.haehnchen.de /5.23/ Herga Schaltsysteme GmbH, 65343 Eltville, www.herga.com /5.24/ Höhl & Westhoff, 42285 Wuppertal, www.hoehl-westhoff.de /5.25/ igus GmbH, 51127 Köln, www.igus.de /5.26/ Jagenberg AG, 41407 Neuss, www.jagenberg-ag.com /5.27/ JOKAB SAFETY AG, SE-221 35 Malmö, www.jokabsafety.se /5.28/ KTR Kupplungstechnik GmbH, 48407 Rheine, www.ktr.com /5.29/ Leuze Electronic GmbH, 73 277 Owen, www.leuze.de /5.30/ Leuze Lumiflex GmbH + Co. 80993 München, www.leuze.de /5.31/ Mannesmann Dematic AG, 58286 Wetter, www.dematic.com/ drives /5.32/ Mannesmann Rexroth, 97813 Lohr am Main, www.rexroth.com /5.33/ Mayser Polymer Electric, 89020 Ulm, www.mayser.de /5.34/ MicroCentric GmbH, 70439 Stuttgart, www.microcentric.de /5.35/ microsonic GmbH, 44227 Dortmund, www.microsonic.de /5.36/ OMRON ELECTRONICS GmbH, CH-6312 Steinhausen, www.omron.ch /5.37/ Oshino Lamps GmbH, 90268 Nürnberg, www.oshino-lamps.de /5.38/ P.E.I. GmbH, 85737 Ismaning, www.pei-gmbh.com /5.39/ Pfannenberg GmbH, 21035 Hamburg, www.pfannenberg.de /5.40/ Pilz GmbH, 73760 Ostfildern, www.safetybus.com /5.41/ PRECITRAME SA, CH-2720 Tramelan, www.precitrame.ch /5.42/ PROMETEC GmbH, 52070 Aachen, www.prometec.com /5.43/ Reeb GmbH & Co, KG, 75196 Remchingen-Wilfredingen, www.reeb.de /5.44/ rembe GmbH, 59918 Brilon, www.rembe.de /5.45/ Robert Bosch GmbH, 71332 Waiblingen, www.boschpackaging.com /5.46/ Röhm GmbH, 89565 Sontheim, www.roehm-spannzeuge.com /5.47/ Rothstein Schutzsysteme GmbH, 51643 Gummersbach, www.rothsteingroup.de

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8 Schrifttum

/5.48/ Schlesinger KG, 58579 Schalksmühle, www.schlesingergmbh.de /5.49/ Schmersal GmbH & Co. 42279 Wuppertal, www.schmersal.de /5.50/ Schnürle, 47051 Duisburg 39, www.schnuerle.de /5.51/ SCHÜCO INTERNATIONAL KG, 33829 Borgholzhausen, www.schuco.de /5.52/ SEGE Sicherheitsfenster GmbH, 70736 Fellbach, www.sege.de /5.53/ SICK AG, 79177 Waldkirch, www.sick.de /5.54/ Sigma Controls Ltd. Wigan, England, WN2 4HR, www.apgate.com /5.55/ Sitema GmbH, 76135 Karlsruhe, www.sitema.de /5.56/ Sitron Sparkuhle GmbH, 30916 Isernhagen, www.sitron.de /5.57/ Smiths Heimann, 65205 Wiesbaden, www.smiths-heimann.com /5.58/ Steute Schaltgeräte, GmbH & Co. KG, 32584 Löhne, www.steute.de /5.59/ tbm SECURA-TRANS W. Marinitsch GmbH, 81737 München, www.tbm.GmbH.de /5.60/ SIEMENS AG, 91050 Erlangen, www.siemens.de/safety /5.61/ Strasser Maschinenbau GmbH, 88250 Weingarten, www.strasser-gmbh.com /5.62/ Wampfler AG, 79576 Weil am Rhein, www.wampfler.com /5.63/ Wenglor Sensoric GmbH, 88069 Tettnang, www.wenglor.de /5.64/ Werma Signaltechnik GmbH + Co, 78604 Rietheim-Weilheim, www.werma.de

Kapitel 6 Zitiertes Schrifttum [6.1] Janousek, V., Kratochvíl, J.: Soustava metod technické ochrany proti nebezpecným sbíhavým válcum (Zusammenstellung von Methoden für den technischen Schutz vor gefährlich zusammenlaufenden Walzen) VÚBP Praha (Forschungsinstitut für Arbeitssicherheit, Prag), Prag, 1985 [6.2] Berufsgenossenschaft Druck und Papierverarbeitung (Hrsg.): Sicherheitsgerechtes Konstruieren von Druck- und Papierverarbeitenden Maschinen, Wiesbaden, 1999 [6.3] Ehrlenspiel, K., Augustin W.: Schutzeinrichtungen an Walzeneinzugstellen, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1980 [6.4] Peiffer, M.: Schutzeinrichtungen an Maschinen mit Walzeneinzugsstellen, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1986 [6.5] Franke, R.: Die Entwicklung der Getriebe, Berlin: BeuthVertrieb, 1948 [6.6] Franke, R.: Vom Aufbau der Getriebe, Düsseldorf: VDIVerlag, 1951 [6.7] Lohse, G.: Schutzeinrichtungen, Bewegliche Verdeckung an Großdockenwicklern, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1996 [6.8] IVSS (Hrsg.).: Methoden zur Risikoanalyse an verschiedenen Typen von Maschinen mit Walzen, Mannheim, 1985 [6.9] Dicke, W.: Möglichkeiten zum Schutz vor gefährlichen beweglichen Teilen an Stetigförderern, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 1975 [6.10] N. N.: BG-Statistik für die Praxis 2003, Hauptverband der gewerblichen BGen (Hrsg.), Sankt Augustin, 2004 [6.11] Fischer, H., Weißgerber, B.: Sicheres Begehen von Treppen - ergonomische, psychologische und technische Aspekte, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NW, 2000 [6.12] Speck, J.: Europäische Sicherheitsvorschriften für den Bau und Betrieb von Erdbaumaschinen, Tiefbau-Berufsgenossenschaft, München, 1997 [6.13] Hannover, O., Mechtold, F., Koop, J., Lenzkes, D.: Sicherheit bei Kranen, Berlin u. a.: Springer, 1998

[6.14] Trapp, U., Behrens, J., Bender, M.: Sicherheitstechnik an Maschinen und Anlagen, Sicherheits-Handbuch, Bonn, Druckschrift der Firma Klöckner-Möller, 1997 [6.15] N. N.: Consignations et deconsignations, INRS (Hrsg.), Paris, 1996 [6.16] Autorengemeinschaft: Compendium of Safety - Safety construction (jap.), The Society of Safety Technology and Application (Hrsg.), Tokyo, 2001 [6.17] Schweitzer, H., H. (Chefred.).: 750 Fragen zum Thema Elektrowerkzeuge, Robert Bosch GmbH (Hrsg.), Stuttgart, 2002 [6.18] NN: Werknorm RAG N 244 350, Gurtförderer: Halter für Druckrollen 159 mm, Juli 1992, Ruhrkohle AG, Herne [6.19] Schweizer, H. H. (Chefred.): Lexikon der Elektrowerkzeuge, 5. Auflage, Bosch (Hrsg.), Stuttgart: 2001 [6.20] Pahl, G., Beitz, W.: Konstruktionslehre, 4. Auflage, Berlin u. a.: Springer-Verlag, 1998 Ergänzendes Schrifttum Blondel, F.: Cours d`architecture enseigné dans l`Academie royale d` architecture, Paris, 1675-1686 (Erster Nachweis der Schrittmaßformel für Treppen) IVSS (Hrsg.): Schutzeinrichtungen an Maschinen, Mannheim, 1999 IVSS (Hrsg.): Vermeidung von mechanischen Gefährdungen, Mannheim, 1994 Lupin, H., Marsot, J.: Sécurité des machines et des équipements de travail, Moyens de protection contre les risques mécaniques, INRS (Hrsg.), Paris, 1998 Strnad, H., Korell, R. H.: Sicherheitstechnische Eigenschaften und Einsatzbedingungen von Niederspannungs-Schaltgeräten, Bremerhaven: Wirtschaftsverlag NWb, 1984 Textil- und Bekleidung-Berufsgenossenschaft (Hrsg.): Presseschreiben 1977; 1978; 1992, Augsburg

Firmenschriften/Hersteller /6.1/ Brockmann GmbH Anlagenbau, 48249 Dülmen /6.2/ Huntingdon Fusions Techniques Ltd, Huntington, www.huntingdonfusion.com /6.3/ Kee Klamp GmbH, 60388 Frankfurt/M, www.keeklamp.de /6.4/ Moeller, 53113 Bonn, www.moeller.net /6.5/ RK Rose + Krieger, 32375 Minden, www.rk-online.de /6.6/ Sankyo, 132 0023 Tokyo, www.sankyo-cf.co.jp /6.7/ Söll GmbH, 95028 Hof, www.cdalloz.com /6.8/ TSE, 54578 Nohn, www.tsefa.com /6.9/ TRIAX Arbeitssicherheit, 66119 Saarbrücken, www.triaxsicherheitstechnik.de /6.10/ Zarges Leichtbau GmbH, 82360 Weilheim, www.zarges.de

Gesetze, Richtlinien und Normen (Auswahl, ohne Anspruch auf Vollständigkeit)

Gesetze Bezugsquelle für das Bundesgesetzblatt: Bundesanzeiger Verlag Postfach 1320 53003 Bonn Telefon (0228) 38 20 80

8 Schrifttum Geräte- und Produktsicherheitsgesetz (GPSG) vom 9. 1. 2004/1. 5. 2004, BGBl I 2004, S. 2 Gesetz über Haftung für fehlerhafte Produkte - Produkthaftungsgesetz (ProdHaftG) vom 15. 12. 1989, BGBl. I S. 2198 in der Fassung vom 17. 9. 2002, BGBl. III/FNA 400-8

