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POLYCARBONAT-SICHTSCHEIBEN IN WERKZEUGMASCHINEN

Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V. (VDW)Dr.-Ing. Timo Wrz, RA Klaus-Peter Kuhnmnch , Dipl.-Ing. Heinrich Mdden

1. Ausgangssituation und EntwicklungZwar wird durch die sicherheitstechnischen Vorgaben des Gertesicherheitsgesetzes /1/ undder maschinenspezifischen C-Normen /2,3,4/ die Fertigung mehr und mehr hintergeschlossenen Maschinentren stattfinden, wie nachfolgende Zitate aus Normen fr dieWerkzeugmaschinensicherheit belegen:

- DIN EN 12415 Kleine NC Drehmaschinen und zentren ... die vornehmlich fr die Kaltbearbeitung vonMetall ohne Zugang zum Arbeitsbereich whrend der Bearbeitunggestaltet sind.

- DIN EN 12417 Bearbeitungszentren Einleitung: Eine vollstndige Verkleidung des Arbeitsbereichesmittels trennender Schutzeinrichtungen ist an kleineren Maschinen durchfhrbar und Abschnitt 1.1.2.1Wenn mglich, muss derArbeitsbereichwhrend der Bearbeitung von feststehenden und/oder verriegelten

beweglichen trennenden Schutzeinrichtungen umschlossensein."

die Prozessbeobachtung wird aber auch zuknftig notwendig sein, so fhrt einPositionspapier der Berufsgenossenschaft (BG) dazu an /5/:Das Merkblatt beschreibt eine Strategie zur Festlegung einer Sonderbetriebsart Prozessbeobachtung fr denFall, dass eine Beobachtung eines automatischen Ablaufes durch Bedienpersonen fr bestimmte Be- undVerarbeitungschritte unerlsslich ist und nach dem Stand der Technik nicht mit anderen Betriebsarten, wie siezum Beispiel in entsprechenden Produktnormen fr Maschinen beschrieben sind, erreicht werden kann.

Der Bediener muss die zu-nehmend automatisierte Ferti-gung also weiterhin an der

Werkzeugmaschine kontrollierenund dazu den Bearbeitungs-prozess beobachten (Bild 1).

Bedeutsam ist hierzu auch dieFeststellung der BG /6/, dassgemessen an der Zahl der im Betriebbefindlichen Werkzeugmaschinen dasUnfallgeschehen .. verursacht durchherausgeschleuderte Teile gering (ist).

Allerdings sind sehr viel mehrBeinaheunflle zu verzeichnen und,wenn es zu Unfllen mitPersonenschaden kommt, handelt essich zumeist um schwere oder gartdliche Unflle . Bild 2: VSG-Durchschuss (IWF)

Bild 1: Prozessbeobachtung (Quelle: Chiron)

Andererseits erhht sich das Gefhrdungspotential infolgewegfliegender Teile (siehe Schutzfenster mit Verbundsicherheits-glas in Bild 2) durch weiterhin steigende Bearbeitungs-geschwindigkeiten /7/, siehe Bilder 3, 4 und 5. Deshalb hat derVDW im Jahre 1997 ein Projekt Gestaltung und Dimensionierung

von trennenden Schutzeinrichtungen gestartet, um mit dem IWF der TU Berlin und der BGden Stand der Technik bersichtlich zusammenzustellen und Verbesserungsmglichkeiten

aufzuzeigen /8/.

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Bild 3: Stand der Technik Bild 4: Wunschziele fr die Bild 5: Reale Mglichkeiten und bei HSC-Spindeln Entwicklung und physikalische Grenzen (a)

Im Laufe dieses Projektes wurde schnell erkannt, dass die Sichtschutzfenster in dentrennenden Schutzeinrichtungen eine herausragende Bedeutung fr die Sicherheit desBedieners haben, weil dieser sich blicherweise im Bereich vor der Sicherheitsscheibe aufhlt

und die Bearbeitung beaufsichtigt (Bild 1). Eine Verschrfung des Problems ergibt sich, weilsich die Scheiben oft im Primrbereich abgeschleuderter Teile befinden.Beim Vergleich der Materialkennwerte verschiedener Scheibenmaterialien wurde balddeutlich, dass Polycarbonat der Werkstoff fr die Sicherheitsscheiben ist.Konkurrenzprodukte auf PET-Basis (Polyethylenterephthalat) wurden zwar zwischenzeitlichwegen ihrer angeblichen Unempfindlichkeit gegenber Khlschmierstoffen hoch gehandelt,konnten diesen Anspruch aber nicht aufrecht erhalten und am Ende auch nicht dieRckhaltefhigkeit des Polycarbonates (PC) nachweisen. Das im Personenschutz bewhrteSicherheitsglas schied fr die gedachten Schadensereignisse an Werkzeugmaschinen sehrschlecht ab und PMMA (Polymethylmetacrylat) hat ebenfalls eine zu geringeRckhaltefhigkeit.

Die Alterung des Polycarbonates wurde im VDW Arbeitskreis als ein bis dahin weitgehendvernachlssigtes Problem erkannt, denn infolge der Versprdung durch gewisse Bestandteilevon Khlschmierstoffen oder Reinigungsmitteln verndert PC seine Eigenschaften mit der Zeitzu einem glashnlichen Verhalten; Bild 6 zeigt das Bruchverhalten einer versprdeten PC-Scheibe, die am Berufsgenossenschaftlichen Institut fr Arbeitssicherheit (BIA) untersuchtworden war. In Bild 7 ist dagegen eine neuwertige PC-Scheibe nach dem gleichenAufprallereignis gezeigt /9/. Aus der Versprdung des Polycarbonates knnen erheblicheGefhrdungen resultieren.

Bild 6: Versprdete PC-Scheibe nach einem Bild 7: Neuwertige PC-Scheibemit der gleichen Beschu Aufprall energie getestet

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2. Anstze zur sicheren Anwendung von Polycarbonat in WerkzeugmaschinenUm die betriebliche Sicherheit an Werkzeugmaschinen zu garantieren, wurden im Frhjahr1999 die betroffenen Kreise mit einem Merkblatt informiert. Die Werkzeugmaschinenbauer undihre Zulieferer wurden angeschrieben und aufgefordert, die Kufer von Neu- undGebrauchtmaschinen ausdrcklich ber das Alterungsproblem von Polycarbonat zu

informieren, z. B. in der Betriebsanleitung. Das Merkblatt wurde in Englisch, Franzsisch,Italienisch und Spanisch bersetzt und an Verbnde in Europa und USA verteilt. Die vomVDW vorgeschlagenen Austauschintervalle fr die Polycarbonat-Sicherheitsscheiben, nmlich:

Fall 1: Beidseitig geschtzte PC-Scheiben mit Abdichtung der Schnittkante: alle 5 Jahre,Fall 2: Einseitig geschtzte oder ungeschtzte PC-Scheiben: alle 2 Jahre,

wurden von den Anwendern der Werkzeugmaschinen nicht unwidersprochen hingenommen,weil aus der damit verbundenen Nachrstung von Altmaschinen erhebliche Kosten resultieren.

Als erstes rckte die BG von dieser Empfehlung ab und formulierte ihr Positionspapier

Einzelfallbeurteilung /10/, das sich auf dringende Flle bei den Alt-Maschinen konzentriert.Insbesondere die Automobilindustrie wendete sich gegen fest vorgeschriebeneAustauschfristen. Einzelne Groanwender von Werkzeugmaschinen befrchteten zudem,dass durch mibruchliche Anwendung des Merkblattes eine Verlagerung der Haftung vonHerstellern zu Betreibern beabsichtigt sein knnte.Statt mit fest definierten Fristen sollten versprdete PC-Scheiben entsprechend derGefhrdung und mit Augenma getauscht werden. Bisherige Praxis ist, dass die Scheibengewechselt werden, wenn sie beschdigt oder undurchsichtig geworden sind; die Versprdungdes Polycarbonates ist aber nicht in jedem Fall per Sichtprfung zu erkennen.Das juristische Risiko fr den Hersteller, falls der Anwender trotz offensichtlichenBeschdigungen den Austausch fahrlssigerweise nicht vornimmt, ist ein weiterer Grunddafr, dass die Austauschfristen von einigen Mitgliedsfirmen weitervertreten werden.

