Někde jsme i napřed. Mechanická nebezpečí u obráběcích strojů z pohledu evropských norem

V posledních letech jsou požadavky evropských bezpečnostních norem včleňovány do soustavy ČSN. Speciálně pro obráběcí stroje, po jedné pro vrtačky, frézky, brusky a obráběcí centra a další budou postupně následovat. Tyto normy mají napomáhat konstruktérům, výrobcům a dalším zainteresovaným osobám a organizacím interpretovat základní bezpečnostní požadavky za účelem dosažení shody s evropskou legislativou týkající se bezpečnosti strojních zařízení.

V každé normě jsou identifikována a popsána různá nebezpečí pro příslušný druh stroje, stanoveny bezpečnostní požadavky včetně ochranných opatření a způsoby jejich ověřování.
Hlavní skupiny nebezpečí, která se mohou vyskytovat prakticky u všech strojů, jsou uvedeny v ČSN EN 292-1/83 3001/ Bezpečnost strojních zařízení – Základní pojmy, všeobecné zásady pro konstrukci – Část 1: Základní terminologie, metodologie. Jsou to mechanická, elektrická a tepelná nebezpečí, nebezpečí vytvářená hlukem, vibracemi, zářením, materiály a látkami, jakož i nebezpečí v důsledku zanedbání ergonomických zásad při konstrukci strojního zařízení.

Nezbytným studijním materiálem a hlavně praktickou pomůckou každého konstruktéra při řešení bezpečnostní problematiky by měla být také obsažná ČSN EN 292-2 + A 1 /83 3001/ Bezpečnost strojních zařízení – Základní pojmy, všeobecné zásady pro konstrukci – Část 2: Technické zásady a specifikace, včetně přílohy A. Nalezneme zde též podrobné informace o tom, co má být obsahem průvodní technické dokumentace, zvláště návodu k obsluze stroje. Pro úplnost ještě upozorňuji na ČSN EN 1050/83 3010/ Bezpečnost strojních zařízení. Zásady pro stanovení rizikovosti.

V tomto pojednání se chceme věnovat pouze mechanickému nebezpečí a některým novějším, zpřesněným požadavkům, které se dotýkají této problematiky u jednotlivých druhů obráběcích strojů.

Automatizované obráběcí stroje

Zpřesněné bezpečnostní požadavky se týkají především obráběcích strojů automaticky řízených včetně obráběcích center, u nichž probíhá automatická výměna nástrojů, obrobků, a obsluhující /operátor/ musí zasahovat do nebezpečného pracovního prostoru v případě seřizování, při odstraňování poruchy, ověřování automatického cyklu krok po kroku. Nelze vyloučit ani neočekávané pohyby stroje při selhání řídícího systému. Normy navíc stanoví podrobné požadavky na upínací zařízení a ochranné opatření, zamezující vymrštění uvolněných obrobků nebo odletujících poškozených /zlomených/ nástrojů.

Upozorňuji na některé novější bezpečnostní požadavky:

• každý stroj musí mít alespoň 2 až 3 režimy činnosti /automatický cyklus, seřizovací cyklus, přídavný režim pro ruční zásah při omezených pracovních podmínkách/.
  Volba způsobu ovládání /režimu/ musí být buď uzamykatelným přepínačem nebo vstupním kódem a smí být možná pouze vně pracovního prostoru. Zařízení pro volbu režimů musí zajistit, že v jakémkoli čase je aktivní pouze jeden režim;
• přístup k NC programu /k programovatelným funkcím/, jako je např. korekce polohy nástroje, musí být uzamykatelný, aby byla vyloučena neoprávněná manipulace. Může to být i forma hesla;
• v případě zvýšeného ohrožení nebo i vzniku havarijní situace má být k dispozici ovladač nouzového zastavení, a to na každém místě předpokládané obsluhy, na hlavním ovládacím panelu, na přenosném ovládacím panelu, v místě nakládání a vyjímání obrobků, u zásobníku nástrojů, když je vzdálen od pracovního prostoru stroje;
• je-li při seřizování ochranné zařízení vyřazeno z činnosti, pak silově ovládané pohyby stroje smějí být možné pouze za určitých podmínek, např. pohyby v osách jsou dovoleny při rychlostech do 2 m/min. nebo po inkrementech o velikosti do 10 mm, a to pouze v jedné ose, přičemž ovládací zařízení vyžaduje nepřetržité působení. Lze využít též dvouruční ovládací zařízení, vyhovující požadavkům ČSN EN 574 /83 3325/;
• musí být k dispozici prostředky, které umožní uvolnění osob, které zůstaly nebo byly zachyceny uvnitř nebezpečného pracovního prostoru. Např. ručně ovládané ventily pro uvolnění tlaku, brzd, spuštění protipohybů;
• u přímočaře se pohybujících strojních částí, s rychlostí větší než 15 m/min. musí být zabráněno úderu, nárazu, přimáčknutí, stlačení. Toto nebezpečí se vyskytuje např. při rychloposuvu stolu, vřeteníku, při pohybech pracovních plošin u rozměrnějších strojů, u pohybů spojených s automatickou výměnou nástrojů, obrobků /zakládání palet/. Norma ČSN EN 349 /83 3211/ uvádí nejmenší mezery k zamezení stlačení částí lidského těla a ČSN EN 811 /83 3213/ bezpečné vzdálenosti k zamezení dosahu k nebezpečným místům dolními končetinami;
• při event. Ručním zásahu do pracovního prostoru v případě výměny obrobku musí být přívod řezné kapaliny automaticky zastaven nebo odkloněn;
• důležitým bezpečnostním zařízením jsou ochranné kryty, které mají minimalizovat riziko od vymrštěných částí z pracovního prostoru. Některé normy, např. ČSN 12 415 /20 0701/ pro malé NC soustruhy a NC soustružnická centra, uvádějí v normativní příloze metodiku zkoušek ochranných krytů nárazem, popisují zkušební zařízení /vstřelovací zařízení, hmotnost, tvar a rychlost projektilu/ a materiál včetně rozměrů zkoušeného vzorku.
  Ochranné kryty se zhotovují z oceli, hliníkových slitin, a jako o novém materiálu se uvažuje o polykarbonátu o tloušťce 6, 8 a 12 mm, který má sice menší pevnost v tahu oproti válcovaným plechům, avšak při větších tloušťkách až trojnásobné poměrné prodloužení při přetržení, takže dokonaleji absorbuje kinetickou energii letícího úlomku
  Současně s tím se řeší i ochrana před odlétajícími třískami a odstřikovanou řeznou kapalinou, aktuálně důležitou při zavádění vysokorychlostního obrábění. Nelze zapomínat i na spolehlivý odsun /transport/ třísek ze stroje.

Soustruhy

Problematice bezpečnosti práce u soustružnických strojů se věnují 4 normy: ČSN EN 12 415 /20 0701/ Malé NC soustruhy a soustružnická centra, ČSN EN 12 478 /20 0702/ Velké NC soustruhy a soustružnická centra – jsou zde také požadavky na NC svislé soustruhy /karusely/, ČSN EN 13 840 /20 0703/ Ručně ovládané soustruhy a konečně ČSN EN 13 788 /20 0704/ Vícevřetenové soustružnické automaty.

Z úrazových statistik vyplývá, že nejčastějším zdrojem úrazů jsou rotující upínací zařízení a odletující třísky, proto také v normách nalezneme v tomto směru podrobnější technické požadavky.

Například:

• upínací zařízení /sklíčidla, upínací desky apod./ musí být opatřeny ochrannými kryty; např. přední ochranný kryt alespoň v celé šířce suportu a zadní kryt /u univ. soustruhů/, kryt po celé délce obrábění až po zcela uzavřené kryty pracovního prostoru skříňovitého tvaru s blokováním /u NC revol. Soustruhů a automatů/.
  Při otevřených ochranných krytech má být zabráněno neočekávanému spuštění nebezpečných pohybů, např. vřetena, upínací desky, pinoly koníka, os, revolverové hlavy, obrobku;
• již zmíněná ČSN EN 12 415 uvádí v příloze metodiku zkoušek nárazem do ochranných krytů. Současně definuje různé druhy poškození zkoušených vzorků /např. vyboulení – trvalá deformace bez prasknutí, povrchové prasknutí, úplné prasknutí, průnik projektilu/ a stanoví podmínky, podle nichž zkouška vyhovuje.
• u soustružnických strojů jsou trvalým zdrojem nebezpečí volně přístupné tažné hřídele a posuvné šrouby, po nichž se posouvají suporty. U většiny starších typů soustruhů jsou tyto pohybující se části nezakryté a mnohdy jsou konstrukčně umístěny na čelní ploše lože tak, že nadměrně vystupují z obrysu stroje. Tyto nedostatky by se neměly objevovat u nových strojů, navržených podle požadavku evropských norem;
• je-li pinola koníku silově ovládána, pak při otevřeném ochranném krytu může být ovládaná pouze tipovacím tlačítkem při max. rychlosti 20 mm/s a s možností zpětného návratu. Maximální vysunutí pinoly /její koncová poloha/ má být trvanlivě vyznačeno, např. barevným prstencem;
• při silovém upínacím obrobku má nastat pohyb čelistí po krocích 4 mm a se sníženou rychlostí čelistí nepřesahující 4 mm/s.
• u strojů, u kterých je umožněn přístup celého těla do nebezpečného prostoru /např. upínací, seřizovací a kontrolní úkony na upínací desce většího karuselu/, musí opětovné spuštění upínací desky /po předchozím pracovním zastavení/ vyžadovat zdvojenou nezávislou činnost, z nichž jedna vyžaduje pobyt u hlavního ovládacího stanoviště včetně uzavření přístupových dveří, a další opětovné nastavení ovládacího zařízení pro blokování.