EG-Richtlinien (Auswahl, ohne Anspruch auf Vollständigkeit) Bezugsquelle: Bundesanzeiger Verlag Postfach 10 05 34 50445 Köln Telefon (0221) 9 76 86-0 Arbeitsmittel-Benutzerrichtlinie (89/655/EWG) Richtlinie des Rates vom 30. November 1989 über die Mindestvorschriften für Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Benutzung von Arbeitsmitteln durch Arbeitnehmer bei der Arbeit CE-Kennzeichnungsrichtlinie (93/68/EWG) Richtlinie des Rates vom 22. Juli 1993 zur Änderung der Richtlinie 89/392/EWG für Maschinen und anderer Richtlinien EMV-Richtlinie (89/336/EWG) Richtlinie des Rates vom 3.5.1989 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die elektromagnetische Verträglichkeit. 1. Änderung (91/263/EWG) 2. Änderung (92/31/EWG) 3. Änderung (93/68/EWG) Explosionsschutz-Richtlinie (94/9/EWG) Richtlinie vom 23. März 1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten für Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährderten Bereichen Maschinenrichtlinie (98/37/EWG) Richtlinie des Rates vom 22. Juni 19989 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Maschinen Niederspannungs-Richtlinie (73/23/EWG) Richtlinie des Rates für elektrische Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen 1. Änderung (93/68/EWG) Produkthaftungsrichtlinie (85/374/EWG) Richtlinie des Rates vom 25. Juli 1985 zur Angleichung der Rechtsund Verwaltungsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Haftung für fehlerhafte Produkte Produktsicherheitsrichtlinie (92/59/EWG) Richtlinie des Rates vom 29. Juni 1992 über die allgemeine Produktsicherheit Rahmenrichtlinie Arbeitsschutz (89/655/EWG) Richtlinie des Rates vom 12.6.1989 über die Durchführung von Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit und des Gesundheitsschutzes der Arbeitnehmer bei der Arbeit

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DIN EN Normen (Auswahl, ohne Anspruch auf Vollständigkeit) Im Rahmen der Umsetzung des Binnenmarktes und der damit verbundenen Bestrebungen sicherheitsrelevante Vorschriften zu vereinheitlichen, ist zur Zeit das gesamte Normenwerk im Umbruch und wird es auch noch eine geraume Zeit bleiben. Maßgebend für den Anwender der Normen sind deren Fassungen mit dem neuesten Ausgabedatum, die beim VDE Verlag GMBH, Bismarkstraße 33, 10625 Berlin, und dem Beuth-Verlag GmbH, Burggrafenstraße 6, 10787 Berlin, erhältlich sind. Bezugsquelle: Beuth-Verlag GmbH Burggrafenstr. 6 10787 Berlin Telefon (030) 26 01 22 60 Aktueller Stand der Normung: http//www.NewApproach.org http//www.vdma.org/NAM DIN EN 115 "Sicherheitsregel für die Konstruktion und Einbau von Fahrtreppen und Fahrsteigen", Juni 1995 DIN EN 201 "Gummi- und Kunststoffmaschinen - Spritzgießmaschinen - Sicherheitsanforderungen", April 1997 DIN EN 289 "Gummi- und Kunststoffmaschinen - Formpressen und Spritzpressen - Sicherheitsanforderungen für die Gestaltung", Januar 1994, DIN EN 292´Sicherheit von Maschinen - Grundbegriffe - Allgemeine Gestaltungsleitsätze", Teil 1: Grundsätzliche Terminologie, Methodik´, November 1991 Teil 2: Technische Leitsätze und Spezifikationen, Juni 1995 (DIN EN 292 ist ersetzt durch DIN EN ISO 12 100 1/2, die z. Z. formal noch nicht harmonisiert ist) DIN EN 294´Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefahrstellen mit den oberen Gliedmaßen´, August 1992 DIN EN 349 ´Sicherheit von Maschinen - Mindestabstände zur Vermeidung des Quetschen von Körperteilen´, Juni 1993 DIN EN 415 "Verpackungsmaschinen - Sicherheit, Teil 4: Palettierer und Depalettierer" DIN EN 414 "Sicherheit von Maschinen - Regeln für die Abfassung und Gestaltung von Sicherheitsnormen" April 1992 DIN EN 418´Sicherheit von Maschinen - NOT-AUS-Einrichtungen - Funktionelle Aspekte - Gestaltungsleitsätze", Januar 1993 DIN EN 422 "Gummi- und Kunststoffmaschinen - Sicherheit - Blasformmaschinen zur Herstellung von Hohlkörpern - Anforderungen für Konzipierung und Bau", Juni 1995 DIN EN 457´Sicherheit von Maschinen - Akustische Gefahrensignale - Allgemeine Anforderungen - Gestaltung und Prüfung", April 1992 DIN EN 474 "Erdbaumaschinen - Sicherheit" Teil 1: Allgemeine Anforderungen, Dezember 1994 Teil 2: Anforderungen für Planiermaschinen, März 1996 Teil 3: Anforderungen für Lader, März 1996 Teil 4: Anforderungen für Baggerlader, März 1996 Teil 5: Anforderungen für Hydraulikbagger, August 1996 Teil 6: Anforderungen für Muldenfahrzeuge, August 1996

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8 Schrifttum

DIN EN 500 Bewegliche Straßenbaumaschinen - Sicherheit" Teil 1: Gemeinsame Anforderungen, März 1996 Teil 2: Besondere Anforderungen an Straßenfräsen, Februar 1996 Teil 3: Besondere Anforderungen an Bodenstabilisierungsmaschinen, Februar 1996 Teil 4: Besondere Anforderungen an Verdichtungsmaschinen, März 1996 Teil 5: Besondere Anforderungen an Fugenschneider, Februar 1996 DIN EN 528 "Regalbediengeräte - Sicherheit", Oktober 1996 DIN EN 547 "Sicherheit von Maschinen - Körpermaße des Menschen" Teil 1: Grundlagen zur Bestimmung von Abmessungen für Ganzkörperzugänge an Maschinenarbeitsplätzen", Februar 1997 Teil 2: Grundlagen für die Bemessung von Zugangsöffnungen, Februar 1997 Teil 3: "Körpermaßdaten", Februar 1997 DIN EN 563 "Sicherheit von Maschinen - Temperaturen berührbarer Oberflächen - Ergonomische Daten zur Feststellung von Temperaturgrenzwerten für heiße Oberflächen", August 1994 Berichtigungen zu DIN EN 593: 1994-08, Januar 1995 DIN EN 574 ´Sicherheit von Maschinen - ZweihandschaltungenFunktionelle Aspekte - Gestaltungsleitsätze", Februar 1997 DIN EN 608 "Land- und Forstmaschinen - Sicherheit - Tragbare Motorsägen", Dezember 1994 DIN EN 614 "Sicherheit von Maschinen - Ergonomische Gestaltungsgrundsätze", Teil 1: Begriffe und allgemeine Leitsätze", April 1995 Teil 2: Wechselwirkungen zwischen der Gestaltung von Maschinen und den Arbeitsaufgaben, Oktober 2000 DIN EN 626 "Sicherheit von Maschinen- Reduzierung des Gesundheitsrisikos durch Gefahrstoffe, die von Maschinen ausgehen", Teil 1: Grundsätze und Festlegungen für Maschinenhersteller", November 1994 Teil 2: Methodik beim Aufstellen von Überprüfungsverfahren, August 1996 DIN EN 627 "Regeln für Datenerfassung und Fernüberwachung von Aufzügen, Fahrtreppen und Fahrsteigen", September 1995 DIN EN 632 "Landmaschinen - Sicherheit - Mähdrescher und Feldhäcksler", August 1995 DIN EN 690 "Landmaschinen - Sicherheit - Stalldungstreuer", Juni 1995 DIN EN 691 "Holzbearbeitungsmaschinen, Sicherheit - Gemeinsame Anforderungen" (spezielle Maschinen siehe EN 847, 848, 859, 860, 861, 940, 1218, 1807, 1870) DIN EN 692 "Mechanische Pressen - Sicherheit" August 1996 DIN EN 693 "Werkzeugmaschinen - Sicherheit - Hydraulische Pressen", April 2001 DIN EN 703 "Landmaschinen - Sicherheit", Siloentnahmegeräte, August 1995 DIN EN 706 "Landmaschinen - Sicherheit", Reblaubschneidegeräte, Oktober 1996 DIN EN 708 "Land- und forstwirtschaftliche Maschinen - Sicherheit", Bodenbearbeitungsgeräte mit kraftbetriebenen Werkzeugen, Mai 1996 DIN EN 709 "Maschinen für die Land- und Forstwirtschaft - Einachstraktoren mit angebauter Fräse, Motorhacken und Triebradhacken Sicherheit, 1997 DIN EN 746 "Industrielle Thermoprozeßanlagen" Teil 1: Allgemeine Sicherheitsanforderungen an industrielle Thermoprozeßanlagen, Mai 1997 Teil 2: Sicherheitsanforderungen an Feuerungen und Brennstofführungssysteme, Mai 1997 Teil 3: Sicherheitsanforderungen für die Erzeugung und Anwendungen von Schutz- und Reaktionsgasen, Mai 1997

DIN EN 774 "Gartengeräte - Tragbare motorgetriebene Heckenscheren - Sicherheit", August 1996 DIN EN 775 "Industrieroboter - Sicherheit", August 1993 DIN EN 786 "Gartengeräte - Elektrisch betriebene handgeführte und handgehaltene Rasentrimmer und Rasenkantentrimmer - Mechanische Sicherheit", Juli 1996 DIN EN 791 "Bohrgeräte - Sicherheit", Januar 1996 DIN EN 811 "Sicherheit von Maschinen, Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefahrstellen mit den unteren Gliedmaßen", Dezember 1996 DIN EN 815 "Sicherheit von Tunnelbohrmaschinen ohne Schild und gestängelosen Schaftbohrmaschinen zum Einsatz in Fels", November 1996 DIN EN 818 "Kurzgliedrige Rundstahlketten für Hebezwecke Sicherheit", Teil 1: Allgemeine Abnahmebedingungen, August 1996 Teil 2: Mitteltolerierte Rundstahlketten für Anschlagketten - Güteklasse 8, August 1996 Teil 3: Mitteltolerierte Rundstahlketten für Anschlagketten - Güteklasse 4, Juli 1999 Teil 4: Anschlagketten - Güteklasse 8, August 1996 Teil 5: Anschlagketten, Güteklasse 4, Juli 1999 Teil 6: Anschlagketten - Festlegungen zu Informationen über Gebrauch und Instandhaltung, die vom Hersteller zur Verfügung zu stellen sind, März 2000 DIN EN 836 "Gartengeräte - Motorgetriebene Rasenmäher -Sicherheit", September 1997 DIN EN 842 "Sicherheit von Maschinen - Optische Gefahrensignale - Allgemeine Anforderungen - Gestaltung und Prüfung", August 1996 DIN EN 847 "Maschinen - Werkzeuge für die Holzbearbeitung Sicherheitstechnische Anforderungen" Teil 1: Fräs- und Hobelwerkzeuge, Kreissägeblätter, 1997 DIN EN 860 "Sicherheit von Holzbearbeitungsmaschinen - Dickenhobelmaschinen für einseitige Bearbeitung, August 1997 DIN EN 861 "Sicherheit von Holzbearbeitungsmaschinen -Kombinierte Abricht- und Dickenhobelmaschinen", Oktober 1997 DIN EN 869 "Sicherheitsanforderungen für Metall-Druckgießmaschinen", Dezember 1997 DIN EN 894 "Sicherheit von Maschinen - Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen" Teil 1: Allgemeine Leitsätze für Benutzer-Interaktionen mit Anzeigen und Stellteilen, April 1997 Teil 2: Anzeigen, April 1997 Teil 3: Stellteile, Juni 2000 DIN EN 907 "Land- und Forstmaschinen - Spritz- und Sprühgeräte zum Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln und flüssigen Düngemitteln - Sicherheit", Juli 1997 DIN EN 908 "Land- und Forstmaschinen - Beregnungsmaschinen mit Schlauchtrommel - Sicherheit", Juni 1999 DIN EN 909 "Land- und Forstwirtschaftliche Maschinen - Kreis- und Linearberegnungsmaschinen - Sicherheit", Juni 1999 DIN EN 953 ´Sicherheit von Maschinen, Allgemeine Anforderungen an die Gestaltung und Konstruktion von Schutzeinrichtungen (feststehende, bewegliche)´, November 1997 DIN EN 954 "Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen" Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze", März 1997 Beiblatt 1: Leitfaden für die Benutzung und Anwendung der EN 9541: 1996, Januar 2000 DIN EN 981 "Sicherheit von Maschinen - System akustischer und optischer Gefahren- und Informationssignale", Oktober 1996