Im Gegensatz zu den Alt-Maschinen wurden die vorgeschlagenen Austauschfristen fr Neu-Maschinen kaum in Frage gestellt.

Durch Erweiterung der Datenbasis zur Polycarbonat-Alterung mit Hilfe von aus demFertigungsbetrieb bezogenen Polycarbonat-Scheiben konnte belegt werden, dass geschtztesPolycarbonat eine Langzeitbestndigkeit von bis zu 12 Jahren hat (Bild 8). Auf Basis dieserUntersuchungsergebnisse wurde fr allseitig geschtztes Polycarbonat letzlich eineAustauschfrist von 10 Jahren empfohlen.

Weil die Umrstung auf rundum geschtzte Polycarbonat-Scheiben in manchen Fllenkonstruktive Probleme bereiten kann, benutzen einige Konstrukteure die Alterungskurve(Bild 8) fr eine Ingenieur-geme berdimensionierung, so dass nach definierter Zeit nochdie nominell geforderte Rckhaltefhigkeit erwartet werden kann. Selbstverstndlich schlietsich dann eine Austauschempfehlung an, da die Versprdung weiter voran schreitet.

3. Datenbasis zur Alterung von PolycarbonatWeil die Datenbasis mit im realen Betrieb gealterten PC-Scheiben nicht vollstndig war,wurden im Auftrag des VDW vom BIA umfangreiche Beschussuntersuchungen mit betrieblichgealterten Scheiben durchgefhrt /9/. Die Ergebnisse sind in Bild 8 zusammengefasst.

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Alterung von Polycarbonat-Sichtscheiben in Werkzeugmaschinen

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0 2 4 6 8 10 12

Alter [Jahre]

Rckhaltefhigkeit[%]

Quelle: BIA

FALL 1:OHNE E inwirkung von Khlschmierstoffenoder anderen aggressiven Medien

FALL 2:MIT Einwirkung von K hlschmierstoffenoder anderen aggressiven Medien

Alter Rest-Rckhalte-

[Jahre] Fhigkeit [%]

0 100,0

1 77,5

2 61,3

3 50,5

4 41,3

5 33,8

6 26,9

7 20,7

8 16,4

9 12,6

10 11,5

11 11,1

12 10,6

Bild 8: Alterung von Polycarbonat-Sichtscheiben in Werkzeugmaschinen

Die Alterungskurve zeigt ein quasi-exponentielles Verhalten, die interpolierten Zahlenwertesind neben dem Diagramm dargestellt. Das wesentliche Ergebnis aber ist, dass Polycarbonat

seine Rckhaltefhigkeit auch nach 12 Jahren noch behlt, wenn jeder Kontakt mitschdigenden Substanzen vermieden wird (Fall 1). Als Konsequenz dieser Ergebnisse kommtbei deutschen Drehmaschinenherstellern mehrheitlich ausschlielich allseitig geschtztesPolycarbonat zum Einsatz. Ein entsprechender Vorschlag ist bei den europischenSicherheitsnormen eingebracht worden, siehe Tabelle 1 und 2 sowie /2/.Die Hersteller anderer Maschinengattungen, wie Bearbeitungszentren und Schleifmaschinen,sind diesem naheliegenden Lsungsansatz nur teilweise gefolgt. Neben dereinbautechnischen Problematik bei sehr groen Maschinentren (BAZ fr Formenbau) wurdedie Argumentation entwickelt, dass die Risiken in vielen Fllen deutlich geringer sind, als anDrehmaschinen. Deshalb wurde aus der dargestellten Datenbasis fr einige Sonderflleherausgelesen, dass fr ungeschtzte Scheiben die Vermutung zulssig ist, dass nach mehr

als 10 Jahren eine Rest-Rckhaltefhigkeit von noch ca. 10% des ursprnglichen Werteserhalten bleibt. Dies kann in begrndeten Fllen ausreichend fr die Sicherheit sein, zumBeispiel fr die Absicherung des Werkzeugwechslers und fr Sgemaschinen, die ein sehrgeringes Risiko wegfliegender Teile haben.

4. Sind hartbeschichtete PC-Scheiben in Werkzeugmaschinen alterungsbestndig ?Zum Einsatz von hartbeschichtetem Polycarbonat hat sich eine intensive Diskussion ergeben.Es wurde festgestellt, dass die bisher vorgestellten Beschichtungen keinen ausreichenden

Bild 9: Beschussergebnisse mit gealtertem Polycarbonat (beschichtet und unbeschichtet), Quelle: BIA-Vortrag, Seminar am 17.06.99 in Shepshed (England).

Schutz fr die rauhe Einsatz-umgebung an Werkzeug-maschinen bieten. Vielmehr

legen gezielte Versuchs-ergebnisse eine Einstufungin das vormals vorge-schlagene zweijhrige Aus-tauschintervall nahe. In dementsprechenden Ergebnis-bericht /9/ werden diebetreffenden Versuchefolgendermaen zusammen-gefat:Die Rckhaltefhigkeit neu-wertiger und ber mehrere Jahrehinweg in Bearbeitungszentreneingesetzter Polycarbonatscheiben

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wurde durch Beschussversuche mit einem 100 g Projektil gem der Norm DIN EN 12417 ermittelt. Mitzunehmender betrieblicher Einsatzzeit verringerte sich die Rckhaltefhigkeit. Die Festigkeitsverluste betrugendabei fr unbeschichtetes wie auch fr hartbeschichtetes Polycarbonat rd. 30% innerhalb von 3 JahrenVerwendungsdauer.

5. Vertrglichkeit mit einem entsprechend gemischten Khlschmierstoff ?Um die Mglichkeiten zur Verwendung von ungeschtztem Polycarbonat weiter auszubauen,

wurden berlegungen angestellt, die Zusammensetzung der Khlschmierstoffe (KSS) so zuverndern, dass eine Vertrglichkeit mit dem Polycarbonat erreicht wird. Dazu sollten dieschdigenden Anteile aus der KSS-Mixtur entfernt werden. Aufgrund desUntersuchungsaufwandes (Beispiel fr Testreihe: PC mit/ohne verdchtigem Bestandteil mitanschlieendem Beschuversuch in zweifacher Wiederholung) wurde der Ansatz nichtweitergefhrt. Dagegen gehalten wurde auch die triviale und insgesamt zuverlssigereLsung, PC-Scheiben rundum gegen Kontakt mit KSS oder anderen schdigen Substanzenzu schtzen. Zudem liegen bereits detaillierte Angaben ber die grundstzliche Polycarbonat-Empfindlichkeit (z. B. Oberflchenablsungen durch Azeton und Kristallisation durch Ester)von den Herstellern vor /11/.

6. Einarbeitung der Datenbasis in die C-Normen fr WerkzeugmaschinenDie Erkenntnisse zur Polycarbonat-Alterung wurden in den Normungsprozess fr diespezifischen C-Normen fr Werkzeugmaschinen eingebracht. Abstimmungsgesprche aufeuropischer Ebene zeigten jedoch Ablehnung bezglich einer Einfhrung definierterAustauschfristen. Die Abstimmungsergebnisse sind in den nachfolgenden Tabellen 1, 2 und 3aufgefhrt.

Tabelle 1:DIN EN 12415 Drehmaschinen

Abschnitt 5.2.2: Trennende Schutzeinrichtungen sind so zu gestalten und zu bauen, dass sie der grtenvorhersehbaren Aufprallenergie widerstehen. Diese ist vom Durchmesser des grten Werkstckspannzeuges,

mit dem die Maschine ausgestattet sein kann, und dessen grter Umfangsgeschwindigkeit abhngig. ..Beispiele von Werkstoffen mit bekannter Widerstandsklasse sind im Anhang C aufgezeigt.

Anhang B.2.3: Der Aufprall muss mglichst rechtwinklig zur Oberflche erfolgen. Zielpunkte fr die Projektilemssen die schwchsten und ungnstigsten Stellen auf der Werkstoffprobe oder auf der trennendenSchutzeinrichtung sein.

