Neue Walzwerke mit einem Walzendurchmesser

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1 Inhaltsverzeichnis 1 Vorbemerkungen Anwendungsbereich Beurteilung der wesentlichen Anforderungen aus der DIN EN 1417 durch den FA Chemie Sicherheitseinrichtungen für den Walzeneinzugsspalt Sicherheitseinrichtungen für Stockblender Sicherheitskonzepte des FA Chemie Walzwerke mit einem Walzendurchmesser 400 mm Sicherheitseinrichtungen für den Walzeneinzugsspalt Sicherheitseinrichtungen für den Stockblender Teilnehmerliste...16 Seite 1 von 16

2 1 Vorbemerkungen Für Walzwerke existiert seit September 1996 die europäisch harmonisierte Norm DIN EN Werden Walzwerke nach dieser Norm gebaut, kann vermutet werden, dass die wesentlichen Anforderungen der Maschinenrichtlinie (MRL) erfüllt sind. Es hat sich gezeigt, dass die Sicherheitskonzepte aus der DIN EN 1417 in vielen Fällen für die betriebliche Praxis keine zufriedenstellende Lösungen darstellen. Auch hat sich der Stand der Technik in den letzten Jahren weiterentwickelt, so dass nunmehr schärfere sicherheitstechnische Anforderungen gestellt werden können. Aus diesem Grund wurden in einem Erfahrungsaustausch zwischen Herstellern, Betreibern, Berufsgenossenschaften und Verbänden verbesserte Konzepte entwickelt. Anmerkung: Die erarbeiteten Sicherheitskonzepte lassen sich überwiegend nur an neuen Maschinen umsetzen, da sie wesentlich auf einer selbsttätigen Öffnung des Walzeneinzugspalts und der schnellen Abbremsung der Walzen beruhen. Folgende Ziele sind mit dieser Information nicht erreichbar: Auslösung der Vermutungswirkung für die von der Norm abweichenden Sicherheitskonzepte eine verbindliche Interpretation der MRL Trotzdem ist anzumerken, dass die Beschlüsse von Fachgremien (siehe Teilnehmerliste im Abschnitt 4) im Streitfall vor Gericht beachtet und bewertet werden und sich insoweit positiv auswirken. 2 Anwendungsbereich Diese Empfehlungen gelten für Walzwerke der gummi- und kunststoffverarbeitenden Industrie, die einen Walzendurchmesser von 400mm 1 aufweisen. Die Walzwerke bestehen aus zwei horizontal angeordneten Walzen, die mit unterschiedlicher Drehzahl angetrieben werden. Die verfahrenstechnische Zielsetzung besteht darin, das zugegebene Material zu mischen, zu homogenisieren und zu temperieren. Hierbei werden regelmäßig manuelle Eingriffe erforderlich. Es werden nur Sicherheitseinrichtungen beschrieben, die die v. g. manuellen Eingriffe an den Walzen ermöglichen. Nicht behandelt werden Walzwerke, die in automatisierten Produktionslinien eingesetzt werden, da sie andere Schutzeinrichtungen (z. B. trennende Schutzeinrichtungen) zulassen. Ferner werden Schutzeinrichtungen für Stockblender beschrieben. Andere Gefährdungen durch Zusatzeinrichtungen, wie z.b. Schneideinrichtungen, werden nicht behandelt. 1 Für kleinere Walzwerke sind eigene Empfehlungen in der Vorbereitung Seite 2 von 16

3 3 Beurteilung der wesentlichen Anforderungen aus der DIN EN 1417 durch den FA Chemie 3.1 Sicherheitseinrichtungen für den Walzeneinzugsspalt In diesem Abschnitt werden in knapper Form die wesentlichen Anforderungen aus der DIN EN 1417 wiedergegeben und teilweise kommentiert. Die Norm bietet zwei unterschiedliche Sicherheitskonzepte zur Sicherung des Walzeneinzugspalts an: unmittelbar vor dem Walzeneinzugsspalt angebrachte trennende Schutzeinrichtungen oder Schutzeinrichtungen, die außerhalb des Gefahrbereichs wirksam sind und bei Annäherung an den Gefahrbereich die Schutzfunktionen auslösen In der folgenden Übersicht und in der schematischen Darstellung werden nur die letztgenannten Einrichtungen beschrieben, da trennende Schutzeinrichtungen für den Walzeneinzugsspalt nur selten anwendbar sind. b > 850 mm Es werden keine Anforderungen an den Walzendurchmesser gestellt 300 < c < 400 mm (Höhe unveränderlich) Trennende Schutzeinrichtung H > 1300 mm D Auffangwanne B a = 1150 mm Rückseite Standfläche Bedienseite Walzwerke_n _EN 1417_Darstellung.tcd Abbildung 1: Anordnung der nach DIN EN 1417 Seite 3 von 16