8 Schrifttum DIN EN 982 ´Sicherheit von Maschinen - Sicherheitstechnische Anforderungen an fluidtechnische Anlagen und deren Bauteile Hydraulik´, September 1996 DIN EN 983 ´Sicherheit von Maschinen - Sicherheitstechnische Anforderungen an fluidtechnische Anlagen und Bauteile - Pneumatik´, September 1996 DIN EN 996 "Rammausrüstung - Sicherheitsanforderungen", April 1996 DIN EN 999´Sicherheit von Maschinen - Hand-/Armgeschwindigkeit - Annäherungsgeschwindigkeit von Körperteilen für die Anordnung von Schutzeinrichtungen´, Dezember 1998 DIN EN 1005-3 "Sicherheit von Maschinen - Menschliche körperliche Leistung", Teil 1: Begriffe, Februar 2002 Teil 2: Manuelle Handhabung von Gegenständen in Verbindung mit Maschinen und Maschinenteilen, September 2003 Teil 3: Empfohlene Kraftgrenzen für Maschinenbetätigung", Mai 2002 Teil 4: Bewertung von Körperhaltungen bei der Arbeit an Maschinen, Mai 2002 Teil 5: Risikobewertung für kurzzyklische Tätigkeiten bei hohen Handhabungsfrequenzen, August 2003 DIN EN 1010´Sicherheitstechnische Anforderungen an Konstruktion und Bau von Druck- und Papierverarbeitungsmaschinen´ Teil 1: Gemeinsame Anforderungen, Juli 1993 Teil 2: Druck- und Lackiermaschinen einschl. Maschinen der Druckvorstufe, August 2004, Entwurf Teil 3: Schneidemaschinen, Dezember 2002 Teil 4: Buchbinderei-, Papierverarbeitungs- und Papierveredelungsmaschinen, Januar 2004 Teil 5: Wellpappenerzeugungs-, Pappen- und Wellpappenverarbeitungsmaschinen DIN EN 1012 "Kompressoren und Vakuumpumpen - Sicherheitsanforderungen" Teil 1: Kompressoren, Juli 1996 Teil 2: Vakuumpumpen, Juli 1996 DIN EN 1032 "Mechanische Schwingungen - Prüfverfahren zur Ermittlung der Ganzkörperschwingungen von beweglichen Maschinen - Allgemeines", November 1995 DIN EN 1033 "Hand-Arm-Schwingungen - Laborverfahren zu Messung mechanischer Schwingungen an der Greiffläche handgeführter Maschinen - Allgemeines", November 1995 DIN EN 1034 "Sicherheitstechnische Anforderungen an Konstruktion und Bau von Maschinen der Papierherstellung und Ausrüstung" Teil 1: Gemeinsame Anforderungen, Oktober 2000 Teil 3: Umroller, Rollenschneidmaschinen, Doubliermaschinen, Januar 2000 DIN EN 1037 "Sicherheit von Maschinen - Vermeidung von unerwartetem Anlauf", April 1996 DIN EN 1050´Sicherheit von Maschinen - Leitsätze zur Risikobeurteilung´, Januar 1997 DIN EN 1083 Kraftbetriebene Bürstwerkzeuge Teil 1: Definitionen und Nomenklatur, Juli 1997 Teil 2: Sicherheitstechnische Anforderungen, Juli 1997 DIN EN 1088 ´Sicherheit von Maschinen - Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen - Leitsätze für Gestaltung und Auswahl´, Februar 1996 DIN EN 1093 "Sicherheit von Maschinen - Bewertung der Emission von luftgetragenen Gefahrstoffen" Teil 3: Emissionsrate eines festgelegten luftverunreinigenden Stoffes - Prüfstandverfahren unter Verwendung des realen luftverunreinigenden Stoffes, Mai 1996 Teil 4: Erfassungsgrad eines Absaugsystems - Traceverfahren, Mai 1996

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DIN EN 1114 "Gummi- und Kunststoffmaschinen - Sicherheit Extruder und Extrusionsanlagen" Teil 1: Extruder Januar 1997, Teil 2: Sicherheitsanforderungen für Kopfgranulatoren, Juni 1998 Teil 3: Sicherheitsanforderungen für Abzüge, Juni 2001 DIN EN 1127 "Explosionsfähige Atmosphären - Explosionsschutz", Teil 1: Grundlagen und Methodik, Oktober 1997 DIN EN 1152 "Traktoren und Maschinen für die Land- und Forstwirtschaft - Schutzeinrichtungen für Gelenkwellen - Verschleißprüfungen und Festigkeitsprüfungen, Dezember 1994´ DIN EN 1247 "Sicherheitsanforderungen für Gießpfannen, Gießseinrichtungen, Schleudergießmaschinen, kontinuierliche und halbkontinuierliche Stranggießmaschinen", März 1994 Entwurf DIN EN 1248 "Gießereimaschinen - Strahlanlagen - Sicherheit", April 2002 DIN EN 1299 "Mechanische Schwingungen und Stöße -Schwingungsisolierung von Maschinen - Angaben für den Einsatz von Quellenisolierungen", Mai 1997 DIN EN 1417 "Gummi- und Kunststoffmaschinen - Walzwerke Sicherheitsanforderungen", Februar 1997 DIN EN 1553 "Selbstfahrende, angebaute, aufgesattelte und gezogene Landmaschinen - Gemeinsame Sicherheitsanforderungen", April 2000 DIN EN 1570 "Sicherheitsanforderungen an Hubtische" August 1998 DIN EN 1672 "Nahrungsmittelmaschinen - Allgemeine Gestaltungsleitsätze" Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze, April 1995, Entwurf Teil 2: Hygieneanforderungen, Juni 1997 DIN EN 1746 "Sicherheit von Maschinen - Anleitung für die Abfassung der Abschnitte über Geräusche in Sicherheitsnormen", Dezember 1998 DIN EN 1760 ´Sicherheit von Maschinen - Druckempfindliche Schutzeinrichtungen", Teil 1: Allgemeine Leitsätze für die Gestaltung und Prüfung von Schaltmatten und Schaltplatten´, September 1997 Teil 2: Allgemeine Leitsätze für die Gestaltung und Prüfung von Schaltleisten und Schaltstangen´, Juli 2001 Teil 3: Allgemeine Leitsätze für die Gestaltung und Prüfung von Schaltpuffern, Schaltflächen, Schaltleinen und ähnlichen Einrichtungen, September 2002 DIN EN 12 413 "Sicherheitsanforderungen für Schleifkörper aus gebundenem Schleifmittel", Juni 1999 DIN EN 12 415 "Sicherheit von Werkzeugmaschinen - Kleine numerisch gesteuerte Drehmaschinen und Drehzentren", März 2001 DIN EN 12 417 "Werkzeugmaschinen - Sicherheit - Bearbeitungszentren", Dezember 2001 DIN EN 12 418 Steintrennmaschinen für den Baustelleneinsatz Sicherheit", November 2000 DIN EN 12 437 "Ortsfeste Zugänge zu Maschinen und industriellen Anlagen" Teil 1: "Wahl des Zugangs zwischen zwei Ebenen", September 1996, Entwurf Teil 2: "Arbeitsbühnen und Laufstege", September 1996, Entwurf Teil 3: "Treppen, Treppenleitern und Geländer", September 1996, Entwurf Teil 4: "Ortsfeste Leitern", September 1996, Entwurf DIN EN 12 478 "Sicherheit von Werkzeugmaschinen - Große numerisch gesteuerte Drehmaschinen und Drehzentren", März 2001 DIN EN 12 622 "Hydraulische Gesenkbiegepressen - Sicherheit", Oktober 2001 DIN EN 12 626 "Laserbearbeitungsmaschinen - Sicherheitsanforderungen", Juli 1997