Um das Normungsvorhaben fr die Drehmaschinen durch die erst recht spt eingebrachtenneuen Erkenntnisse zum Polycarbonat nicht zu verzgern, wurde ein separatesbeschleunigtes Annahmeverfahren fr die neuen Erkenntnisse angewendet. Dieabschlieenden Formulierungsvorschlge sind in Tabelle 2 dargestellt. Nach demAbstimmungsverfahren, das bis zum 28. Juni 2002 luft, soll eine entsprechendeberarbeitung der DIN 12415 vorbereitet werden. Ein Querverweis, wie die vierDrehmaschinennormen (siehe Tabelle 5) auf reale Drehmaschinen angewendet werdensollen, falls gewisse Bauarten den Geltungsbereich einer einzigen Norm berschreiten, sollebenfalls erfolgen. Der Geltungsbereich einer einzigen Norm wird auch dann verlassen, wennverschiedene Technologien in einer Maschine untergebracht werden, z. B. Drehen undSchleifen.

Tabelle 2: DIN EN 12415 / pr A1 Drehmaschinen (Schlussentwurf von 2002)Abschnitt 5.2.2: Wenn trennende Schutzeinrichtungen mit Sichtscheiben versehen sind, die auch fr dasZurckhalten herausgeschleuderter Teile bestimmt sind, muss der Werkstoffauswahl und denBefestigungsverfahren besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden (siehe EN 953:1997, 5.5.2). Werkstoffe frSichtscheiben (z. B. Polycarbonat), die im Laufe der Zeit infolge Verschmutzung durch Schmierstoffe,Reinigungsmittel, Lsungsmittel, Khlschmierstoffe und durch Abrieb zu einer Verminderung der Stofestigkeit(Alterung) neigen, mssen auf beiden Seiten mit einem zustzlichen abriebfesten Schutz versehen sein (z. B.abgedichtete Mehrlagen- oder Verbundscheiben), um diese schdigenden Wirkungen whrend der erwartetenNutzungsdauer der Maschine zu verhindern.

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(Fortsetzung von Tabelle 2)Abschnitt 6.2 Betriebsanleitung, zweiter Anstrich: Um die Schutzfunktion der Sichtscheiben sicherzustellen, sindregelmige Sichtprfungen erforderlich. Die Betriebsanleitung muss folgende Angaben enthalten:a) Prfmethoden und die Beschreibung von Schdigungen, welche die Sichtscheibe fr eine weitere

Verwendung unbrauchbar machen oder anzeigen, dass ein Austausch erforderlich ist. Die Betriebsanleitungdarf Beschreibungen von nicht akzeptablen Beschdigungen enthalten, wie z. B. plastische Verformung(Beulen, Dellen) infolge vorausgegangener Aufprallereignisse, Risse, Beschdigung der Kantenabdichtung,

in den Verbundaufbau eingedrungener Khlschmierstoff, so dass die Scheiben blind werden oder andereBeschdigungen der ueren Schutzscheiben;b) Empfehlungen des Herstellers fr den Austausch der Sichtschutzscheiben, die seit einem lngeren Zeitraum,

z. B. lnger als 10 Jahre, im Einsatz sind;c) Empfehlungen fr die bei Sichtschutzscheiben anzuwendende Reinigungsmethode und, falls anwendbar, die

Auswahl und Anwendung geeigneter Reinigungsmittel;Abschnitt B.2.3 Prfverfahren (2. Absatz, 2. Satz): Bei der Prfung von Werkstoffproben muss der Aufprall desProjektils in der Mittel der Flche, bei der Prfung von trennenden Schutzeinrichtungen auf der schwchstenStelle erfolgen.In Tabelle C.1 werden zustzliche Beschuversuchsergebnisse ergnzt: Polycarbonat 6/10/2x8/2x12/18/19 mm

Als Schadensmodell geht man bei den Drehmaschinen zunchst von abgeschleudertenFutterbacken aus. Zustzlich wurde fr Stangenautomaten ein Schadensmodell ergnzt, beidem ein Stangenabschnitt unter einem Winkel von = 30 abbricht (Bild 10) und direkt auf dietrennende Schutzeinrichtung prallt.

Bild 10: Schadensmodell fr Stangenautomaten (Quelle: VDW)

Mit einem angenommenen Durchmesser zu Lngenverhltnis (D/L) von 0,2 ergibt sich eineAufprallenergie Jcvon:

Jc= 1/24 (3D2L3n2)

Mit: = Dichte [kg/m3] , D= grter Stangendurchmesser [m], L= grte Werkstcklnge [m],n = hchste Werkstckspindeldrehzahl [Umdrehungen pro Sekunde].Fr die meisten Drehmaschinen wird aber die Futterbacken-Hypothese anzuwenden sein, mitAusnahme von Mehrfachspindeldrehmaschinen (d. h. reinen Stangenautomaten) nach derNorm DIN EN 13788.Fr Drehmaschinen und Bearbeitungszentren wurde weitgehende bereinstimmung der

Formulierungen angestrebt, vergleiche Tabelle 2 und 3. Die recht umfangreichen Beschu-versuchsergebnisse mit einem 50 g Projektil, wie es im Rahmen des Projektes Arbeits- undGesundheitsschutz in der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (ARGUS) /12/ zum Einsatz kam(siehe auch Bild 11), wurden nicht mit in die Norm genommen, weil die Schadensfallhypothese

s

b

x-Achse

y

z-Achse

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mit dem 100 g Projektil, d. h. abgehende Frskassette, nicht unntig in Frage gestellt werdensollte.In Sonderfllen mit nachweislich kleineren Schadensmassen als 100 g kann aber auf dieDatenbasis mit dem 50 g Projektil Bezug genommen werden. An der TU Darmstadt liegendarber hinaus Untersuchungsergebnisse mit Wendeschneidplatten von 10 g Masse vor.

Tabelle 3: DIN EN 12417 BearbeitungszentrenAbschnitt 17.2, dritter Absatz:

Wenn trennende Schutzeinrichtungen mit Sichtfenstern versehen sind, die auch fr das Zurckhaltenherausgeschleuderter Teile bestimmt sind, muss der Werkstoffauswahl und den Befestigungsverfahrenbesondere Aufmerksamkeit geschenkt werden (siehe EN 953:1997, 5.5.2). Werkstoffe wie Polycarbonat, die imLaufe der Zeit infolge Verschmutzung (z. B. durch Schmierstoffe, Khlschmierstoffe, Reinigungsmittel,Lsungsmittel) und Abrieb zu einer Verminderung der Stofestigkeit (Alterung) neigen, mssen mit zustzlichemSchutz (z. B. versiegelter Mehrlagen- oder Verbundaufbau) versehen sein, oder es ist durch zustzliche Dickedieser schdigenden Einwirkung whrend der erwarteten Nutzungsdauer der Maschine entgegenzuwirken.

Anmerkung: Anhang A beschreibt ein Prfverfahren fr die Festigkeit der Werkstoffe in Bezug auf grteSpindeldrehzahlen, Werkzeugdurchmesser, Massen der Wendeschneidplatten und Abstnde zwischen denSchneidwerkzeugen und trennenden Schutzeinrichtungen.

In Tabelle A.1 sind zustzliche Beschuversuchsergebnisse fr Polycarbonat aufgenommen worden.

Fr die Schleifmaschinen ist es gelungen, die ursprnglich vorgeschlagenen Austausch-intervalle als Empfehlung in die Schlussfassung der Norm einzubringen, siehe Tabelle 4. Weildie formelle Abstimmung bereits abgeschlossen ist, sind weitere Formulierungsnderungennicht zu erwarten.

Tabelle 4:prEN 13218 Schleifmaschinen (Schlussentwurf von 2001, bereits durch die formelle Abstimmung)

Abschnitt 7.2 Betriebsanleitung: Die Betriebsanleitung mu folgende Informationen enthalten: .. l) Anleitung freine regelmige Wartung und Prfung der Schleifmaschine, der Schutzeinrichtungen und der dafrerforderlichen Gerte und bentigten Sonderwerkzeuge,

Dazu gehren auch Angaben ber die Verwendungsdauer von Sichtscheiben in trennendenSchutzeinrichtungen:

- beidseitig geschtzte Polycarbonatscheiben mit abgedichteten Kanten: Verwendungsdauer 5 Jahre

- einseitig geschtzte oder ungeschtzte Polycarbonatscheiben: Verwendungsdauer 2 Jahre.