Vrtačky

Trvalým zdrojem nebezpečí jsou volně přístupná vřetena včetně upínacího zařízení a nástrojů. Jako ochranu před případným zachycením požaduje ČSN EN 12 717 /20 0708/ ochranné kryty, které obklopují konec vřetena vrtačky, upínače nástrojů /např. vrtačkového sklíčidla/ a nástroje tak, aby zabraňovaly přístupu rukou zepředu a z obou stran alespoň v době, kdy je vřeteno ve své horní poloze. Z tohoto požadavky pak vyplývá, že příslušný kryt měl by být výškově stavitelný /vzhledem k různé délce používaných nástrojů/ a také odklopný, aby umožňoval ruční výměnu nástrojů. Domnívám se, že požadovaná úprava nalezne praktické uplatnění převážně při sériové výrobě.

U otočných /radiálních/ vrtaček nelze výše uvedený požadavek splnit, a proto norma požaduje instalovat teleskopické vypínací zařízení /vypínací tyč/ ve vzdálenosti do 150 mm od nástroje, spojené s vypínacím a brzdicím zařízením. Při event. zachycení ruky by mělo dojít k bezpečnému dotyku s tímto zařízením a k zastavení vřetena vrtačky.

Tuto úpravu jsme u nás prosazovali již dříve, avšak bylo namítáno, že při vrtání vznikající plynulá tříska může prakticky sama nežádoucně ovládat vypínací zařízení, a navíc tyčka údajně překáží a obsluhující musí dávat pozor, aby o ní nezavadil, a tak zbytečně zastavoval vřeteno vrtačky.

U vrtaček se již obecně požaduje brždění vřetena. Naše dřívější normy požadovaly dobu brždění do 5 sekund. Nově přijaté evropské normy jsou mnohem přísnější. Nestanoví dobu brždění, nýbrž největší počet otáček, které může vykonat vřeteno po impulsu k vypnutí až do jeho úplného zastavení, a to v závislosti na otáčkách vřetena. Např. při otáčkách 1000 až 1500 ot/min se musí zastavit vřeteno během 3 otáček.

Nepřihlíží se přitom k velikosti příkonu hnacího elektromotoru.

Mechanizmy silových převodů /např. řemeny, řemenice, ozubená kola/ musí být chráněno ochrannými kryty. Pokud je však nutno do těchto prostor zasahovat častěji než jednou za směnu /např. při ručním přehazování řemenů/, musí být odklápěcí kryty již nyní doplněny příslušným blokováním.

Frézky

Požadavky evropské normy byly zapracovány do ČSN EN 13 128 /20 0711/ s názvem Frézky včetně vyvrtávaček. Norma se vztahuje nejen na frézky, ale i na vyvrtávačky, mezi které zařadila i vodorovné vyvrtávačky – horizontky. Toto spojení považuji za naprosto nevhodné. Vodorovná vyvrtávačka svým konstrukčním pojetím a způsobem obsluhy je zcela odlišná od frézek. Také problematika bezpečnosti práce má svoje specifika.

Společná mechanická nebezpečí vznikají především u rotujících nástrojů a vřeten /zachycení, pořezání, udeření/, u přímočaře se pohybujících částí stroje /stlačení, rozdrcení, střih, naražení/ a v důsledku odletujících třísek /popálení, pořezání/.