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DIN EN 12 629 "Maschinen und Anlagen für die Herstellung von Bauprodukten aus Beton und Kalksandsteinmassen - Sicherheit" Teil 1: Gemeinsame Anforderungen, Januar 2001 Teil 4: Beton-Dachsteinmaschinen, Juni 2001 DIN EN 12 717 "Werkzeugmaschinen - Sicherheit - Bohrmaschinen", Januar 2002 DIN EN 13 021 "Maschinen für den Winterdienst - Sicherheitsanforderungen", September 2003 DIN EN 13 218 "Werkzeugmaschinen - Sicherheit - Stationäre Schleifmaschinen", September 2002 DIN EN 23 741 "Akustik - Ermittlung der Schalleistungspegel von Geräuschquellen - Hallraumverfahren der Genauigkeitsklasse 1 für breitbandige Quellen", November 1991 DIN EN 23 742 "Akustik - Ermittlung der Schalleistungspegel von Geräuschquellen - Hallraumverfahren der Genauigkeitsklasse 1 für tonale und schmalbandige Quellen", November 1991 DIN EN 25 136 "Akustik - Bestimmung der von Ventilatoren in Kanäle abgestrahlten Schalleistung - Kanalverfahren", Februar 1994 DIN EN 28 094 "Stahlseilfördergurte - Haftung zwischen der Deckplatte und der Kernschicht", Mai 1994 DIN EN 28 662 "Handgehaltene motorbetriebene Maschinen - Messung mechanischer Schwingungen am Handgriff" Teil 1: Allgemeines, Januar 1993 Teil 2: Meißelhämmer und Niethämmer, Oktober 1995 Teil 3: Gesteinbohrmaschinen und Bohrhämmer, Oktober 1995 Teil 5: Aufbruchhämmer und Spatenhämmer, Oktober 1995 DIN EN 30326 "Mechanische Schwingungen - Laborverfahren zur Bewertung der Schwingungen von Fahrzeugsitzen" Teil 1: Grundlegende Anforderungen, Juli 1994 DIN EN 31 252 "Laser und Laseranlagen - Lasergerät - Mindestanforderungen an die Dokumentation", November 1994 DIN EN 31 253 "Laser und Laseranlagen - Lasergerät - Mechanische Schnittstellen", November 1994 DIN EN 45 014 (ISO/IEC Guide 22) "Allgemeine Kriterien für Konfomitätserklärungen von Anbietern", März 1996 DIN EN 50 081 "Fachgrundnorm Störaussendung - Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)" Teil 2: Industriebereich, März 1994 DIN EN 50 082 "Fachgrundnorm Störaussendung - Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)" Teil 1: Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereiche sowie Kleinbetriebe, November 1997 DIN EN 50 144-1 "Sicherheit handgeführter Elektrowerkzeuge" Teil 1: Allgemeine Anforderungen, Februar 1996 DIN EN 50 144-2 "Sicherheit von handgeführten motorgetriebenen Elektrowerkzeugen" Teil 2-1: Besondere Anforderungen für Bohrmaschinen, März 1996 Teil 2-2: Besondere Anforderungen für Schrauber und Schlagschrauber, März 1996 Teil 2-4: Besondere Anforderungen für Schwing- und Bandschleifer, März 1996 Teil 2-5: Besondere Anforderungen für Kreissägen und Kreismesser, März 1997 Teil 2-6: Besondere Anforderungen für Hämmer, Oktober 1996 Teil 2-7: Besondere Anforderungen für Spritzpistolen, Oktober 1996 Teil 2-8: Besondere Anforderungen für Blechscheren und Knabberscheren, Oktober 1996 Teil 2-9: Besondere Anforderungen für Gewindeschneider, Oktober 1996 Teil 2-14: Besondere Anforderungen für Hobelmaschinen, Oktober 1996 DIN EN 50 178 "Ausrüstung von Starkstromanlagen mit elektronischen Betriebsmitteln", April 1998

DIN EN 60 073´Sicherheit von Maschinen, Codierung von Anzeigegeräten und Bedienteilen durch Farben und ergänzende Mittel´, September 1997 DIN EN 61 000 "Fachgrundnorm Störaussendung - Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)", November 2000 DIN EN 61 508 ÄFunktionale Sicherheit elektrischer/elektronischer/programmierbar elektronischer Systeme³ Teil 1: Allgemeine Anforderungen, November 2002 Teil 2: Anforderungen an elektrischer/elektronischer/programmierbar elektronischer Systeme, Dezember 2002 Teil 3: Anforderungen an Software, Dezember 2002 Teil 4: Begriffe und Abkürzungen, November 2002 Teil 5: Beispiele zur Ermittlung der Stufe der Sicherheitsintegrität, November 2002 Teil 6: Anwendungsrichtlinie für IEC 61 508-2 und IEC 61 508-3, Juni 2003 Teil 7: Anwendungshinweise über Verfahren und Maßnahmen, Juni 2003 DIN EN 60 204 "Sicherheit von Maschinen - Elektrische Ausrüstung von Maschinen", April 1998 Teil 1: Allgemeine Anforderungen, November 1998 DIN EN 60 335-1 "Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke", August 1997 Teil 1: Allgemeine Anforderungen DIN EN 60 335-2 "Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke", August 1996 Teil 2-2: Besondere Anforderungen für Staubsauger und Wassersauger, August 1996 Teil 2-4: Besondere Anforderungen für Wäscheschleudern, August 1996 Teil 2-5: Besondere Anforderungen für Geschirrspülmaschinen, Mai 1996 Teil 2-8: Besondere Anforderungen für Rasiergeräte, Haarschneidemaschinen und ähnliche Geräte, Juni 1996 Teil 2-10: Besondere Anforderungen für Bodenbehandlungsmaschinen und Naßschrubbmaschinen, Januar 1996 Teil 2-11: Besondere Anforderungen für Trommeltrockner, Mai 1996 Teil 2-13: Besondere Anforderungen für Fritiergeräte, Bratpfannen und ähnliche Geräte, Juni 1996 Teil 2-14: Besondere Anforderungen für Küchenmaschinen, Juni 1997 Teil 2-25: Besondere Anforderungen für Mikrowellenkochgeräte, Juni 1996 Teil 2-28: Besondere Anforderungen für Nähmaschinen, Juni 1993 Teil 2-34: Besondere Anforderungen für Motorverdichter, April 1997 Teil 2-37: Besondere Anforderungen für elektrische Friteusen für den gewerblichen Gebrauch, Januar 1997 Teil 2-38: Besondere Anforderungen für elektrische Bratpfannen und Kontaktgrills für den gewerblichen Gebrauch, Januar 1997 Teil 2-39: Besondere Anforderungen für elektrische MehrzweckKoch- und Bratpfannen für den gewerblichen Gebrauch, Januar 1997 DIN EN 60 529-1 "Schutzarten durch Gehäuse" (IP-Code), September 2000 DIN EN 60 947 ´Sicherheit von Maschinen - Steuergeräte und Schaltelemente - Elektromechanische Steuergeräte´, Januar 1999 DIN EN 60 947-5-3´Sicherheit von Maschinen - Anforderungen für Näherungsschalt mit definiertem Verhalten unter Fehlerbedingungen" Mai 2002 DIN EN 61 029 "Sicherheit transportabler motorbetriebener Elektrowerkzeuge" Teil 1: Allgemeine Anforderungen

8 Schrifttum DIN EN 61 310 "Sicherheit von Maschinen - Anzeigen, Kennzeichnen und Bedienen" Teil 1: Anforderungen an sichtbare, hörbare und tastbare Signale, September 1996 Teil 2: Anforderungen an die Kennzeichnung, September 1996 DIN EN 61 496-1 "Berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen, Allgemeine Anforderungen und Prüfungen", Juni 1996 DIN EN 61 496-3 "Besondere Anforderungen an aktive optoelektronische diffuse Reflektion nutzende Schutzeinrichtungen (AOPDDR)", Januar 2002

DIN EN ISO-Normen DIN EN ISO 2860 "Erdbaumaschinen - Öffnungen - Mindestmaße", Oktober 1999 DIN EN ISO 2867 "Erdbaumaschinen - Zugänge", März 1999 DIN EN ISO 3411 "Erdbaumaschinen - Maschinenführer -Körpermaße - Mindest-Freiraum", Oktober 1999 DIN EN ISO 3450 "Erdbaumaschinen - Bremsanlagen von Gummibereiften Maschinen - Systeme", Anforderungen und Prüfungen, Juli 1996 DIN EN ISO 3457 "Erdbaumaschinen - Schutzeinrichtungen - Begriffe und Anforderungen", April 1995 DIN EN ISO 3743 "Akustik - Bestimmung der Schalleistungspegel von Geräuschquellen - Verfahren der Genauigkeitsklasse 2 für kleine, transportable Quellen in Hallfeldern" Teil 1: Vergleichsverfahren in Prüfräumen mit schallharten Wänden, September 1995 Teil 2: Verfahren für Sonder-Hallräume, Dezember 1998 DIN EN ISO 3744 "Akustik - Bestimmung der Schalleistungspegel von Geräuschquellen aus Schalldruckmessungen - Hüllflächenverfahren der Genauigkeitsklasse 2 für ein im wesentlichen freies Schallfeld über einer reflektierenden Ebene", November 1995 DIN EN ISO 3746 "Akustik - Bestimmung der Schalleistungspegel von Geräuschquellen aus Schalldruckmessungen - Hüllflächenverfahren der Genauigkeitsklasse 3 über einer reflektierenden Ebene", Dezember 1996 DIN EN ISO 3767 "Traktoren, Land- und Forstmaschinen - Motorgetriebene Rasen und Gartengeräte - Bildzeichen für Bedienelemente und sonstige Anzeigeeinrichtungen" Teil 1: Allgemeine Bildzeichen, Januar 1996 Teil 2: Bildzeichen für Traktoren und Maschinen in der Landwirtschaft, April 1996 Teil 3: Bildzeichen für motorgetriebene Rasen- und Gartengeräte, August 1996 Teil 4: Bildzeichen für Forstmaschinen, Januar 1996 Teil 5: Bildzeichen für tragbare Forstmaschinen, Januar 1996 DIN EN ISO 4871 "Akustik - Angabe und Nachprüfung von Geräuschemissionswerten von Maschinen und Geräten", März 1997 DIN EN ISO 6682 "Erbaumaschinen - Stellteile - Bequemlichkeitsbereiche und Reichweitenbereiche", April 1995 DIN EN ISO 7235 "Akustik - Messungen an Schalldämpfern in Kanälen - Einfügungsdämpfungsmaß, Strömungsgeräusch und Gesamtdruckverlust", September 1995 DIN EN ISO 7475 Mechanische Schwingungen - Auswuchtmaschinen - Verkleidungen und andere Schutzmaßnahmen für die Meßstation, April 2004 DIN EN ISO 7622 "Stahlseilfördergurte - Zugversuch in Längsrichtung" Teil 1: Dehnungsmessung, November 1995 Teil 2: Messung der Zugfestigkeit, November 1995