Anmerkung: Derzeit fhren die BG und der VDW Untersuchungen zu keramischen Schleifscheiben durch, umden Vorbehalt zu klren, dass die bisherigen Normvorgaben fr die Dimensionierung der trennendenSchutzeinrichtungen erheblich zu hoch sind. Wenn die Versuche belegen knnen, dass die Normvorgaben fr dieFlle: a) Voll-keramische Schleifscheiben (BIA in St. Augustin, siehe /15/) und

b) Schleifscheiben mit keramischen Belag auf metallischen Grundkrper (IWF der TU Berlin, siehe /16/)sinnvoll reduziert werden knnen, dann sollen diese neuen Erkenntnisse fr die bevorstehende Revision derNorm bercksichtigt werden.

Bei der Sgemaschinennorm wurden spezifische Festlegungen fr Polycarbonat nichtgetroffen, weil kein Unfallgeschehen durch weggeschleuderte Teile, die Schutzscheibendurchdringen, bekannt ist. Das Gleiche gilt fr die Pressen und die Erodiermaschinen; diederzeitige Situation bei den Sicherheitsnormen fr Werkzeugmaschinen ist in Tabelle 5dargestellt.

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Tabelle 5: Sicherheitsnormen fr Werkzeugmaschinen in CEN / TC 143 (Stand im Mai 2002)

Maschinenart (TC 143-WG, Vorsitz) Zwischenstand / Frhestmgliche Verfgbarkeit

Metall-Umformmaschinen(WG 1 / Frankreich, vorher Deutschland)

DIN EN 692: Mechanische Pressen berarbeitung gem EN 693 in VorbereitungDIN EN 693: Hydraulische Pressen Bereits verffentlichte Norm

DIN EN 12622: Hydraulische Gesenkbiegepressen - -

prEN 13736: Pneumatische Pressen Vorbereitung fr die Formelle Abstimmung, ca. 2002

prEN 13985: Tafelscheren CEN-Umfrage in Vorbereitung, ca. 2003

Schleifmaschinen(WG 2 / Deutschland)PrEN 13218: Ortsfeste Schleifmaschinen Formelle Abstimmung ist abgeschlossen, ca. 2002

EN 12413: Gebundene gebundene Schleifmittel Verffentlichte Norm

PrEN 13236: Schleifkrper und sonstigeSchleifwerkzeuge mit Diamant und Bornitrid

Europischer Normentwurf, Formelle Abstimmung inVorbereitung, ca. 2003

PrEN 13743: Schleifmittel auf Trgermaterial Europischer Normentwurf, Umfrage in Vorbereitung

WI 00143008: Statisches Wuchten der Schleifscheiben Europischer Normentwurf in Vorbereitung

Drehmaschinen (WG 3 / Frankreich)DIN EN 12415: Kl. NC-Drehmaschinen und zentren Bereits verffentlichte Norm

DIN EN 12478: Gr.NC-Drehmaschinen und zentren - -

DIN EN 12840: Drehmaschinen mit Handsteuerung DIN EN liegt vor.

DIN EN 13788: Mehrspindel-Drehautomaten - -

Anhang A der prEN12415: Trenn. Schutzeinrichtungen Beschleunigtes Annahmeverfahren, ca. 2002

Bearbeitungszentren etc. (WG 4 / England)DIN EN 12417: Bearbeitungszentren Verffentlichte Norm seit 12/2001.

DIN EN 13128: Frs- und Bohr-Frsmaschinen Verffentlichte Norm seit 07/2001.

DIN EN 12717: Bohrmaschinen Verffentlichte Norm seit 01/2002.

PrEN 14070: Transfer- oder Sondermaschinen Europischer Normentwurf, ca. 2002

Elektroerodiermaschinen(WG 5 / Schweiz)

DIN EN 12957: Funkenerodiermaschinen Fertige Norm.

Sgemaschinen(WG 6 / England)PrEN 13898: Sgen f.d. Kaltbearbeitung v. Metall Formelle Abstimmung folgt, ca. 2002.

Frser fr die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (WG 7 / Deutschland)DIN EN ISO 15641: Frser fr HSC Fertige Norm

Anmerkung: Die angegebenen Normen sind ausschlielich ber den Beuth Verlag, 10772 Berlin zu beziehen.

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7. Reduzierung der mechanischen Gefhrdungen durch berwachungDie Durchschlagsicherheit der Polycarbonat-Scheiben kann durch eine sinnvolle Kombinationvon a) mechanischer Rckhaltefhigkeit und b) elektronischer Werkzeugberwachung (d. h.Auswertung der betreffenden Steuerungsdaten) verbessert werden. In Bild 11 ist die Situationfr Bearbeitungszentren gezeigt. Verschiedenen Stahl- und PC-Dicken sind die maximalzulssigen fiktiven Schnittgeschwindigkeiten fr das 100 g - Normprojektil gegenber

gestellt. Zum Vergleich sind die Beschuergebnisse fr das 50 g Projektil aus dem ARGUS-Projekt /12/ mit angefhrt.

Bild 11: Werkzeugberwachung bei Bearbeitungszentren jenseits der mechanischen Rckhaltefhigkeit dertrennenden Schutzeinrichtungen (HSC-Frsen von Aluminium und Kupfer bei 2000-5500 [m/min] )

Bei schnelllaufenden Werkzeugspindeln wird der Versagensfall befrchtet, dass ein groesWerkzeug auf eine kritische berdrehzahl beschleunigt wird und Bersten eintritt. So kann zumBeispiel bei fiktiven Schnittgeschwindigkeiten von mehr als 8000 m/min der Fall eintreten,dass selbst 12 mm PC nicht mehr gengend Rckhaltefhigkeit bieten, (realeSchnittgeschwindigkeiten erreichen Werte von bis zu 2000 bis 5500 m/min, z. B. Frsen vonAluminium oder Kupfer /13/).Statt noch grere Polycarbonat-Dicken vorzusehen, wie es die Norm DIN EN 12417 (BAZ)zunchst fordert, erscheint hier eine Werkzeugberwachung wnschenswert, um die Dicke der

Polycarbonat-Scheiben sinnvoll zu begrenzen und trotzdem Durchschlagsicherheit zuerreichen. Die BAZ-Norm macht dazu eine bemerkenswerte Einschrnkung, siehe Tabelle 6:

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Tabelle 6: DIN EN 12417 Bearbeitungszentren (Auszge zur Werkzeugberwachung)Abschnitt 8.6.1: Menschliches Fehlverhalten.. Die Kennzeichnung der Werkzeugaufnahmen in denWerkzeugmagazinen muss klar und eindeutig sein.

Abschnitt 17.2, erster und zweiter Absatz:Trennende Schutzeinrichtungen mssen die Energien von Teilen der Maschine und/oder von Werkstcken, dievorhersehbar herausgeschleudert werden knnen, aufnehmen oder Personen vor diesen Teilen schtzen (siehe

Anhang A und EN 953:1997, 5.5 und 5.6).Die nach Anhang A berechnete Dicke der Werkstoffe fr die trennende Schutzeinrichtung darf vermindertwerden, wenn die grten Auswurfenergien durch Einsatz von Systemen, die das Werkzeug fr die numerischeSteuerung erkennbar machen und die Begrenzung der verwendeten Spindeldrehzahl ermglichen, begrenztsind.