4 Bei der Anbringung von n sind nach der DIN EN 1417 die in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten Anforderungen zu beachten: Merkmal Anforderung aus EN 1417 Bemerkung FA Chemie Höhe Oberkante der Walzen Maximaler Bremswinkel nach Auslösen der Wirksamkeit der Bremseinrichtung bei Energieausfall Kontrolle des Bremswinkels Anbringung der H 1300 mm 57,3 Der max. Bremswinkel muss auch bei Energieausfall eingehalten werden. Es muss eine Messeinrichtung für die Kontrolle des Bremswinkels vorhanden sein. Entsprechend Abb.1 mit: a = 1150 mm (darf sich nicht verändern lassen) b darf nicht kleiner als 850 mm sein. Der Wert für b erhöht sich über einen rechnerischen Zuschlag, der sich aus dem vom Hersteller spezifizierten Bremswinkel ergibt. Bei kleinen Walzwerken (Walzendurchmesser < 400 mm) ist diese Anforderung wenig sicherheitsrelevant, da der Walzeneinzugspalt leicht erreichbar bleibt. Entspricht nicht mehr dem Stand der Technik. Kleinere Bremswinkel sind möglich. Wird in die Empfehlungen des FA Chemie übernommen. Die Norm enthält keine weiteren Angaben: es wäre (theoretisch) eine Halterung für ein Kreidestück ausreichend. Die starre Anbringung in 1150 mm Höhe hat sich in der Praxis nicht bewährt. In vielen Anwendungsfällen ist die Höherlegung bis auf 1400 mm erforderlich. Die kann die gewünschte Sicherheitsfunktion nach Einschätzung des FA Chemie nur bei Walzendurchmessern von 400 mm erfüllen. Abstand zwischen und Walzenoberfläche Abgabe der Schaltsignale der mechanischen C muss größer als 300 mm und kleiner als 400 mm sein. Falls nicht: zusätzliche trennende Schutzeinrichtung erforderlich (B in Abb.1). Spätestens nach 10 mm Auslenkung in Richtung Walzen und in umgekehrter Richtung. Die Norm geht davon aus, dass sich bei einem Abstand von c > 400 mm eine Person zwischen der Stange und der Walze aufhalten kann. Die dann notwendige trennende Schutzeinrichtung ist in der Praxis nur in Ausnahmefällen einsetzbar. Die Norm berücksichtigt nur die mechanische, obwohl inzwischen andere Sensorik entwickelt wird. Seite 4 von 16

5 Merkmal Anforderung aus EN 1417 Bemerkung FA Chemie Auslösekraft der Einhaltung max. Bremswinkel Sicherheitsfunktionen beim Auslösen der Automatischer Reversierbetrieb Max. 200 N Messung muss im Leerlauf (ohne bremsendes Material) und bei max. Drehzahl erfolgen. Abbremsung der Walzen mit weniger als dem max. Bremswinkel Automatisches Auseinanderfahren der Walzen nach Stillstand auf mindestens 50 mm: 25 mm müssen spätestens nach 5 s erreicht werden und / oder automatisches Reversieren: mindestens 57.3, max. 90 : der Wert muss innerhalb von max. 2 s erreicht werden. Zusätzliche Maßnahmen zur Sicherung der Auslaufseite sind erforderlich: fest angebrachte trennende Schutzeinrichtung (SE) verriegelte trennende Schutzeinrichtung mit Zuhaltung: Reversieren wird nur ausgelöst, wenn SE geschlossen ist, bei offener SE keine Vorwärtsbewegung, Zuhaltung gibt SE erst frei, wenn Reversieren abgeschlossen ist. BWS: unterbricht oder verhindert das Reversieren nach Auslösen der Stange. Wird in die Empfehlungen des FA Chemie übernommen, da sich der Wert bewährt hat. Wird übernommen. Das automatische Auseinanderfahren unter gleichzeitiger Abbremsung sollte immer erfolgen, da es die größte Schutzwirkung entfaltet. Es ist nach Norm aber nicht zwingend erforderlich. Durch das automatische Reversieren wird die Auslaufseite zur Gefahrstelle. Heute wird das gleichzeitige Bremsen und Auseinanderfahren als höherwertig angesehen Die trennenden Schutzeinrichtungen sind in der Praxis nicht anwendbar, wenn das Fell an der Auslaufseite manuell angenommen werden muss. Die zusätzlichen Maßnahmen sind problematisch bei kleinen Maschinen, die nur reversieren und kein Öffnen des Walzenspalts aufweisen: die einzige Sicherheitsfunktion kann im Gefahrfall durch die BWS unwirksam werden, z. B. beim Unterbrechen der BWS kurz nach dem Beginn des Reversierens. Gefährdung durch Versagen der Steuerung Steuerungstechnische Anforderungen Ein einzelner Fehler in der Steuerung darf nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion der folgenden Schutzeinrichtungen führen: verriegelte trennende Schutzein- Die EN 1417 enthält keine klare Aussage, ob sich die Anforderungen auch auf die Hauptschaltelemente beziehen. Seite 5 von 16