Z hlediska úrazové prevence člení norma stroje do tří skupin:

• ručně ovládané stroje se strojně poháněnými posuvy, jejichž rychlost není větší než 2 m/min. a jejichž rychloposuv přesáhne 5 m/min.
• ručně ovládané stroje se strojně poháněnými posuvy, jejichž rychlost přesahuje 2 m/min. a jejichž rychloposuv přesáhne 5 m/min. (u obou skupin se předpokládá rychloposuv ovládaný ovladačem, vyžadujícím nepřetržité působení),
• automaticky řízené stroje.

K těmto skupinám jsou pak přiřazeny specifické bezpečnostní požadavky a ochranná zařízení. Například pro první skupinu se požaduje ochranný kryt nástroje nebo nastavitelný kryt připevněný ke stolu, u druhé skupiny zcela uzavřený pracovní prostor s blokováním a u automaticky řízených strojů ještě další zpřísněné požadavky, které umožňují bezpečné seřizování v jeho pracovním prostoru apod. U klasických vodorovných vyvrtávaček – horizontek je splnění výše uvedených požadavků prakticky nerealizovatelné.

Brusky

Bezpečností předpisy pro brusky patřily u nás, v evropských státech i v USA vždy k nejobsažnějším, neboť roztržený brousící kotouč představoval průkazně největší možné ohrožení zdraví, ba i života brusiče. S vývojem technologie broušení, se zvýšenými řeznými rychlostmi a rozměry kotoučů toto nebezpečí rapidně narůstalo a při haváriích byli ohrožováni i okolní pracovníci a vznikaly hmotné škody.

Předpisy řešily problematiku bezpečnosti práce komplexně, tedy od výroby brousících nástrojů, jejich zkoušení a značení, dopravu a skladování a v neposlední řadě jejich užití u strojů. Brousicí nástroj, který nemůže mít stejné vlastnosti jako nástroj ocelový, tak ovlivnil i konstrukci brusek z hlediska bezpečnosti.

Bezpečnostně-technické požadavky evropské normy uvádí dnes ČSN EN 13 218 /20 0717/ Pevně umístěné brusky. Vzhledem k našim dřívějším normám došlo k doplnění, zpřesnění řady požadavků, parametrů a tabulkových údajů, např.:

1. v přílohách B a C k této normě je samostatně zpracována problematika upínání brousicích kotoučů. Jsou stanoveny rozměry upínacích přírub, jejich značení /u přírub o větším průměru než 200 mm/, uvedeny podklady pro výpočet upínacích a utahovacích momentů při montáži brousicích kotoučů pomocí přírub,
2. pokud jde o ochranné kryty brousicích kotoučů, nedochází k podstatným změnám v úhlech otevření krytu, avšak naopak tloušťky stěn jsou v několika tabulkách podstatně rozšířeny a definovány pro rychlosti od 32 do 125 m/s, pro brousicí kotouče o průměru od 125 do 1250 mm a šířce 25 až 600 mm.
   Tloušťky stěn ochranných krytů jsou též uváděny v závislosti na volbě použitého materiálu – litá ocel, tvárná litina, hliníkové slitiny a nově i polykarbonát,
3. u stolních a stojanových brusek navržených pro rychlosti větší než 50 m/s se požaduje ještě jeden ochranný kryt uvnitř dosavadního krytu, jakési vnitřní přídavné otočné ochranné zařízení, které v případě prasknutí brousicího kotouče zcela uzavře kotouč, a to účinkem úlomků kotouče za pomoci unášecích žeber.
   Tato úprava se u nás realizovala a zkouškami ověřila již v roce 1977 u rychlostní hrubovací stojanové brusky HSB 80 /Škoda, Ostrov nad Ohří/,
4. obecně se požaduje řešení ochrany proti odletujícím částicím z pracovního prostoru. Je definována rozptylová oblast, připevnění průhledových clon, jejich rozměry a stanoveny podklady pro ověření jejich pevnosti,
5. u hrotových brusek při ruční výměně obrobku musí brousicí vřeteník odjet s brousicím kotoučem nejméně 130 mm od obrobku,
6. z rozbrušovaček /řezacích, třecích pil/ po skončení řezu se má brousicí kotouč automaticky vrátit do výchozí polohy a v této poloze zabraňovat dotyku rukou do doby, než se brousicí kotouč zastaví.

ZDROJ:
Kučera, Václav. Někde jsem i napřed. Mechanická nebezpečí u obráběcích strojů z pohledu evropských norem. Technik, č. 9 (2003), s. 22 – 23.