In Abschnitt 14.1.1 werden die sicherheitstechnischen Kategorien nach EN 954-1 wie folgt zugeordnet:a) Verriegelung in Verbindung mit einer beweglichen trennenden Schutzeinrichtungen fr: .. d)Geschwindigkeitsbegrenzungssteuerung, einschlielich Werkzeugerkennung: Kategorie 3...berwachung ist durch eines der folgenden Verfahren zu erreichen: - separate Kanle, - kontinuierlicheautomatische berwachung (siehe EN 292-1:1991, 3.14), - andere geeignete Mittel (z. B. Strom-,Geschwindigkeits- und Lageregler in Servoantrieben)

Anmerkung: Einige Steuerungsexperten argumentieren, da auch eine berwachungselektronik in einfacherTechnik per se eine Funktionssicherheit in Kategorie 3 (EN 954-1) darstellt, weil Einfehlersicherheit auch soschon vorliegt. Erluterung der Argumentation in der WG 4 des CEN / TC 143 (siehe Bild 12):

(Fehler 1) Wenn das Werkzeug mit einer fehlerhaften Maximaldrehzahl versehen ist, die im NC-Programmfestgelegte Drehzahl aber hinsichtlich Werkzeugversagen unkritisch ist (d.h. korrekter, technologischbedingter Wert), dann versagt das Werkzeug nicht.(Fehler 2) Wenn im NC-Programm flschlicherweise eine zu hohe Drehzahl programmiert wurde, dieWerkzeugberwachung aber funktioniert, so wird der Fehler im NC-Programm erkannt und der Spindelanlaufwird blockiert; es kommt nicht zu einem Versagensfall mit Personengefhrdung.(Fehler 1 + Fehler 2) Wenn durch einen doppelten Fehler das Werkzeug im berkritischen Drehzahlbereichbetrieben wrde, so mte zunchst das Werkzeug selbst (gegen seinen innewohnenden Sicherheitsfaktor)

versagen und weiterhin mte die trennende Schutzeinrichtung mit einem wegfliegenden Teil tatschlichdurchschlagen werden, bevor eine Personengefhrdung auftreten wrde.Zudem wird dieser Fall als vergleichsweise geringes Risiko angesehen, weil die gefhrdete Person sich auchnoch an genau dem Ort aufhalten mte, wo das wegfliegende Teil durch die Verkleidung dringen wrde,(zur falschen Zeit am falschen Ort). Dieser Fall ist mit dem derzeitigen Stand der Technik vergleichbar undnach Einschtzung der Experten liegt - brigens trotz des gealterten Polycarbonates ! - kein signifikantesUnfallgeschehen an Bearbeitungszentren mit geschlossenen Kabinen vor.

Rechenbeispiel:Ein konkretes Beispiel soll eine praktisch wichtige Grenze bei 3 mm Stahlblech entsprechend ungefhr 8 mmPolycarbonat aufzeigen (d. h. ein weit verbreiteter Stand der Technik fr Bearbeitungszentren); aus Bild 11 kanndazu eine maximal zulssige Schnittgeschwindigkeit von Vc= 7000 [m/min] abgelesen werden.In einem Universalbearbeitungszentrum befinde sich nun eine gngige Motorspindel mit 12.000 U/min Maximal-

drehzahl. Der maximal zulssige Werkzeugdurchmesser Bmaxerrechnet sich nach Norm zu Bmax = Vc / (nmax),Bmax0,186 m. Dementsprechend sollten hier alle Werkzeuge mit Normdurchmessern grer 160 mm berwachtwerden, um Durchschlagsicherheit bei groen Werkzeugen, die irrtmlich mit zu hohen Drehzahlen betriebenwerden knnten, zu gewhrleisten. Werkzeuge mit geringeren Durchmessern brauchen in diesem Beispiel nichtberwacht werden, weil die mechanische Rckhaltefhigkeit ausreicht.

Vier geeignete technische Prinzipien stehen zur Verfgung, um den worst case desWerkzeugversagens sinnvoll zu begrenzen, siehe Tabelle 7.

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Tabelle 7: Kurzbewertung der Prinzipien zu WerkzeugberwachungNr. berwachungsprinzip Vorteil Nachteil 1 implizite Codierung durch eine entsprechend mit

zulssigen Hchstdrehzahlen bestckte Werkzeugdaten-bank in der Werkzeugmaschine

Preisgnstig, einfach Hohe Sorgfalt beimEinrichten gefordert,Restrisiko hoch

2 Vermessung des eingespannten Werkzeug vor derAufprgung der Bearbeitungsdrehzahl z. B. mit einem

Laser.

Preisgnstig, einfach,relativ zuverlssig

Grere Nebenzeiten,Funktionsstrungen

durch verschmutzteSensoren3 Explizite Werkzeug-Codierung mittels Werkzeug-

integriertem Datenchip;Hohe Zuverlssigkeit Hoher Preis

4 Auswertung des Anlaufstromes: Weil bei einem irrtmlicheingespannten zu groen Werkzeug eine deutlichDrehbeschleunigungsverzgerung (gegenber demerwarteten kleinen Werkzeug) bis zum Erreichen dergeforderten Drehzahl auftreten wrde, knnte eine

Abschaltung noch rechtzeitig vor dem Eintreten desWerkzeugversagens eintreten.

Einfaches Prinzip,kaum zustzlicher

Ausrstungsaufwand

EmpfindlicheKalibrierung

Mit sinnvoll gestaffelten Drehzahlintervallen und entsprechend sicher ausgelegtenGrenzwerten fr die berwachungsparameter (z. B. Werkzeugdurchmesser oderDrehzahlaufbau) knnte auf der Basis einer sicheren Steuerung eine Werkzeugberwachungerreicht werden, die das Versagen des Werkzeugs infolge berdrehzahl ausschliet. In Bild12 ist eine Prinzipskizze fr die Werkzeugberwachung dargestellt.

Bild 12: Sinnvolle Beschrnkung der PC-Dicken durch die Kombination von mechanische Rckhaltefhigkeit undWerkzeugberwachung hinsichtlich zulssiger Drehzahl (Quelle: VDW).

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8. Rechtlicher HintergrundWegen der Produkthaftung und der damit im Zusammenhang stehendenProduktbeobachtungspflicht wurde auch von der Verbandsseite auf die dreiigjhrigeVerjhrungsfrist bei der verschuldensabhngigen Produkthaftung gem BGB und auf diezehnjhrige Verjhrungsfrist bei der verschuldensunabhngigen Haftung gem

Produkthaftungsgesetz (gltig seit dem 01.01.1990) hingewiesen. Aufgrund des nunmehrbekannten neuen Standes der Technik besteht nach den Grundstzen derProduktbeobachtungspflicht eine dringende Informationspflicht an die Anwender vonWerkzeugmaschinen ber die Alterunsproblematik von Polycarbonat. Primr sind Herstellerverpflichtet, ihre direkten Kunden zu informieren. Bei etwaigen Weiterverkufen vonGebrauchtmaschinen liegt die Informationspflicht grundstzlich im Verantwortungsbereich desjeweiligen Wiederverkufers, der jedoch zuvor auf die Problematik sowie auf seineInformationspflicht hingewiesen werden mu.ber die genannten Hinweispflichten hinaus sollten die Werkzeugmaschinenbauer Kontakt mitihren Zulieferanten der PC-Sichtscheiben aufnehmen und diese auf die Produkthaftungsrisikenhinweisen. Evtl. denkbar ist auch, dass die Hersteller der PC-Sichtscheiben geeignete

Manahmen ergreifen, um zustzlich ihrerseits der Hinweispflicht nachzukommen.Grundstzlich knnten sowohl der Lieferant der Maschine als auch der Unterlieferant in einemSchadensfall aus Produkthaftung in Anspruch genommen werden.

In Bild 13 sind die rechtlichen Bedingungen fr den Austausch von gealtertem Polycarbonatauf der Zeitachse gegenbergestellt. Der erste ausdrckliche Hinweis auf dasAlterungsproblem von Polycarbonat in Werkzeugmaschinen erfolgte in einem Aufsatz der BGin der Zeitschrift Werkstatt und Betrieb (Heft Nr. 9/97); in der WT Werkstattstechnik(Ausgabe 10/99) wurde die Aussage genauer gefat, nmlich, dass die Rckhaltefhigkeitnach 5 Jahren auf 50% gesunken sein kann (spter wurden sogar nur 30% festgestellt, sieheBild 8) /14/. Im April 1999 wurde vom VDW die erste Version des Polycarbonat-Merkblattes

verteilt, in dem die spter zurckgenommen Austauschfristen vorgeschlagen wurden.

Bild 13: Rechtliche Bedingungen fr den Austausch von gealtertem Polycarbonat

Sobald der Hersteller seiner Informations- und Hinweispflicht nachgekommen ist, liegt die

Verantwortung beim jeweiligen Betreiber, da dieser entsprechend der Arbeitsmittel-benutzungsrichtlinie /17/ verpflichtet ist, sichere Arbeitsmittel einzusetzen. DieKundeninformation sollte mit dem Hinweis erfolgen, da es sich bei dem erkannten Problem

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nicht um einen konstruktiven Fehler handelt, sondern da der Austausch bzw. dieNachrstung durch neueste Forschungsergebnisse erforderlich geworden ist.