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DIN ISO 7731 "Gefahrensignale für öffentliche Bereiche und Arbeitsstätten", März 2003 DIN ISO 8201 "Akustisches Notsignal für Räumung", Dezember 1987 DIN EN ISO 9856 "Fördergurte - Bestimmung des Elastizitätsmoduls", November 1995 DIN EN ISO 8662 "Motorbetriebene Maschinen - Messung mechanischer Schwingungen am Handgriff"; Teil 4: Schleifmaschinen, Juni 1995 Teil 6: Schlagbohrmaschinen, Juni 1995 Teil 9: Stampfer, März 1997 Teil 14: Steinbearbeitungsmaschinen und Nadelentroster, Februar 1997 DIN EN ISO 9614 "Akustik - Bestimmung des Schalleistungspegels von Geräuschquellen aus Schallintesitätsmessungen" Teil 1: Messungen an diskreten Punkten, Juni 1995 DIN EN ISO 11 111´Sicherheitsanforderungen für Textilmaschinen´, Oktober 1995 DIN EN ISO 11 145 "Optik und optische Instrumente" - Laser und Laseranlagen - Begriffe und Formelnzeichen", Februar 1995 DIN EN ISO 11 200 "Akustik - Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten - Leitlinien zur Anwendung der Grundnormen zur Bestimmung von Emissions-Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und anderen festgelegten Orten", Juli 1996 DIN EN ISO 11 201 "Akustik - Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten - Messung von Emissions- Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und anderen festgelten Orten - Verfahren der Genauigkeitsklasse 2 für ein im wesentlichen freies Schallfeld über einer reflektierenden Ebene", Juli 1996 DIN EN ISO 11 202 "Akustik - Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten - Messung von Emissions- Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und anderen festgelegten Orten - Verfahren der Genauigkeitsklasse 3 für Messungen unter Einsatzbedingungen, Juli 1996 DIN EN ISO 11 203 "Akustik - Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten -Messung von Emissions-Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und anderen festgelegten Orten aus dem Schalleistungspegel", Juli 1996 DIN EN ISO 11 204 "Akustik - Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten - Messung von Emissions-Schalldruckpegeln am Arbeitsplatz und anderen festgelegten Orten - Verfahren mit Umgebungskorrekturen", Juli 1996 DIN ISO 11 429 "System akustischer und optischer Gefahrensignale und Informationssignale", Dezember 1996 DIN EN ISO 11 546 "Akustik - Bestimmung der Schalldämmung von Schallschutzkapseln" Teil 1: Messungen unter Laborbedingungen (zum Zweck der Kennzeichnung), Juni 1996 Teil 2: Messungen im Einzelfall (zum Zweck der Abnahme und Nachprüfung), Juni 1996 DIN EN ISO 11 691 "Akustik - Messung des Einfügungsdämpfungsmaßes von Schalldämpfern in Kanälen ohne Strömung - Laborverfahren der Genauigkeitsklasse 3", Februar 1996 DIN EN ISO 11957 "Akustik - Messung der Schalldämmung von Schallschutzkabinen - Messungen im Labor und im Einzelfall", Februar 1997 DIN EN ISO 12 001 "Akustik - Geräuschabstrahlung von Maschinen und Geräten - Regeln für die Erstellung und Gestaltung einer Geräuschmeßnorm", August 1997 DIN EN ISO 13 849-1ÄSicherheitsbezogene Teile von Steuerungen ± Teil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze³, Entwurf, Juni 2004 DIN EN ISO 13 849-2ÄSicherheitsbezogene Teile von Steuerungen ± Teil 2: Validierung, Dezember 2003

434

8 Schrifttum

IEC/ISO-Schriften und Normen

VDI-Richtlinien

ISO/IEC-Guide 14 "Product information for consumers", 1977 ISO/IEC-Guide 37 "Instructions for use of products of consumer interest", 1995 ISO/IEC-Guide "Standards for packaging - Consumers requirements", 1984 ISO/IEC-Guide 50 "Child safety standards - General guidelines" 1987 ISO/IEC-Guide 51 "Safety aspects - Guidelines for their inclusions in standards", 1999 ISO/IEC-Guide 104 "The preparation of safety publications and the use of basic safety publications and group safety publications", 1997 ISO 3864 "Safety colours and safety signs", 1984 ISO 7000 "Graphical symbols for use on equipement - Index and synopsis", 1989 ISO 7001 "Public information symbols", 1998 ISO 11 684 "Tractors, machinery of agriculture and forestry, powered lawn and garden equipements - Safety sign and hazard pictorials - General principles" ISO 14 121 "Safety of machinery - Principles of risk assessment", 1999 ISO 14 971-1 "Medical devices - Risk management - Part 1: Application of risk analysis", 1998 ISO 60 417 "Graphical symbols for use on equipement", 1998

Bezugsquelle: Beuth-Verlag GmbH Burggrafenstr. 6 10787 Berlin Telefon (030) 26 01 22 60

DIN-Normen Bezugsquelle: Beuth-Verlag Burggrafenstr. 6 10787 Berlin Telefon (030) 26 01 22 60 DIN VDE 0660, Teil 209 ´Niederspannungs-Schaltgeräte, Zusatzbestimmungen für berührungslos wirkende Positionsschalter für Sicherheitsfunktionen´ DIN 4844 "Sicherheitszeichen" Teil 2: Darstellung von Sicherheitszeichen", Februar 2001 DIN 5310 "Industrienähmaschinen - Sicherheitstechnische Anforderungen", September 1980 DIN 5318 Teil 2 "Industrienähmaschinen - Nähfuß - Sicherheitstechnische Anforderungen", September 1978 DIN 9611³Heckzapfwelle´, Juni 1994 DIN 15 026 "Hebezeuge - Kennzeichnung von Gefahrstellen", Januar 1978 V DIN 19 250´Messen, Steuern, Regeln; Grundlegende Sicherheitsbetrachtungen für MSR-Schutzeinrichtungen´, Mai 1994 DIN 20 066 Teil 4: ´Fluidtechnik; Schlauchleitungen, Einbau´, Mai 1984 DIN 25 419 Ereignisablaufanalyse³, November 1985 DIN 25 424´Fehlerbaumanalyse´, 1981 DIN 25 448´Ausfalleffektanalyse´ Mai 1990 DIN 30 600 "Graphische Symbole; Registrierung, Bezeichnung" DIN 75 031"Rangier-Warneinrichtungen", Februar 1995

Informationen: VDI Postfach 10 11 39 40002 Düsseldorf Telefon 0211/62140

VDI 2206 "Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme", März 2003 VDI 2220 "Produktplanung; Ablauf, Begriffe und Organisation", Mai 1980 VDI 2221 "Methode zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte", Mai 1993 VDI 2222´Konstruktionsmethodik´, Blatt 1, Juni 1997, Blatt 2, Februar 1982 VDI 2223 "Methodisches Entwerfen technischer Produkte", Januar 2004 VDI 2227 "Konstruktionskataloge - Getriebe" Blatt 1 bis Blatt 4, Mai 1991 VDI 2242 "Konstruieren ergonomiegerechter Erzeugnisse", Blatt 1 und 2, April 1986 VDI 2244´Konstruieren sicherheitsgerechter Erzeugnisse´, Mai 1988 VDI 2246 "Konstruieren instandhaltungsgerechter Produkte" Blatt 1 und 2, März 2001 VDI 2862 "Einsatz von Schraubenverbindungen in der Automobilindustrie", Juli 1999 VDI 2700 "Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen" Blätter 1 bis 9, April 2001 VDI/VDE 3542´Sicherheitstechnische Begriffe für Automatisierungssysteme"; Blätter 1 bis 4, Oktober 2000 VDI 3720 " Lärmarm konstruieren", Blätter 1 bis 5, Januar 1991 VDI 3780 ´Technikbewertung, Begriffe und Grundlagen´, September 2000 VDI 3822 "Schadensanalyse" Blätter 1 bis 5, März 2003 VDI 3968 "Sicherung von Ladeeinheiten" Blätter 1 bis 6, Mai 1994 VDI 4001 "VDI-Handbuch Technische Zuverlässigkeit", Blatt 1 und 2, Oktober 1985 VDI 4002 Technische Zuverlässigkeit, Systematische Grundlagen", Blatt 1, Juli 1986 VDI 4003 "Allgemeine Anforderungen an ein Sicherheitsprogramm", Blätter 1 bis 5, Oktober 1985 VDI 4004 "Zuverlässigkeitskenngrößen", Blätter 1 bis 4, September 1986 VDI 4005 "Einflüsse von Umweltbedingungen auf die Zuverlässigkeit technischer Erzeugnisse", Blätter 1 bis 5, November 1983 VDI 4006 "Menschliche Zuverlässigkeit", Blatt 1 und 2, Februar 2003 VDI 4008 "Zuverlässigkeitsanalysen, Methoden und Verfahren", Blätter 1 bis 9, April 1999

8 Schrifttum

Berufsgenossenschaftliches Vorschriften- und Regelwerk Bezugsquelle: Carl Heymanns Verlag Luxemburger Straße 449 50939 Köln Telefax 0221/9 43 73 603 http://www.heymanns.com e-mail: [email protected] Aktueller Stand ist im BGVR-Verzeichnis registriert

435

Carl Heymanns Verlag (http://www.heymanns.com) Deutscher Verkehrssicherheitsrat DVR (http://www.dvr.de) Deutsches Institut für Normung e. V. (http://www.din.de) Dr. Curt Haefner Verlag (http://www.haefner-verlag.de) Ecomed Verlagsgesellschaft (http://www.ecomed.de)

Zitierte Regelungen BGV A 8 "Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeichnung am Arbeitsplatz" BGV C 5 "Unfallverhütungsvorschrift Abwassertechnische Anlagen" BGV D 36 "Unfallverhütungsvorschrift Leitern und Tritte" BGR 107 "Sicherheitsregeln für Durchlauftrockner von Druck- und Papierverarbeitungsmaschinen" BGR 124 "Sicherheitsregeln für die Steuerung von Druck- und Papierverarbeitungsmaschinen" BGR 130 "Sicherheitsregeln für Kalander der Papierausrüstung" BGR 129 ´Sicherheitsregeln für Rollenschneidemaschinen der Papierausrüstung und Umroller´ BGI 572 "Schlauchleitungen - Sicherer Einsatz" BGI 588 "Metallroste" BGI 783 "Messungen an Bespannungen laufender Papiermaschinen" Wichtige Adressen

Erich Schmidt Verlag (http://www.erich-schmidt-verlag.de) EURO INFO CENTER (http://www.eic.de) Europäische Agentur für Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz (http://www.osha.eu.int) Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften HVBG (http://www.hvbg.de) Umwelt Online (http://www.umwelt-online.de) Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer e. V. (http://www.vdma.org/nam

Bayerische Landesanstalt für Arbeitsschutz und Sicherheitstechnik LfAS (http://www.lfas.de)

Universum Verlagsanstalt (http://www.universum.de)

Beuth Verlag (http://www.beuth.de)

Verein Deutscher Ingenieure - VDI (http//www.vdi.de)

Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin BAuA (http://www.baua.de)

Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik VDE (http//www.vde.de)

Bundesverband der Unfallkassen BUK (http://www.unfallkassen.de)