6 Merkmal Anforderung aus EN 1417 Bemerkung FA Chemie richtungen (nur soweit die Walzenbewegungen betroffen sind), es muss der einzelne Fehler bei Betätigung der Stange selbsttätig erkannt werden. Tabelle 1: Anforderungen aus der DIN EN 1417 für die Walzeneinzugstelle mit Kommentierung durch den FA Chemie 3.2 Sicherheitseinrichtungen für Stockblender Die Einzugstelle am Stockblender wird durch die geometrische Anordnung der Walzen und durch die gesichert. Die Anordnung (vergl. Abb.2) soll bewirken, dass die Einzugstelle ohne Betätigung der nicht erreicht werden kann. Die Maße x und y müssen den Werten aus der DIN EN 294, Tabelle 1, entsprechen. Die wird dabei als trennende Schutzeinrichtung mit einer Höhe von 1200mm angesehen. Zur Sicherung der Einzugstelle an den Stockblenderwalzen sind nach der DIN EN 1417 die in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten Anforderungen zu beachten: Merkmal Anforderung aus EN 1417 Bemerkung FA Chemie Geometrische Anordnung der Stockblenderwalzen Abbremsen der Stockblenderwalzen nach Betätigung der Anordnung entsprechend DIN EN 294, Tabelle 1 Bremswinkel 90 Zusätzlich Reversieren, falls Walzen des Walzwerks reversieren Die Anordnung führt zu unergonomischen Arbeitsabläufen, insbesondere beim Zuführen der Felle zur Einzugsstelle. Das Maß y in Abb. 2 beträgt häufig 2400mm. Die Norm lässt einen hohen Nachlauf zu. Wirksamer ist das Auseinanderfahren der Walzen. Seite 6 von 16

7 Tabelle 2: Anforderungen aus der DIN EN 1417 für die Einzugstelle am den Stockblenderwalzen mit Kommentierung durch den FA Chemie Walzen des Stockblenders x Walzen des Walzwerks y Auffangwanne a = 1150mm Standfläche Walzwerke_Stockblender _EN 1417_Darstellung.tcd Abbildung 2: Anordnung der Stockblenderwalzen nach DIN EN 1417 Seite 7 von 16

8 4 Sicherheitskonzepte des FA Chemie 4.1 Walzwerke mit einem Walzendurchmesser 400 mm Sicherheitseinrichtungen für den Walzeneinzugsspalt Ab 400 mm Walzendurchmesser entfaltet eine die optimale Schutzwirkung, da sie bei Annäherung an den Walzenspalt nahezu zwangsläufig ausgelöst wird. Bei Betätigung der müssen folgende Funktionen ausgelöst werden: Abbremsung der Walzen bis zum Stillstand und gleichzeitiges Auseinanderfahren der Walzen b > 850 mm Durchmesser mindestens 400mm 300 < c < 400 mm (höhenveränderlich) Ansprechkraft: 100 bis 200N H > 1300 mm D Auffangwanne a = 1150 mm bis 1400mm Rückseite Standfläche Bedienseite Walzwerke_n _FA- Chemie.tcd Abbildung 3: Anordnung der Sicherheitseinrichtungen für Walzwerke mit einem Walzendurchmesser 400 mm. Anmerkung: Grundsätzliche muss die Rückseite analog zur Bedienseite gesichert sein. Auf die Absicherung der Rückseite mit einer kann verzichtet werden, wenn die Seite 8 von 16