Argumentation VerschleiteilDie Polycarbonat-Sichtscheiben werden vom VDW als Verschleiteile eingestuft, weil siedurch Umgebungseinflsse ihre Rckhaltefhigkeit verlieren. Auf die Einstufung als

Verschleiteil kann ausdrcklich in der Betriebsanleitung hingewiesen werden.

Die BG beurteilt die rechtliche Situation hnlich /10/:Grundstzlich ist jeder Betreiber dafr verantwortlich, dass die eingesetzten Arbeitsmittel fr die Beschftigtennicht gefhrlich sind. .. Wenn nmlich ein Betreiber ernst zu nehmende Hinweise auf eine Gefhrdung hat,handelt er fahrlssig, wenn er sich diesen Erkenntnissen ohne jede Prfung verschliet und darauf vertraut, eswerde schon nichts passieren (sog. Bewute Fahrlssigkeit). Gesetzt den Fall, dass eine gealtertePolycarbonatscheibe ein herausgeschleudertes Teil nicht aufhlt und dadurch jemand zu Schanden kommt, trifftden Betreiber dann sowohl zivilrechtlich (Schadensersatz / Regress) als auch strafrechtlich der Vorwurffahrlssigen Handelns. Hinsichtlich der zivilrechtlichen Seite ist es denkbar, dass sich der Betreiber wegen derHaftung fr den Schaden mit Erfolg an den Hersteller wenden kann, sei es auf Grund vertraglicherVereinbarungen, sei es auf Grund der gesetzlichen Produkthaftungspflicht.

Allerdings kommt die BG auch zu dem Schlu /10/:Die derzeitigen Erkenntnisse ber die Alterung von Polycarbonatscheiben unter Einwirkung vonKhlschmierstoffen erzwingen nicht in jedem Fall einen vorsorglichen Austausch der Scheiben.

Fr Altmaschinen schlufolgert die BG /10/:Was den Bestand an Altmaschinen betrifft, so mussten diese nach $ 4 Abs. 2 bzw. Abs. 3 AMBV bis sptestens30.6.1998 an die Anforderungen des Anhanges der AMBV angepasst werden und mssen nach $ 4 Abs. 4

AMBV whrend der Benutzungsdauer auf diesem Niveau gehalten werden. Schutzvorrichtungen gegenherausgeschleuderte Gegenstnde sind im Anhang unter 2.5 erwhnt. Eine versprdete Polycarbonatscheibe istnicht mehr funktionstchtig, also keine Schutzvorrichtung i.S. von 2.5 mehr, so dass in solchen Fllen dieMaschine den Anforderungen der AMBV nicht mehr gengt. Daher ergibt sich hinsichtlich der Beobachtung derPolycarbonatscheiben keine Priviligierung fr Altmaschinen.

Hinsichtlich der Nachrstproblematik ist nicht nur die Alterung des Polycarbonates zubetrachten. In Einzelfllen kann auch eine zu geringe Blechdicke (nach altem BG-Prfgrundsatz 2.5 mm) problematisch sein. Fr die Scheibeneinbausituation sollte ebenfallsgeprft werden, ob sie dem neuen Stand-der-Technik entspricht /8/.

Argumentation SicherheitsbauteilVon der Europischen Kommission kommt die Magabe, da der Bauteilhersteller darber zubefinden hat, ob sein Produkt ein Sicherheitsbauteil ist und er es als solches deklarieren mu/1/. Auerdem mu es sich bei dem Bauteil um eine vollstndige gebrauchsfertige Einheit

handeln, die unmittelbar in eine Maschine eingebaut werden kann und nach ihrem EinbauSicherheitsfunktion bernimmt. Feststehende und bewegliche trennende Schutzeinrichtungenwerden als Sicherheitsbauteile definiert; ein Herunterbrechen auf Bauteile, wie zum Beispielgebrauchsfertig zugeschnittene Polycarbonat-Schutzscheiben ist aber problematisch bzw.umstritten.Die Deklaration von Schutzscheiben als Sicherheitsbauteile durch den Zulieferer htte Vorteilefr den Werkzeugmaschinenbauer: Die Angaben zur bestimmungsgemen Verwendungwrden verbessert, wobei auch die Bedingungen fr einen notwendigen Scheibenaustauschklarer ausgedrckt wrden. Selbstverstndlich wrde dann auch gelten, da eine EG-Konformittserklrung nach Anhang II c abgegeben werden mte und damit die BehrdenMglichkeiten htten, gegen einen Zulieferer vorzugehen, der nicht ordnungsgem handelt.

Fraglich bleibt dabei, ob die Klassifizierung der Sichtscheiben als Sicherheitsbauteile denVDW-Firmen eine ausreichende Absicherung verschaffen wrde. Denn das Risiko eventueller

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Fahrlssigkeit im Anwenderbetrieb, d.h. Nicht-Handeln bei offensichtlichem Austauschbedarfeiner beschdigten PC-Scheibe., bleibt bestehen.

Bisherige Praxis: Sicherheitsscheiben fr Werkzeugmaschinen werden nicht berall wie ein Sicherheitsbauteilgem Maschinenrichtlinie behandelt, obwohl sie nach der Artikel 1, Punkt 2), 4. Absatz vernnftigerweise soeingestuft werden sollten.Zwar machen die renommierten Scheibenlieferanten EG-Baumusterprfungen gem Anhang VI fr ihre Fenster

beim BIA, aber eine EG-Konformittserklrung fr Sicherheitsbauteile gem Anhang II, Punkt C wird bisher wohlnicht bei allen Fensterlieferanten angewendet. Eine CE-Kennzeichnung ist nicht blich, weil diese in Artikel 8,Punkt 1), 2. Absatz, nur auf Maschinen gefordert wird.

Die Novellierungsvorschlge fr die ca. 2005 erwartete berarbeitete Maschinenrichtlinie /18/ fassendie Definitionen derart, da ein Sicherheitsbauteil genauso wie eine Maschine behandelt werden sollund deshalb auch eine Konformittserklrung gem Anhang II, A. und eine CE-Kennzeichnung nachAnhang III braucht.

Der VDW vertritt die Auffassung, dass eine Konformittserklrung mit CE-Kennzeichnung, wie in denNeu-Vorschlgen vorgesehen, auch fr Sicherheitsscheiben erfolgen sollte, weil diese eineherausragende sicherheitstechnische Bedeutung fr Werkzeugmaschinen haben und mindestensebenso wichtig fr die betriebliche Sicherheit sein knnen, wie die bereits genannten Produkte.Deshalb ist es im Sinne der Werkzeugmaschinenbauer, die Sicherheitsscheiben als einen weiterenPunkt in Anhang IV (z.B. vor Punkt 19) zu erwhnen, um so zuverlssige Produkte auf Basis einerobligatorischen Baumusterprfung beim Einkauf auswhlen zu knnen.

9. Umsetzungsaspekte auf nationaler EbeneDas grundstzlich gemeinsame Vorgehen der deutschen BG und der Werkzeugmaschinen-bauer (VDW) wurde im vorherigen Abschnitt beschrieben. Die Dringlichkeit, alle Betroffenenvon der Sicherheitslcke durch versprdete Sichtfenster zu informieren, wurde gemeinsam aufeiner Veranstaltung der Gewerbeaufsicht im Mai 2000 betont /6/. Entsprechende Merkblttersind von beiden Seiten verteilt worden und in Deutschland drften nahezu alle Betroffenen

mittlerweile ber das Alterungproblem informiert sein.

Positionen und Positionsnderungen vom VDW und der BG:- Im April 1999 verteilt der VDW sein erstes Positionspapier zur Polycarbonat-Alterung und empfiehlt die

Austauschfristen 2 Jahre fr ungeschtztes PC und 5 Jahre fr geschtztes PC; dieses Papier wurdezunchst von der BG mitgetragen.

- Infolge des Drucks von den Anwenderbetrieben rckte die BG von den pauschalen Austauschfristen ab undbezieht im Dezember 1999 die neue Position Einzelfallbeurteilung mit Abarbeiten der Prioritten /10/.

- VDW und BG fhren zustzliche Alterungsversuche mit betrieblich gealterten Scheiben durch, um dievorhandene Datenbasis sinnvoll abzurunden, die Ergebnisse sind ein generalisiertes Alterungsdiagramm(Bild 8) und der Nachweis fr die mangelnde Dauerhaftigkeit des Hartbeschichtungsschutzes (Bild 9).