9 Stichwortverzeichnis

A A-Normen 16 Abhängigkeitskette 253 Ablederung 124 Abnahme 40 Abnutzungsfehler 108 Abschirmung 213 Abstieg 384 Absturz 112, 384 Absturzsicherung 377 Abtastsystem 299 abweisende Schutzeinrichtungen 251 Achsenabstand 187 AKAS-Gesenkbiegemaschinenabsicherung 328 Akzeptanz 236, 267, 369 allgemein anerkannte Regeln der Technik 38, 39 amerikanische Sicherheitszeichen 342 anerkannte Stelle 22 Anfahrlineale mit Schrägen 270 Anforderungsklasse 82 Anforderungsliste 47, 415 Anlaufwarneinrichtungen -akustische 354 Anpreßkraft 96 Ansprechzeit 291 Antriebselemente 360 Antriebsenergie 124 Antriebsstrang 365 Anzeiger 46 Apparat 45, 415 Arbeiten bei geöffneten Schutzeinrichtungen 263 arbeitsbedingte Gesundheitsgefahren 48 Arbeitsbedingungen 11, 48 Arbeitsbereich 46, 55, 415 Arbeitsbühne 379 Arbeitseinrichtungen 28 Arbeitsgegenstand 45 Arbeitsgegenstandsystem 50 Arbeitshöhe 376 Arbeitsmittel 45, 415 Arbeitsperson 45 Arbeitsplatz -ständiger 379 Arbeitsschutz-Rahmenrichtlinie 11 Arbeitsschutzgesetz 13 Arbeitsstromprinzip 260 Arbeitssystem 45, 207 Arretierung 243, 247

Aufenthaltsdauer 81 Aufgabenklärung 11 Aufgabenteilung 156 Aufheben der Schutzwirkung 257 Auflaufstelle 124, 370 Auflaufwinkel 370 Auflistungen von Gefährdungen 89 Auflösung 318 Aufprallbereich 216 Aufprallenergie 120 Aufprallfläche 113 Aufprallgeschwindigkeit 113 Aufsichtsbehörden 142 Aufstiegshilfen 379 Aufwicklungsvorgang 102 Augenverletzung 214 Ausfall, gefahrbringender 415 Ausfall infolge gemeinsamer Ursache (CCF) 415 Ausfall, systematischer 415 Ausfälle -zufällige 108 Ausfallrate 108, 152 Ausfallverhalten 111 Ausfallwahrscheinlichkeit 174, 415 ausführliche Gefährdungsanalyse 67 Ausgangsgröße 97 Ausgleichsgewichte 148 ausgleitfördernde Substanzen 115 Auslieferungsstopp 41 Außenkonturen 195 äußere Funktionselemente 57 Auswahl von Schutzeinrichtungen 211 Auswahlredundanz 161 Ausweichbewegung 103 Ausweichweg 366 Auswerteeinheit 282 Auswuchtmaschine 144

B B-Normen 16 Backeneinheiten 119 Bagatellschaden 76 Basisinnovation 66 Bauartprüfung 33 Baugruppe 49, 415 Baumusterprüfung 23, 415 Bauteil 415 Bauteilausfälle156 Bauteilfehler 92 Bauteilversagen 146 Bauteilzuverlässigkeit 152

Beanspruchung 47 Beanspruchungsgrenzen 199 Bedienteil 46, 362 Bedienungsfehler 105 Bedingung -geometrische 187 Begrenzen der wirksamen Energie 199 begrenzte Ausfallwahrscheinlichkeit 174 behördlichen Interventionen 35 Belastung 47, 104 Beleuchtung 105 Benutzerfreundlichkeit 415 Benutzerinformation 415 Benutzerorientiertheit 142 Berechnungsverfahren 148 Berufsgenossenschaften 30 Berufskrankheit 48 Berühren -großflächiges 289 Bescheinigungsverfahren 14 Beschußversuch 218 besondere Personengruppen 35 bestimmungsgemäße Verwendung 26, 29, 105 Betätigen von Bedienteilen 100 Betätiger -getrennter 272 Betätigungselement 270 Betätigungsmodalitäten 399 Betätigungsrichtung 95 Betreiber 415 Betriebsanleitung 26, 40, 340, 415 Betriebsanweisung 415 Betriebssicherheitsverordnung 31 Beurteilungsprozeß 96 bewegliche Schutzeinrichtungen 233 bewegliche Verkleidungen 244 Bewegung -energiebehaftete 124 -freie 112

-rotative 112 -translatorische 112 Bewegung, gefahrbringende 416 Bewegung in festgelegten Bahnen 112 Bewegungsbahn 112 Bewegungsumkehr 103 Beweislast 17 Bewußtseinsebenen 96 BG-ZERTPRÜF-Zeichen 33 BGG-Grundsätze 33 BGI-Informationen 33

438

9 Stichwortverzeichnis

BGR-Regeln 32 BGV-Vorschriften 31 Binnenmarkt 11, 35 Blitzleuchten 350 Blockieren 289 Blockschaltbild 186 Bodenluken 394 Bremssystem 158 Bruchdehnung 218 Bügel -formkodierte 272 Burn-in-Effekt 111

C C-Normen 17 CCF 177 CE-Kennzeichnung 6, 19, 21, 416 CE-Zeichen 14 CEN/CENELEC-Normen 11 CENELEC 16, 416 Checkliste 67 Common Cause Failure 177 Common Mode Failure 161 consumer products 28

D DC 175 Denkfehler 100 deterministische Gefährdungen 143 deterministische Gefahren 106 Deutsches Institut für Normung 16 Diagnosedeckungsgrad 175, 416 Diagnostic Coverage 175 Diagonalstäbe 392 DIN-EN-Normen 13 Disproportionalitäten 195 Diversität 163 Dokumentation 87 -technische 14, 416 Dokumentationspflicht 89 Drehbewegung 136 drehende Teile 359 Drehmaschine 116 Drehrichtung 102 Drehrichtungumkehr 365 drehzahlabhängige Zuhaltungen 256 Druck -hydrostatischer 116 Druckknopf 95 Druckmaschine 95 Druckschaltplatten 307 Durchdringen 218 Durchführungsanweisungen 32 Durchgänge 392 Durchgangsbreite 347 Durchgangshöhe 347, 392 Durchläufe 146 dynamische Informationen 349

E Echolaufzeitmessung Effekte

334

-chemische 46 -physikalische 46 Effektor 94, 416 EG-Baumusterprüfung 14 EG-Konformitätserklärung 19 EG-Maschinenrichtlinie 6, 13 EG-Vertrag 11 Eigenrotation 119 Einbauhöhe elektrischer Hauptschalter 409 Einfülltrichter 189 Eingangsgröße 97 Einlaßöffnung 195 Einrichtung mit Schutzfunktion 416 Einschalten einer Prüfstelle 68 Einstiegbereich 385 Eintauchradius 272 Eintrittswahrscheinlichkeit 76, 81 Einweglichtschranken 314 Einzelmaschine 14 Einzugskraft 95 Einzugsort 366 Einzugsspalt 102 Einzugsstelle 127 Einzugstelle 102, 124, 127, 130, 362 elektromagnetische Störungen 165 emotionale Ebene 77 EMV-Richtlinie 20 Endlagen bewegter Teile 187 Endschalter 156 Endverbraucher 35 energetische Gestaltungsmaßnahmen 197 Energie 45, 416 -kinetische 112 -potentielle 112 Energieaufnahmevermögen 217 Energiedichte 183, 199 -körperschädingende 185 Energiefeld 213 Energiepotentiale 104 Entriegeln 402 Entstehungsphasen 146 Entstörprozedur 98 Entwicklungsfehler 36, 39, 40 Erdbaumaschinen 229 Erfassen 102 Ergonomie 48 Exzenterpresse 60

F Fabrikationsfehler 36, 40 Fachausschuß -berufsgenossenschaftlicher 33 Fachkräfte für Arbeitssicherheit 2 fail save 143, 154, 416 Fallhöhe 113 Faltenbalg 244 Faltschürzen 244 Fangstelle 102, 124, 126 Fangwirkung 214 farbige Markierungen 347 Federkraftbetätigte Zuhaltungen 260

Fehlanwendung, vernünftigerwiese vorhersehbare 416 Fehlauslösungen 322 Fehlentscheidung 52 Fehler 416 -sicherheitsrelevante 36 Fehlerausschlüsse 277 Fehlerbaumanalyse 80 Fehlerbetrachtungen 165, 277 fehlerfreier Maschinenbenutzer 100 Fehlerwahrscheinlichkeit 102 -menschliche 100 Fehlfunktion 416 Fehlverhalten 95 festgelegte Bahnen 124 Festhalten -reflexartiges 114 Festkörperbewegung 136 feststehender Schutzeinrichtungen 234 Fingerschutzeinrichtungen 1 Flächenpressung 124, 199 Flachriemenantriebe 370 Fleischwunden 113 Fliehkraft 116, 148 Fluchtleiter 384 Flugkreis 119 Flurebene 375 Formschluß 360 Fotodokumentation 146 Fräskassetten 119 Freischalten 406 Frequenzspektrum 353 Frühausfälle 108, 152 Führungsgetriebe 369 Funktion 416 -technologische 184 funktionale Sicherheit 141, 173 funktionale Zuverlässigkeit 141 funktionelle Kopplungen 253, 257 Funktionselement 46 -äußeres 54, 72, 416 Funktionserfüllung 2 Funktionsstruktur 72, 267, 416 Fußleiste 388

G Galerie 387 Gasdruckfeder 248 Gasgefahr 388 Gebotszeichen 341 Gebrauchsdauer 108 Gedächtnis 97 Gefahr 104, 416 -wahrnehmbare technische 92 Gefahrbereich 417 gefahrbringende Bewegungen 168, 234 Gefährdung 63, 76, 104, 399, 416 -deterministische 185, 416 Gefährdungen, relevante 416 Gefährdungen, signifikante 416 Gefährdungen, stochastische 416 Gefährdungsanalyse 17, 63, 211, 417 Gefährdungsparameter 124

9 Stichwortverzeichnis Gefährdungspotential 52 Gefahrenabwendung 81 Gefahrenbereich 116 Gefahrensignale -akustische 352 -optische 349 gefährliche Maschinen 14 Gefahrquelle 115, 417 Gefahrquellen Gefahrstelle 124, 183, 417 -funktionsbedingte 207 Gefahrstellen -Grundtypen von 125 -Typologie der 130 gefangener Schlüssel 256 Geländer 377, 388, 417 Geländerhöhe 388 Geländerunterbrechungen 395 Generalklausel 38 geometrische Gegebenheiten 104 Gerät 36, 45, 417 Geräte- und Produktsicherheitsgesetz 11, 14, 16, 27, 33 Gerätesicherheitsgesetz 2, 16, 27 Gesamtsicherheit 107 Gesenkbiegen 296 Gesichtspunkt -ordnender 57 Gestaltung -benutzerfreundliche 100 Gestaltungsfehler 150 Gestaltungsmaßnahme -geometrische 187 Gestaltungsprinzipien 234 Gesundheitsschaden 104 Gewalteinwirkung 126 Gitterlichtschranken 314 Gitterrost 394 Gleichgewicht 114 Gliederungsteil 5 Glühbirne 350 Greifbereich 189 Greifgeschwindigkeit 291 Greifreflex 114 Grenzrisiko 77, 78 Grundform 137 Grundnormen 16, 17 Grundtypen mechanischer Gefahrstellen 124 Gruppennormen 16 GS-Prüfung 64 GS-Zeichen 33, 417 Gummihohlprofile 304