9 Rückseite bauseitig oder durch die Folgemaschine gesichert ist. Die Abstimmung hat zwischen Hersteller und Betreiber schriftlich zu erfolgen. Bei der Konstruktion der Sicherheitseinrichtungen und des Walzwerks sind die in der folgenden Tabelle 3 aufgeführten Anforderungen zu berücksichtigen. Merkmal Anforderung Erläuterung durch FA Chemie Funktionale Anforderungen Aufstellung des Walzwerks / Oberkante der Walzen H 1300mm Siehe Abb. 3 Maximaler Bremswinkel nach Auslösen der < 30 in der Gummiindustrie < 50 in der Kunststoffindustrie In der Kunststoffindustrie sind höhere Drehzahlen üblich, daher der größere Bremswinkel. Wirksamkeit der Bremseinrichtung bei Energieausfall Kontrolle / Messung des Bremswinkels Der Bremswinkel muss auch bei Energieausfall eingehalten werden. Der Bremswinkel muss sich ohne die Verwendung von Hilfsmitteln durch eine Messeinrichtung, die fest am Walzwerk installiert ist, durch den Maschinenführer leicht überprüfen lassen. Dies kann erreicht werden durch: elektromechanische Bremsen mit Federbelastung Elektronisch geregelte Antriebe mit kinetischer Stützung: die kinetische Energie der Walzen / des Motors wird zur Erzeugung der elektrischen Spannung für die Elektronik genutzt. Dies kann z.b. durch eine Test- Bremsung erreicht werden, wobei der Nachlaufwinkel auf einer Skala ablesbar ist. Die Messung muss ohne bremsendes Material bei max. Drehzahl erfolgen. Der Messvorgang muss in der Betriebsanleitung beschrieben werden. Auseinanderfahren Die Walzen müssen auf Das Bremsen und Auseinanderfahren Seite 9 von 16

10 Merkmal Anforderung Erläuterung durch FA Chemie der Walzen bei Betätigung der Auseinanderfahren bei Energieausfall Anbringung der Auslösekraft der Schaltsignal der mindestens 50 mm auseinanderfahren, wobei nach 5 s 25 mm erreicht sein müssen. Die Walzen müssen auch bei Energieausfall auseinanderfahren. Anbringung entsprechend Abb. 3 Die Auslösekraft darf höhenabhängige Grenzwerte nicht überschreiten. Mindestens nach 10 mm Auslenkung in Richtung Walzen und in umgekehrter Richtung müssen gleichzeitig eingeleitet werden. Bei hydraulischem Antrieb z. B. durch einen Druckspeicher. Die muss im Höhenbereich von 1150 bis 1400 mm angebracht werden. Hierbei ist es zulässig, die Stange höhenverstellbar auszuführen. Die Auslösekraft darf folgende Grenzwerte nicht überschreiten: max. 200 N in der unteren Endlage (1150 mm) max. 100 N in der oberen Endlage (1400 mm) Zwischenwerte können linear interpoliert werden Bei höhenverstellbaren n muss entweder der niedrigste Wert fest eingestellt sein oder es muss eine automatische Anpassung der Auslösekraft erfolgen (z. B. bei drehbar gelagerten n durch die Änderung des Hebelarms). Das Verstellen der Auslösekraft darf nur unter Verwendung von Werkzeug möglich sein. An der Bedienseite darf in der Gummiindustrie in Einzelfällen von der Schaltrichtung vom Walzwerk weg abgesehen werden, z.b. bei der Ver- Seite 10 von 16

11 Merkmal Anforderung Erläuterung durch FA Chemie arbeitung von harten Gummimischungen, die zu häufigen Fehlauslösungenführen. Abstand zwischen und Walzenoberfläche Sicherung der Rückseite des Walzwerks Reversieren Maß c in Abb. 3 Grundsätzliche muss die Rückseite analog zur Vorderseite gesichert sein. Auf die Absicherung der Rückseite mit einer kann verzichtet werden, wenn die Rückseite bauseitig oder durch die Folgemaschine gesichert ist. Die Abstimmung hat zwischen Hersteller und Betreiber schriftlich zu erfolgen. Kein automatisches Reversieren: das Reversieren darf nur über einen Tipptaster möglich sein. Das Maß c muss bei höhenverstellbaren n in allen Höhen eingehalten werden. Es soll verhindern, dass sich der Maschinenführer zwischen Walzen und aufhält. Der Not-Halt muss dem Reversieren übergeordnet sein. Steuerungstechnische Anforderungen Keine Gefährdung durch Versagen der Steuerung: für die Funktion Abschalten der Walzenrotation Die Steuerung muss den PL r = d nach EN erreichen. Tabelle 3: Anforderungen des FA Chemie für die Walzeneinzugstelle mit Kommentierung Seite 11 von 16