- Nach den Verhandlungen mit Groanwendern, in denen die hohen Kosten fr die Nachrstung von

Altmaschinen bzw. bereits in Betrieb befindlichen Maschinen als Problem dargestellt werden, lt auch derVDW seine Austauschfristen fallen und verweist in einem berarbeiteten Merkblatt in Anlehnung an die BG-Position Einzelfallbeurteilung auf das generalisierte Alterungsdiagramm (Datum: 15. August 2000); dies wirdvon allen Betroffenen akzeptiert.

- Weil einige Werkzeugmaschinen mit der Empfehlung von (unterschiedlichen, Hersteller-abhngigen)Austauschfristen ausgeliefert werden und andere Hersteller auf die BG-Position Einzelfallbeurteilung (ohneFristen) verweisen, entsteht Unverstndnis im Kreise der Werkzeugmaschinenanwender ber dieunterschiedlichen Positionen. Der Wunsch nach einheitlichen Austauschfristen zumindest fr rundumgeschtzte Polycarbonat-Scheiben wird diesmal von Anwendern vorgetragen.

- In einem internen Schreiben an die Mitgliedsfirmen schlgt der VDW deshalb auf der Basis der neuenErkenntnisse (Bild 8) eine einheitliche Austauschfrist fr rundum geschtztes PC vor, nmlich 10 Jahre(Rundschreiben vom 12. Dezember 2001). Dies wird von der BG mit untersttzt.

Reaktionen der Anwender:- Einerseits wird fr Neu-Maschinen die oben dargestellte rechtliche Situation auch von Groanwendern

akzeptiert. Denn fr Neu-Maschinen werden die verschiedenen Austauschintervalle von 2, 5, 8 und 10Jahren, die von den Werkzeugmaschinenbauern gegenber ihren Kunden empfohlen werden, ohnenennenswerten Widerspruch hingenommen.

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- Andererseits werden Austauschfristen fr Alt-Maschinen wegen der hohen damit verbundenen Kostenbesonders von den Groanwendern abgelehnt. In Abstimmung mit der BG hat sich eine Vorgehensweiseentwickelt, die sich an dem Positionspapier Einzelfallbeurteilung /10/ orientiert.

Reaktionen der Polycarbonat-Hersteller und Weiterverarbeiter:- Die in Deutschland aktiven Firmen sind vom VDW direkt informiert worden oder haben dessen

Positionspapiere indirekt oder auf Nachfrage erhalten.- Einige Fensterlieferanten untersttzen die Untersuchungen sowohl beim VDW als auch beim BIA.- Alternative Produkte wurden den Untersuchungsergebnissen entsprechend verbessert, so dass es

mittlerweile mehrere Anbieter von im Verbundaufbau rundum geschtzten Polycarbonat-Sichtscheiben gibt.Beim VDW wird dazu eine Liste mit der aktuellen Angebotssituation gepflegt.

- Ein PC-Hersteller gibt eine bedingte Garantie von 10 Jahren gegen natrliche Alterung. Dies kann jedochnicht mit der betrieblichen Alterung verglichen werden. Auch die Hartbeschichtung wird vereinzelt nochpropagiert, obwohl aufgrund von Versuchsergebnissen deren Dauerhaftigkeit in Frage gestellt werden muss(Bild 9).

- Die Anbieter von kompletten Sichtscheibenverbunden geben bisher nur 5 Jahre Garantie fr den allgemeinenEinsatzfall. Allerdings wird die 10-jhrige Austauschempfehlung des VDW von einigen Anbietern mitgetragen,wenn der Rundumschutz des Polycarbonates nicht eingeschrnkt ist. Andere Anbieter lehnen generelle

Austauschfristen ab und orientieren sich an dem Positionspapier der BG Einzelfallbeurteilung.- Auf der letzten EMO 2001 waren einige Maschinen mit Sichtscheiben mit dem Aufkleber t = 8 Jahre

ausgestellt.- Ursprnglich als Konkurrenz zu Polycarbonat-Sichtscheiben dargestellte Scheiben auf der Basis vonPolyethylenterephthalat (PET-G) und Polymethylmetacrylat (PMMA) und auch Verbundsicherheitsglas (VSG)konnten ihrem Anspruch nicht entsprechen und fielen wegen der teilweise deutlich geringerenRckhaltefhigkeit hinter das Polycarbonat zurck. In einem Verbundaufbau knnen sie aber zum Schutz desPolycarbonates sinnvoll eingesetzt werden.

- Zum Schutz des Polycarbonates von der Bedienerseite her eignet sich auch eine gengend starketransparente Folie. Hier sind einige neue Produkte angeboten worden, auch zum Nachrsten vonVerbundglasscheiben, um den Splitterschutz zu bewirken.

Umsetzung des neuen Kenntnisstandes bei der Maschinenkonstruktion:- Die Drehmaschinenbauer orientieren sich berwiegend an der in Krze wirksam werdenden Normvorgabe

(Tabelle 2), wonach nur noch beidseitig geschtzte Polycarbonat-Sichtscheiben verwendet werden sollten.

- Die Hersteller von Bearbeitungszentren haben laut Norm (Tabelle 3) auch andere Mglichkeiten, als denRundumschutz des Polycarbonates. Trotzdem sind einige Hersteller bereits dazu bergegangen, die Neu-Maschinen mit rundum geschtzten PC-Sichtscheiben auszursten. Am weitesten verbreitet ist aber immernoch die einfache PC-Scheibe.

- Bei den Schleifmaschinen werden ebenfalls berwiegend einfache PC-Scheiben benutzt.

Auf Nachfragen bei den Gewerbeaufsichtsbehrden, wie offensichtliche Mngel an Neu-Maschinen und besonders importierten Maschinen zuknftig behandelt werden sollen, wurdeangefhrt, dass Handlungsfhigkeit erst nach Verffentlichung der maschinenspezifischenC-Normen gegeben ist. - In den Tabellen 1, 2, 3, 4 und 5 ist gezeigt, dass diese Bedingungnun erfllt ist.

10. Internationale ReaktionenDie BG hat in /6/ darauf hingewiesen, dass immer noch ein noch groer Informationsbedarfbei auslndischen Werkzeugmaschinenbauern besteht, die ihre Maschinen nach Deutschlandimportieren. Dies gilt auch heute noch, wie die Eindrcke auf der letzten EMO 2001 gezeigthaben. Wesentliche internationale Gesprchspartner sind England, Frankreich und die USA.Keine Reaktionen liegen bisher aus Italien und Spanien vor.

VDW und BG haben in den Jahren 1999 bis 2001 gemeinsam daran gearbeitet, einBewutsein fr die Versprdungsproblematik von Polycarbonat in den europischenArbeitsgruppen des CEN/TC 143 zu wecken. Die Tabellen 1, 2, 3 und 4 belegen, dass diesweitgehend gelungen ist.

Gesprchspartner MTTA und HSE in England:Hervorzuheben ist eine Grossveranstaltung, die vom englischen Werkzeugmaschinenverband MTTA (MachineTool Technologies Association) und der englischen Aufsichtsbehrde HSE (Health and Safety Executive) am 8.

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Mrz 2000 in Shepshed beim Drehmaschinenbauer 600 Lathes veranstaltet wurde. Dort wurden die deutschenErgebnisse prsentiert, um englische Hersteller fr die Alterungsproblematik von Polycarbonat zu sensibilisieren.HSE-Vertreter wiederholten zwar den Gedanken, dass es in Grobritannien kein signifikantes Unfallgescheheninfolge versprdetem Polycarbonat gibt. Dennoch wurde eine detaillierte nationale Richtlinie fr Drehmaschinenerarbeitet, um die in Dienst befindlichen Maschinen und Gebrauchtmaschinen nachzursten /19/. Auf diedeutschen Untersuchungen wird darin sehr ausfhrlich Bezug genommen und die Ergebnisse werden fr eineHandlungsanweisung zur Gefahrenabwehr an bereits in Betrieb befindlichen Maschinen ausgedeutet, Tabelle 8.

