Rückhaltefähigkeit trennender Schutzeinrichtungen an ortsfesten Schleifmaschinen

Status:

abgeschlossen 08/2003

Zielsetzung:

Die Konstruktion und Gestaltung trennender Schutzeinrichtungen an Schleifmaschinen ist von entscheidender Bedeutung für den Schutz der Person, die die Maschine bedient, und der Maschinenumgebung gegen wegfliegende Schleifkörperbruchstücke. Die EN 13218 "Werkzeugmaschinen - Sicherheit: Stationäre Schleifmaschinen" schreibt die Mindestwanddicken für trennende Schutzeinrichtungen an ortsfesten Schleifmaschinen vor. Diese Werte beruhen zu einem großen Teil auf Erfahrungen und Einschätzungen und nicht auf experimentellen Untersuchungen. Als Alternative zur Verwendung von Wanddickentabellen enthält die Norm ein Nachweisverfahren. Bei diesem Nachweisverfahren müssen reale Schleifkörper bei Arbeitshöchstgeschwindigkeit innerhalb der Schutzeinrichtung zum Bruch gebracht werden, um die Rückhaltefähigkeit der Schutzeinrichtung beurteilen zu können. Dieses zeitaufwändige und kostenintensive Verfahren führt jedoch zu wenig reproduzierbaren Ergebnissen. Das Ziel des vom Fachausschuss Metall und Oberflächenbehandlung initiierten Projektes bestand darin, ein möglichst einfaches Beschussprüfverfahren zur Beurteilung der Rückhaltefähigkeit trennender Schutzeinrichtungen an ortsfesten Schleifmaschinen zu entwickeln.

Aktivitäten/Methoden:

Die Entwicklung eines Beschussprüfverfahrens für trennende Schutzeinrichtungen an ortsfesten Schleifmaschinen erfolgte in drei, teilweise parallel zu bearbeitenden Schritten. Zunächst wurde mit einer bereits bestehenden pneumatischen Beschussanlage die Rückhaltefähigkeit von Stahlblech (St 12. 03, ein typisches Material für trennende Schutzeinrichtungen) und Polycarbonat (ein häufig verwendeter Sichtscheibenwerkstoff) durch Beschussversuche mit zylindrischen Projektilen aus Schleifscheibenkeramik ermittelt. Variiert wurden u. a. die Festigkeit, die Masse, die Abmessungen und die Form der Projektile. Der zweite Schritt umfasste die Entwicklung von Stahlprojektilen, die vergleichbare Beschussergebnisse wie Keramikprojektile liefern. Die Vorteile von Stahlprojektilen liegen in der einfacheren Fertigung und in der Wiederverwendbarkeit nach einem Beschussversuch. Im dritten Schritt erfolgte die Validierung der Beschussergebnisse durch Fliehkraftversuche mit realen Schleifscheiben, die hierfür bis zum Bruch beansprucht wurden.

Ergebnisse:

Die Schutzwirkung trennender Schutzeinrichtungen gegenüber wegfliegenden Schleifkörperbruchstücken hängt von einer Vielzahl sich wechselseitig beeinflussender Parameter ab. Die Rückhaltefähigkeit der Schutzeinrichtungen wird dabei nicht allein durch die Dimensionierung und die Festigkeitseigenschaften der verwendeten Werkstoffe festgelegt, vielmehr hängt sie in hohem Maße auch von der Beschaffenheit der aufprallenden Bruchstücke ab. So wurde aus den Beschussuntersuchungen deutlich, dass die Rückhaltefähigkeit mit steigender Festigkeit und zunehmender Scharfkantigkeit der keramisch gebundenen Bruchstücke abnimmt, wobei diese Einflüsse bei dem Beschuss von Stahlblech stärker ausgeprägt waren als bei Polycarbonat. Auf der Grundlage der Untersuchungen wird vorgeschlagen, ähnlich wie bei Drehmaschinen (DIN EN 12415 "Sicherheit von Werkzeugmaschinen - Kleine numerisch gesteuerte Drehmaschinen und Drehzentren") auch das Rückhaltevermögen trennender Schutzeinrichtungen an ortsfesten Schleifmaschinen anhand von Beschussversuchen mit zylindrischen Stahlprojektilen zu beurteilen. Die Durchmesser und Massen der zu verwendenden Projektile sowie die aufzubringenden Beschussgeschwindigkeiten ergeben sich aus der Breite der zu betrachtenden Schleifscheiben und der im Versagensfall zu erwartenden größten translatorischen Bruchstücksenergie. Nach dem gegenwärtigen Kenntnisstand erlauben solche Stahlprojektile eine konservative Abschätzung der Rückhaltefähigkeit trennender Schutzeinrichtungen für ortsfeste Schleifmaschinen.

Weitere Informationen:

Stand: