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3.4 Schritt 4: Sicherheitsabstand berechnen
Optoelektronische Schutzeinrichtungen können ihre Schutzfunktion nur dann erfüllen, wenn sie in ausreichendem Sicherheitsabstand zur Gefahrstelle montiert werden. Der Sicherheitsabstand von Schutzeinrichtung zur Gefahrstelle muss so groß sein, dass die gefahrbringende Bewegung zum Stillstand gekommen ist, bevor ein Körperteil der Person die Gefahrstelle erreichen kann (siehe auch ANSI B11.19-2003). Nach der Berechnung des Sicherheitsabstandes sollte geprüft werden, ob dieser Mindestabstand eine ergonomische Bedienung der Maschine durch die Bedienperson zulässt. Ist dies nicht der Fall, muss entweder eine Gesamtstoppzeit der Maschine oder eine BWS mit höherer Auflösung gewählt werden.
Der folgende Überblick bezieht sich auf die Berechnungsformeln der ISO 13855/EN 999 „Sicherheit von Maschinen – Anordnung von Schutzeinrichtungen im Hinblick auf Annäherungsgeschwindigkeiten von Körperteilen“ und auf die Empfehlungen der IEC TS 62046. Wenn die Maschine einer bestimmten Spezifikation unterliegt, wie z.B. maschinenspezifische europäische C-Normen bzw. OSHA / ANSI-Standards, so muss auf diese Bezug genommen werden. Zudem entbindet dieser Überblick natürlich nicht, die Montagehinweise der Betriebsanleitungen zu beachten.
Sicherheitsabstandsberechnung gemäß ISO 13855/EN 999 bzw. IEC TS 62046
Der Mindestabstand einer Stopp auslösenden Schutzeinrichtung zur Gefahrstelle an der Maschine ist mit der nachfolgenden, allgemeinen Formel zu berechnen:
S = (K x T) + C
| S |
Der Mindestsicherheitsabstand in Millimetern von der nächstgelegenen Gefahrstelle zur Detektionsstelle (Schutzfeld) der Schutzeinrichtung. Ein S von 100 mm muss unabhängig vom berechneten Wert mindestens eingehalten werden.
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| K |
Annäherungsgeschwindigkeit in Millimetern pro Sekunde, abgeleitet aus Daten über Annäherungsgeschwindigkeiten des Körpers oder von Körperteilen.
Gehgeschwindigkeit (untere Gliedmaßen): K = 1600 mm/s
Greifgeschwindigkeit (obere Gliedmaßen): K = 2000 mm/s
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| T |
Nachlaufzeit des gesamten Systems (Ansprechzeit Schutzeinrichtung + Ansprechzeit Interface + Nachlaufzeit Maschine) in Sekunden (Die IEC TS 62046 fordert einen Zuschlag von mindestens
10 % der ermittelten Nachlaufzeit zur Berücksichtigung von möglichen Verschlechterungen).