12 4.1.2 Sicherheitseinrichtungen für den Stockblender Die Einzugstelle am Stockblender wird gesichert durch: a) die Lage der Einzugstelle (schwere Erreichbarkeit) und b) durch die (schaltet Walzenantrieb ab und schwenkt die Walzen auf mindestens 100 mm auf) oder c) durch ein horizontales Lichtgitter vor dem Einzugsspalt: das Lichtgitter und die wirken wie unter b) beschrieben (siehe Abb.4) Je nach Höhe a der sind folgende Abstandsmaße für die Einzugstelle am Stockblender einzuhalten (vergl. Abb.4): Höhe Höhe Stockblendereinzugstelle Horizontaler Abstand zur Einzugsstelle Bemerkung Schwer erreichbare Einzugstelle a = 1150 mm H > 2200 mm x > 200mm Die Sicherung erfolgt durch die geometrische Anordnung der Einzugstelle und durch die. a = 1400 mm H > 2000 mm x > 100mm Die Schutzwirkung wird durch die Lage der und der Einzugstelle in Verbindung mit der geringen Auslösekraft der (100N) erzielt < a < 1400mm x > 100mm Der Wert für H wird linear interpoliert zwischen 2000 und 2200mm (Basis ist der Wert a). Sicherung der Einzugstelle durch horizontales Lichtgitter (vergl. Abb. 4 und 5) Seite 12 von 16

13 Höhe Höhe Stockblendereinzugstelle Horizontaler Abstand zur Einzugsstelle Bemerkung 1150 a 1400mm H > 1800mm Keine Einschränkung Der Abstand s (vergl. Abb. 4) ist soweit zu optimieren, dass keine Fehlauslösung durch das Material erfolgt, aber Hände bei der Annäherung an den Einzugsspalt erkannt werden. Tabelle 4: Maße für die Sicherung der Einzugstelle am Stockblender Walzen des Stockblenders S x Walzen des Walzwerks Lichtgitter a H Auffangwanne Standfläche Walzwerke_Stockblender _FA-Chemie_Darstellung. tcd Abbildung 4: Maße für die Sicherung der Stockblendereinzugsstelle Seite 13 von 16

14 Bewährt haben sich Lichtgitter, die vor dem Stockblender horizontal vor die Einzugstelle der Stockblenderwalzen angebracht werden. Um das Hochwerfen der Felle in die Stockblenderwalzen ohne das Auslösen von Schutzfunktionen zu ermöglichen, darf das Lichtgitter mit einer Zeitunterdrückung versehen werden: sofern das Lichtgitter weniger als 0,5 s unterbrochen wird, erfolgt keine Auslösung der Schutzfunktionen. Das Lichtgitter ist hinsichtlich seiner Lage so zu optimieren, dass einerseits wenig Fehlauslösungen auftreten, andererseits beim Annähern von Körperteilen zum Gefahrbereich möglichst zwangsläufig eine Unterbrechung des Schutzfeldes gegeben ist. Das Maß s ist hierbei so klein wie möglich zu gestalten. Das Lichtgitter für die Handerkennung geeignet sein. Abbildung 5: Horizontales Lichtgitter zur Sicherung des Einzugsspalts an einem Stockblender Seite 14 von 16

15 Abbildung 6: Einrichtung zur Nachlaufmessung Seite 15 von 16

16 5 Teilnehmerliste An den Beratungen nahmen teil: Verband Deutscher Sicherheitsingenieure Rubicon Gummitechnik und Maschinenbau GmbH, Halle Kautex Textron GmbH, Bonn Goodyear Dunlop GmbH, Wittlich Continental AG, Hannover Wirtschaftsverband der Deutschen Kautschukindustrie, Frankfurt Vibracoustic GmbH & Co., Hamburg Holz-BG, München Harburger-Freudenberger Maschinenbau GmbH, Freudenberg Michelin Reifenwerke, Bad Kreuznach Servitec GmbH, Berlin Currenta, Leverkusen Brückner Maschinenbau GmbH, Siegsdorf Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau, Frankfurt Leder-Berufsgenossenschaft, Mainz BG Chemie Heidelberg Seite 16 von 16