H Haftung -verschuldensunabhängige Halterung 247 Haltestange 384 Handeln -unbewußtes 96 Handgriff 382

36

Handhabbarkeit 142 Handkurbeln 362 Handlauf 381, 417 Handlaufbreite 388 Händler 28 Handlungen 96 Handlungsautomatismus 96 Handlungsbereich 54, 57, 417 Handrad 362 Handverletzung 102 harmonisierte europäische Normen 17 Hauptbefehlseinrichtung 405 Hauptteil 5 Haushaltsgeräte 28 Havarie 107 heiße Redundanz 161 Hektik 105 HEP (Human Error Probability) 100 Hersteller 24, 417 Herstellererklärung 6, 22, 417 Herstellerpflichten 41 Herstellungsfehler 108 High Speed Cuting (HSC) 116 Hilfsenergie 158 Hilfsentriegelung im Versagensfall 262 Hindurchgreifen 192 Hintertreten der Schutzeinrichtung 320 hinweisende Sicherheitstechnik 144, 185, 340 Hochgeschwindigkeits-fräsmaschine 214 Hochgeschwindigkeitswerkzeugmaschinen 216 Höhenausgleich 376 Höhendifferenz 112 höhere Gewalt 79 Hülltriebe 370, 371 Human Error Probability 100 Hydraulik-Schlauchleitungen 150 Hydraulik-Schlauchverbindung 150

I Importeur 28 Impuls 202 Inchen 286 Information 45, 417 -kodierte 92 Informationsdarbietung 105 Informationsflußkette 92 Informationsquelle -künstliche 340 Informationssystem 50 Infraschall-Systeme 308 Inhärent sichere Konstruktion 417 inhärente Sicherheit 142 Innenkonturen 194 Innenmaß 113 Inspektionsmaßnahmen 158 Instandhaltung 376 Instandhaltungsfehler 109 Instandhaltungsmaßnahmen 158 Instruktionsfehler 36, 40 Instruktionspflicht 40

439

integrierte Sicherheit 142 interlock 253 interne Dokumentation 20 IP 152 ISO-Normen 18

K Kalotte 371 Kalottenlagerung 200 kalte Redundanz 161 Kante -scharfe 189, 347 Kategorie 169, 417 kausalen, nicht beeinflußbaren Vorbestimmtheit 170 Kausalkette 77, 141 Keilriemenantriebe 370 Kerbschlagzähigkeit 218 Kette -kinematische 55, 369 Kettentriebe 370 kinematische System 49 Kippachse 391 Kippmoment 391 klappbare Schutzeinrichtung 234 Knieleiste 388 Knochenbruch 124 Kollisionen 113 Kombinationsschaltung 296, 417 Komplexität 417 Kompliziertheit 417 Konformitätsbescheinigung 6 Konformitätserklärung 6, 19, 417 Konformitätsvermutung 20, 417 Konstruktionsfehler 36, 39, 108 Konstruktionskatalog 4, 417 Konstruktionsphase 137 Kontaktausführung 270 Kontaktpuffer 306 Kontur 113 Konzeptphase 57 Körpergleichgewicht 112 Körpergröße 189, 376 Körperhaltung 195, 376 Körperkräfte 102 Körperschwerpunkt 391 Körperverletzung 10, 199 Kraftfluß 95 Kraftflußunterbrechung 200 Kraftgrenzwert 199 Krankheitsgeschehen 49 Kreismesser 196 Kreissäge 103 kritischer Aufprallenergie 218 Kühlschmierstoffe 216 Kunststoffscheibe 218 Kunststoffschweißmaschine 195 Kurvenscheibe 270

L Landwirtschafstmaschinen Langloch 274

229

440

9 Stichwortverzeichnis

Längsbewegung 136 Laser-Scanner 299, 331 Laserstrahl 312 Lasersystem -tastendes 312, 331 Laufstege 392 Lebensdauer 111, 210, 241, 418 Lebensphase der Maschine 68 Leiter 379 Leuchtdiode (LED) 350 Leuchtmelder 401 lichte Weite 186 Lichtgitter 317 Lichtquellen 349 Lichtschranken 314 Lichtstrahlenfelder 318 Lichtvorhang 317, 418 lock in 253 lock out 253 logische sequentielle Funktion 253, 418 Lösung -branchenspezifische 202 Luken 394

M magnetkraftbetätigte Zuhaltungen 260 Makrogeometrie 124 Manipulation von Verriegelungen 267 manuelle Tätigkeiten 52 manueller Transport 381 Marktüberwachung 41 Maschenweite 236 Maschine 36, 45, 418 -unübersichtliche 354 Maschinenbetreiber 142 Maschinenbewegung -unkontrollierte 150 Maschinendokumentation 356 Maschinengang 392 Maschinenhersteller 13 Maschinenschema 341 Maschinenschutzgesetz 2 Maschinensteuerungen 165 Maschinenunfälle 111 Maschinenverordnung 28 Maße -anthropometrische 189 Massenträgheitsmoment 200 Materialbahn 366 Materialrollen 362 Mean Time To Dangerous Failure 177 mechanische Energie 111 mechanische Gefährdungen 111 Medien -komprimierte 112 menschliches Versagen 40, 92 mentale Unterforderung 102 Merkmal -systematisierendes 57 Mikrogeometrie 124 Mindestabstände 187 Mißbrauch 98, 418 Mißerfolg 98

mit Berührung wirkenden Schutzeinrichtungen 302 Mitarbeiterhaftung 9 mittelbare Sicherheitstechnik 144, 184, 207 Momentanpol 413 Momentengleichgewicht 391 MTTFd 177 multifunktionale Schutzeinrichtungen 246 Muting 323, 418 Muting-Schutzsystem 326 Mutingauswerteeinheit 324 Mutingleuchten 327

N Nachfüllen von Hilfsstoffen 376 Nachhaltigkeit 369 Nachlauf 418 Nachlaufweg 366 Nachlaufzeit 200, 291 Nachrüstsätze 243 Näherungsschalter 277 Nähmaschine 214 Neukonstruktion 66 nichtverwendungsfähige Erzeugnisse 35 Niederspannungsrichtlinie 11, 19, 42 Nocken 270 Normalbetrieb 55, 105 Normalverteilung 187 Normen 14 -europäische 14 -nationale 16 Not- und Warnsignale 356 Not-Befehlseinrichtungen 399 Not-Entsperrung im Gefahrenfall 262 Notfallsituation 95 Nullrisiko 77 Nutzungspotential 143

O Oberflächenrauhigkeit 124 Oberflächenstruktur 111, 137, 186 Öffentliches Recht 9 Öffnen der Schutzeinrichtung 241, 258 Öffnung 192 -schlitzförmige 195 Optoelektronische Schaltmatten 309 optolektronische Sicherheitsleisten 308 ordnende Gesichtspunkte 5 Ordnungswidrigkeit 42 Ort -sicherer 286

P Panik 95 Panikschalter 96, 399 Parameter -akustische 353 Paßfedern 148

passive Infrarot-Sensoren 302, 338 passive Redundanz 161 PDF 174 Pedal 95 Performance Level 177, 418 Personenrückhaltesystem 251 Perzentil 189 PFD 174 PFH 174 Piktogramm 345 PL 177 Planschneidemaschine 54, 95 Planungsfehler 100 Plattformkante 388 Podeste 376 Poliermaschine 197 Polsterung 392 Polycarbonat 218 Positionsschalter mit Sicherheitsfunktion 269 Prallkissen 306 Presse 286 Preßkraft 96 Prinzips der Bistabilität 414 Probability of Dangerous Failure 174 Probability of Failure on Demand 174 Probability of Failure per Hour 174 Produkt 29, 36 Produktbeobachtung 36 Produktdokumentation 11 Produkthaftung 35, 418 Produkthaftungsgesetz 35 Produktnormen 16, 17, 26, 33 Produktüberwachung 41 prospektive Methode 65

Q QM-System 22 Qualitätssicherungssystems Querbewegung 136 Quetschstelle 124 Quetschwunde 124, 126 Quittierung 331

33

R Rampe 379 rationale Ebene 77 Rauhigkeit 189 rechnergestützte Systeme 182 Recht 9 -europäisches 11, 15, 25 -nationales 27, 29, 31, 33 -öffentliches 9, 36 Rechtssicherheit 17 Rechtssystematik 9 Rechtsverordnung 28 Redundanz 143, 158, 418 Reflektionslichtschranken 316 Reflexbewegung 114 Reflexe 94, 95 Reflexhandlungen 96 regelungstechnische Ansatz 96 Reibschluß 115, 189

9 Stichwortverzeichnis Reibstelle 124 Reibungskoeffizient 115 Reibungswärme 128 Reichweite 189 Relativbewegung 136 relevante Informationen 97 Reparatur 376 Reparaturarbeiten 236, 257 Restgefährdung 26 Restgefahren 345, 418 retrospektive Methode 65 Rettungsmöglichkeit 381 Reversieren 365 Revisionsingenieure 2 Rezeptor 418 Rezeptoren 94 Risiken an Gefahrstellen 87 Risiko 63, 74, 87, 91, 418 Risiko, tolerierbares 419 Risikoakzeptanz 77 Risikoanalyse 11 Risikobereitschaft 92 Risikobeurteilung 63, 79, 87 Risikobewertung 64, 173, 211, 419 Risikograph 79 Risikohöhe 82 Risikoklasse 82 Roboterstraße 214 Rollenbahnen 115 ROPS 229 Rot-Visier (Rotationsvisier) 225 Rotationsenergie 116 Rotationsführung 136 rotierender Maschinenteile 359 Rückenschutz 385 Rückrufaktion 41 Ruhebühnen 384 Ruhestromprinzip 260 Rundstäbe 365 Rutschfestigkeit 394

S Sachmängelhaftung 36 sachwidrige Verwendung 26 safe life 143, 148 Safety Integrity Level 174 Safetyballs 297 Safexpert 69 Schaden 76, 419 Schadensansprüche 35 Schadensausmaß 77, 81 Schadenspotential 76 Schadensquelle 104 Schalldruckpegel 353 Schaltbügel 304, 365 schaltende Schutzeinrichtungen 362 Schaltleiste 366 Schaltmatte 419 Schaltplatte 286, 419 Schaltplatten 302 Schaltstangen 302 Scheibenbruch 224 Scherstelle 124 Schlamm 388