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| C |
Ein zusätzlicher Abstand in Millimetern. Dieser zusätzlich addierte Abstand basiert darauf, dass sich ein Körperteil, je nach Auflösung der Schutzeinrichtung, schon eine bestimmte Strecke in Richtung Gefahrstelle annähern kann bis es von der Schutzeinrichtung erkannt wird. |
Umgang mit einer möglichen Umgehung von berührungslos wirkenden
Schutzeinrichtungen durch Hinüberreichen über das Schutzfeld gemäß ISO 13855:
Legende:
| 1 |
berührungslos wirkende Schutzeinrichtung |
| 2 |
Gefährdungsbereich |
| 3 |
Bezugsebene |
| a |
Höhe des Gefährdungsbereichs |
| b |
Höhe der Oberkante des Schutzfeldes der berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung |
| CRO |
zusätzlicher Abstand, in dem sich ein Körperteil in Richtung des Gefährdungsbereiches bewegen kann, bevor die Schutzeinrichtung ausgelöst wird (siehe Werte in Tabelle 1) |
| S |
Mindestabstand für das Hinüberreichen |
Bild 8 - Hinüberreichen über das senkrechte Schutzfeld einer
berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung
| Höhe des Gefähr-dungs-bereiches a |
Höhe der Oberkante des Schutzfeldes der berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung
b |
| 900 |
1 000 |
1 100 |
1 200 |
1 300 |
1 400 |
1 600 |
1 800 |
2 000 |
2 200 |
2 400 |
2 600 |
Zusätzlicher Abstand zum Gefährdungsbereich
CRO |
| 2 600 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 2 500 |
400 |
400 |
350 |
300 |
300 |
300 |
300 |
300 |
250 |
150 |
100 |
0 |
| 2 400 |
550 |
550 |
550 |
500 |
450 |
450 |
400 |
400 |
300 |
250 |
100 |
0 |
| 2 200 |
800 |
750 |
750 |
700 |
650 |
650 |
600 |
550 |
400 |
250 |
0 |
0 |
| 2 000 |
950 |
950 |
850 |
850 |
800 |
750 |
700 |
550 |
400 |
0 |
0 |
0 |
| 1 800 |
1 100 |
1 100 |
950 |
950 |
850 |
800 |
750 |
550 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 1 600 |
1 150 |
1 150 |
1 100 |
1 000 |
900 |
850 |
750 |
450 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 1 400 |
1 200 |
1 200 |
1 100 |
1 000 |
900 |
850 |
650 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 1 200 |
1 200 |
1 200 |
1 100 |
1 000 |
850 |
800 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 1 000 |
1 200 |
1 150 |
1 050 |
950 |
750 |
700 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 800 |
1 150 |
1 050 |
950 |
800 |
500 |
450 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 600 |
1 050 |
950 |
750 |
550 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 400 |
900 |
700 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 200 |
600 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| 0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
| Wenn der Wert 0 angegeben ist, sollte die Berechnung des Mindestastandes, S, nach 6.2 bis 6.4 erfolgen |
Bei der Bestimmung der Werte nach Tabelle 1 darf nicht interpoliert werden. Wenn die bekannten Werte a, b oder CRO zwischen zwei Werten der Tabelle 1 liegen, muss der größere Wert des Mindestabstandes angewendet werden.
Um ein Umgehen durch Hinüberreichen über die BWS zu verhindern, darf der Mindestabstand, S, in Millimeter zwischen dem Schutzfeld und dem Gefährdungsbereich nicht kleiner sein, als der nach Gleichung berechnete Wert.
Für CRO gelten die in der Tabelle festgelegten Werte. Der in dieser Tabelle für CRO angegebene Wert entspricht dem zusätzlichen Abstand in Millimeter, der auf dem Abstand basiert, den sich ein Körperteil (üblicherweise eine Hand) in Richtung des Gefährdungsbereichs bewegen kann, bevor die berührungslos wirkende Schutzeinrichtung ausgelöst wird. Tabelle 1 bezieht sich ausschließlich auf das Hinüberreichen über das Schutzfeld der BWS.
Steht die Höhe einer BWS bereits fest, so kann die Tabelle dazu verwendet werden, den Mindestabstand, S, abzuleiten. Steht der Mindestabstand bereits fest, so kann die Tabelle ebenso dazu verwendet werden, die erforderliche Höhe der BWS zu ermitteln.
S = (K x T) + CRO
Dabei ist
K = 2 000 mm/s.
Somit wird
( ) S = 2 000 x T + CRO
Diese Gleichung gilt für alle Mindestabstände S bis einschließlich 500 mm. Der Mindestwert von S darf nicht
kleiner sein als 100 mm. Zuerst ist S nach Gleichung (11) zu berechnen. Überschreiten die Werte von S
500 mm, kann Gleichung (12) angewendet werden. Der Wert von S darf nicht kleiner sein als 500 mm.
( ) S = K x T + CRO
Dabei ist
K = 1 600 mm/s.
Somit wird
S = (1 600 x T) + CRO
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