Schleifkörperschutz 224 Schleifmaschine 214, 224 Schließen des Kraftflusses 95 schlitzförmige Öffnungen 195 Schloßkulisse 405 Schmerzgrenze 199 Schneiden 113 Schneidgeometrie 137 Schneidkeil 120, 137 Schneidstelle 103, 124, 130 Schnellbremsung 401 Schnittandeutung 95 Schnittwunde 126 Schnurriemen 370 Schock 105 Schreckreaktion 112, 114 Schrecksekunde 102 Schrittmaß 115, 381 Schrittschaltung 286, 419 Schürfwunden 128 Schüttgut 388 Schutzarten nach IP 152 Schutzaufbauten 229 Schutzbereich 54, 57, 419 Schutzblende 218 Schutzeinrichtung 208 -berührungslos wirkende 299, 419 -optoelektronische 312 -ortsbindende 286, 419 -trennende 211, 419 -umgehen der 98 Schutzeinrichtung mit Annäherungs-reaktion 299, 419 Schutzfeld 312 Schutzfunktionen 156 Schutzhaube 214, 224 Schutzklauselverfahren 29 Schutzkragen 289 Schutzleisten 365 Schutzmaßnahmen, technische 419 Schutzziel 141 Schutzziele 419 Schweißfunken 214 Schwere der Verletzung 87 Segmentabschaltung 98 Seilreibung 102, 360 Selbsthaltung 95 Selbsthilfe 148 Selbsthilfeeffekt 102, 366 selbstiniziertes Befreien 103 Selbstklebefolien 219 Selbstüberwachung 312 Sender/Empfängerprinzip 318 senkrechte Aufstiegshilfen 384 Setzstufe 381 sicher 141 Sicherheit 419 -absolute 77 Sicherheit, inhärente 419 Sicherheits-Integritäts-Level 174, 419 Sicherheitsabstand 189, 319, 419 Sicherheitsbewußtsein 340 Sicherheitsbezogenes Teil der Steuerung 419

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Sicherheitsbremsung 158 Sicherheitsfunktionen 168 Sicherheitsglasscheiben 218 Sicherheitsintegrität 419 Sicherheitsintegritätsstufe 174 Sicherheitskategorien 169 Sicherheitskennzeichnung 341 Sicherheitskupplungen 200 Sicherheitsmaßnahme 142 Sicherheitsschalter 419 Sicherheitsstrategie 141, 143, 145 Sicherheitsstromkreise 274 Sicherheitstechnik -hinweisende 340, -mittelbare 185 -unmittelbare 184 sicherheitstechnische Anforderung 146 sicherheitswidrige Verhaltensweisen 97 Sicherheitszuschlag 189, 320 Sicherung von Auflaufstellen 370 Sicherung von Einzugstellen 362 Sicherung von Fangstellen 360 Sichtanforderungen 362 Sichtscheiben 216 Signal -akustisches 354 Signalempfangsbereich 349 Signalflußkette 267 Signalwirkung 347 SIL 174 Software-Tool 68 Softwarelösungen 68 Sonderbetrieb 105 Sozialgesetzbuch (SGB VII) 31 Spanndorn 150 Spannkraft 148 Spannkraftausfall 116 Spannzange 73 Spätausfälle 152 Sperre -materielle 208 Sperrsystem -formschlüssiges 263 Spindeldrehzahl 116 Splittergefahr 219 Springrolle 200 Sprossen 385 Staatliche Ämter für Arbeitsschutz 29 Stand der Sicherheitstechnik 33, 38 Stand der Technik 18, 38, 39 Stand von Wissenschaft und Technik 38 Standfläche 112, 382 Stanztiegel 311 Start-Befehl 404 statisches System 49 Steckverbindungen 406 Steckvorrichtung 269 Steigeisengang 384, 387 Steigleiter 384, 379 Steigungswinkel 381 Stellungsüberwachung 263 Steuerbefehl 289 Steuerpult 399

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9 Stichwortverzeichnis

Stichproben 98 Stichstelle 124 Stichwunde 126 stochastische Gefährdungen 107, 143 Stoff 45, 419 Stoffzufuhr 362 Stolpern 114 Stolperstelle 114, 377, 397 Störanfälligkeit 87 Störfallverordnung 38, 107 Störgeräusch 353 Störgröße 146 Störungen im Arbeitsablauf 98 Stößelbetätigung 272 Stößelnachlauf 157 Stoßfestigkeit 218 Stoßgefahr 382 Stoßstelle 113, 124 Strafrecht 9, 10, 36 strafrechtliche Verantwortung 38 Streifenmuster 348 Streßsituation 102 Streubereich 225 Struktur 420 strukturelle Unzulänglichkeit 107 Stufenkante 377 Stufenmaß 381 Suchstrategie für Gefahrstellen 71 System 420 -energetisches 49 -funktionelles 49 Systematik 420 systematische Lösungssammlungen 4, 5 systematisierende Merkmale 5

T Technik -fehlertolerante 92 Technische Dokumentation 25 Technische Regeln 31 Technische Zuverlässigkeit 182 Technische Aufsichtsbeamte 2 Technisierungsstufe 45, 52 technologische Aufgabe 51 Teilfunktion 49, 72 Teleskopfedern 244 Testung 312 Textschild 341 Thales-Kreis 413 Tippbetrieb 95, 420 -wegbegrenzter 286 Tippschaltung 286 Tipptaster 420 Tragfähigkeit 392 Tragweite 76 Translationsenergie 120 Translationsführung 136 Transponder 282 trennende Schutzeinrichtungen 231, 234 Treppen 379, 381 Tritte 382 Typenschild 341

U Überbrückungssignal 326 Überdimensionieren 75, 152 Überfunktionalität 142 Überklettern 390 Überlastkupplungen 200 Überlebensraum 231 Überrollschutzaufbauten 229 Überstiege 394 Überwachen von Innenräumen 334 Überwachung -räumliche 299 Ultraschallsensoren 334 Ultraschallwellen 299 Umfangsgeschwindigkeit 120 Umgang mit Gefahrstoffen 104 Umgreifen 195 Umknicken 115 Umlenkspiegel 318 Umschlingungswinkel 370 Umweltsicherheit 76 Umzäunung 213, 246 unbestimmte Rechtsbegriffe 38 Unfall 124, 420 -sekundärer 112 Unfall, sekundärer 420 Unfälle 48 -verhaltensbedingte 92 Unfallfolgen 420 Unfallgeschehen 105 Unfalluntersuchung 92, 98 Unfallverhütungsvorschriften 31 Unfallversicherer 31 unmittelbare Sicherheitstechnik 144, 184, 187 unteren Gliedmaßen 190 Unternehmenshaftung 9 Untersagungsverfügung 29 Untersuchungsgrenzen 72 Untertischhubkreissäge 73 Unterwerkzeug 195 Unzulänglichkeiten -menschliche 92

V Variationskonstruktion 66 Verbrennungen 128 Verbundglasscheibe 218 Verbundwerkstoffe 217 Verdeckung 213 Verfahrbewegung 116 Verformung -gezielte 201 -plastische 218 -traumatische 186 Verformung der Körperteile 102 Verformungsenergie 113, 214 Verformungsgrenzbereich DLV 229 Verfügbarkeit 142, 420 Vergessensfehler 100 Vergleichsredundanz 161 Verhalten 92 -sicherheitswidriges 94

Verhaltensfehler 100 Verhaltensweise -unfallbegünstigende 95 Verkehrsdichte 381 Verkehrssicherheitspflicht 40 verkettete Maschinen 14 verkettete Anlage 404 Verkleidung 213 verkürzte Gefährdungsanalyse 66 Verletzung 124 Vermutungswirkung 17 Verriegelung 401, 420 -mit Zuhaltung 258, 260 Verriegelungen mit Steuerung 263 Verriegelungskonzept 211 Verriegelungsmaßnahme 214 Versagen, menschliches 420 Verschleißphase 108 Verschleißteile 216 Versicherungspflicht 36 Verwendung, bestimmungsgemäße, 420 Verzeichnis Maschinen 16 Viergelenkmechanismus 369 vollständige Dokumentation 20 Vordruck -formalisierter 146 Vorhängeschlösser 405

W Wahrnehmungsbereich 54, 55, 420 Wahrnehmungsprozeß 96 Wahrscheinlichkeit -zeitabhängige 107 Walze -rundlaufende 365 Walzendurchmesser 366 Walzengrube 365 Walzenpaar 362 Walzenquetschverletzungen 127 Walzenspalt 366 Walzenumfangsgeschwindigkeit 102 Wandluken, 394 warme Redundanz 161 Wärmestrahlenfluß 338 Warnbildzeichen 345 Warneinrichtung -aktive 349 Warnhinweise 340 Wartezeit 354 Wartung 376 Wartungsarbeiten 236, 257 Wasserreservoir 156 Weißdruck 20 Welle-Nabe-Verbindungen 148 Wellen -drehende 360 Wendeschneidplatten 119 Werkstoffgrenzwerte 199 Werkstoffwahl 225 Werkstückdurchlauf 72 Werkzeug 50 Werkzeugablage 382 Werkzeugbruchstück 120

9 Stichwortverzeichnis Werkzeugmaschine 116 Wickelvorgang 126 Winkelprofil 365 Wirkbereich 46, 420 Wirkbereichschutz 224 Wirkbewegung 420 Wirkfläche 124, 137, 420 Wirkgröße 45 Wirkorgan 50 Wirkorgansystem 50 Wirkung -zwangsläufige 185 Wirkungen -physikalische 104 wirtschaftliche Risiken 75 Wirtschaftlichkeit 2 Wunden 126 Wurfparabel 119

Z ZefU 2 Zeichen -informationstragende 340 Zeitabhängige Zuhaltungen 256 zentrales Nervensystem 94 Zentrifugalkräfte 224 Zerbersten 224 Zertifizierung 420 Zertifizierungsstelle 14, 22, 33 Zivilrecht 9, 36 zivilrechtlichen Haftungsfall 35 Zugänglichkeit 195 Zugmittel 189, 370 Zugriffsrichtung 213 Zugriffsteil 5 Zuhaltung 260, 401, 420

Zuhaltungen 253 Zukaufteile 243 Zuleitung 274 Zustimmschaltung 286 Zuverlässigkeit 111, 173, 420 -menschliche 100 zwangsläufige Ereignisse 100 Zweihandschaltung 286

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