Tabelle 8: Auszug aus einer Auslegungstabelle der englischen HSE (Rest-Rckhaltefhigkeit)

EJECTED POLYCARB AGE OF POLYCARBONATE (YEARS)

WEIGHT THICKNESS NEW 1YR 2YRS 3YRS 4YRS 5YRS 6YRS 7YRS 8YRS

mm kJ kJ kJ kJ KJ KJ kJ kJ kJ

25 11.3 10.1 9.0 7.9 6.8 5.6 4.5 3.4 2.3

21 9.5 8.5 7.6 6.6 5.7 4.7 3.8 2.8 1.9

2.5 kg 18 8.1 4.1 6.5 5.7 4.9 4.1 3.2 2.4 1.6

HAVING 15 6.8 6.1 5.4 4.7 4.1 3.4 2.7 2.0 1.4

IMPACT 12 5.4 4.9 4.3 3.8 3.2 2.7 2.2 1.6 1.1AREA OF 10 4.5 4.1 3.6 3.2 2.7 2.3 1.8 1.4 0.9

900 sq mm 8 3.6 3.2 2.9 2.5 2.2 1.8 1.4 1.1 0.7

6 2.7 2.4 2.2 1.9 1.6 1.4 1.1 0.8 0.5

4 1.8 1.6 1.4 1.3 1.1 0.9 0.7 0.5 0.4

Fr Neu-Maschinen orientiert sich die englische HSE an den C-Normen und fordert dafr, dass frDrehmaschinen nur noch rundum geschtzte Polycarbonat-Scheiben verwendet werden sollen (siehe Tabelle 2).Falls diese keine offensichtlichen Beschdigungen aufweisen, werden solche Scheibenverbunde von der HSE alslangzeitbestndig fr die Lebensdauer der Maschine erachtet.

Ausfhrlich diskutiert wurde das juristische Risiko fr den Werkzeugmaschinenbauer und dessenSchutzscheibenlieferant fr den Fall, dass ein Anwender die HSE-Empfehlungen wider besseren Wissens, d. h.

bei offensichtlichen Beschdigungen der Schutzscheibenverbunde nach vorausgegangenerAufprallbeanspruchung, nicht befolgt. Wenn ein solcher Scheibenverbund durch Versprdung infolgeKhlschmierstoffeinfluss eine stark reduzierte Rckhaltefhigkeit erlitten hat und dadurch anschlieend ein Unfallmit Personenschaden verursacht wrde, dann knnte der fahrlssig handelnde Anwender argumentieren, dassdie Scheibe bei der vorherigen Sichtprfung tadellos ausgesehen htte. Von daher wurde der Wert festdefinierter Austauschintervalle erst richtig verstanden.

Ein bedeutsamer Auffassungsunterschied zwischen der deutschen BG und der englischen HSE trat hervor, als esum den bedienerseitigen Schutz des Polycarbonates im Verbundaufbau ging. Der Hauptlieferant fr englischeDrehmaschinen liefert einen rundum geschtzten Glas-PC-Glas Verbund mit hoher Rckhaltefhigkeit. Wegender mglichen Splitterverletzungen akzeptiert die deutsche BG kein Glas auf der Bedienerseite, wogegen dieenglische HSE hier keine Gefhrdung sieht, Zitat: There is no significance of spalling injuries.

Gesprchspartner Frankreich:Aufgrund des franzsischen Vorsitzes in der europischen Arbeitsgruppe fr die Drehmaschinennormenentwickelten sich ausfhrliche Diskussionen mit den relevanten Institutionen in Deutschland. Technische Datenund Versuchsergebnisse wurden ausgetauscht. Die franzsischen Vertreter in den Normungsgremienuntersttzen weitgehend die deutschen Vorschlge.

Gesprchspartner Spanien:Obwohl Spanien bei der europischen Normung ein wichtiger Abstimmungspartner fr den VDW ist, konntebislang keine Sensibilisierung hinsichtlich Polycarbonat-Alterung erreicht werden. Dies wird sich u.U. ndern, daim Mrz 2002 ein Unfall mit einer neuen Drehmaschine aus Spanien, die nach England geliefert wurde, fr

Aufsehen gesorgt hat. Trotz eines Glas-PC-Verbunds mit 12 mm Polycarbonat wurde ein Bediener durch einherausfliegendes Teil schwer verletzt.

Gesprchspartner Italien:Auch aus Italien liegen keine Reaktionen auf die VDW-Positionen zur Polycarbonat-Alterung vor. Dies erstauntauch deshalb, weil an einem Institut in Rom (ISPESL) detaillierte Beschussuntersuchungen fr die trennendenSchutzeinrichtungen an Holzbearbeitungsmaschinen durchgefhrt werden (siehe Abschnitt 11).

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Gesprchspartner USA:Die US-Vertreter, die bei der europischen Normung als Beobachter anwesend sind, haben von Anfang anInteresse fr das Thema Polycarbonat-Alterung gezeigt. Vereinzelte Anfragen aus US-Firmen bzw. deutschenZweigstellen sind beim VDW eingegangen. Weitere Abstimmungsschritte sind beabsichtigt.

11. Vergleich mit aktuellen Problemen bei den Holzbearbeitungsmaschinen1

Die in EN 848-3 behandelten CNC-gesteuerten Bearbeitungzentren fr die Holzbearbeitungsind den Werkzeugmaschinen (Bohr-/Frszentren) sehr hnlich. Im Gegensatz zuWerkzeugmaschinen bearbeiten Holzbearbeitungsmaschinen in der Regel vergleichsweisegroformatige, hufig flchige Werkstcke in sehr kurzen Bearbeitungzyklen. Fr eine Vielzahlvon Einsatzfllen hat sich in der Vergangenheit die Fahrstnder-Bauweise mit Ausleger ("Cframe type") bewhrt, die weitaus grte Anzahl CNC-gesteuerter BAZ fr dieHolzbearbeitung wird in dieser Bauweise ausgefhrt. Aus der Holzwirtschaft ist diese offeneBauweise, bei der die Schutzeinrichtungen gegen das Herausschleudern von Teilen durchmehrlagige PVC-Streifenvorhnge realisiert ist (siehe Bild 14), nicht mehr wegzudenken.

Bild 14: Trennende Schutzeinrichtung an einem CNC-gesteuerten Bearbeitungzentrum fr die Holzbearbeitung (mehrlagiger Streifenvorhang aus Weich-PVC)

Seitens Schweden wird die EN 848-3 in Frage gestellt, da es in Schweden vereinzelt zuschweren Unfllen durch herausgeschleuderte (Werkzeug-) Teile gekommen ist, die jeweils

auf menschliches Versagen zurckzufhren waren (Betrieb von ungeeigneten Werkzeugenbzw. Betrieb von Werkzeugen mit unzulssig hohen Drehzahlen). Daraufhin sind schwedische

1Mit freundlicher Untersttzung von Herrn Dr. Licher (VDMA, Fachverband Holzbearbeitungsmaschinen)

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Sicherheitsbehrden aktiv geworden und haben ein Schutzklauselverfahren (MRL 98/37/EG,Artikel 7) beantragt, das jedoch abgewehrt werden konnte.

Es wird bemngelt, dass in EN 848-3 die Anforderungen an die trennendenSchutzeinrichtungen nicht ausreichten, obwohl die Norm schon seit mehreren Jahren imAmtsblatt der EU als harmonisierte Norm verffentlicht ist und die Maschinenbauer, die sich

danach richten, die Vermutungswirkung gem Maschinenrichtlinie (zu Recht) fr sich inAnspruch nehmen. Seitens der EU-Kommission (genauer: des Stndigen Ausschusses frMaschinensicherheit) wird erwogen, die EN 848-3 als Ganzes aus dem Amtsblatt derEuropischen Gemeinschaften (OJ) zu streichen bzw. einen Vermerk in das OJ aufzunehmen,dass die Risiken durch herausgeschleuderte Teile in EN 848-3 nicht ausreichend behandeltsind. Um diese Situation abzuwenden, ist die zustndige Arbeitsgruppe CEN/TC 142/WG 5gehalten, bis Ende Juni 2003 einen berarbeiteten Normentwurf abzuliefern, der dieseUnzulnglichkeiten beseitigt.

Zur Erinnerung:MRL 98/37/EG, Erwgungspunkt (20):

"Entsprechend der gegenwrtig herrschenden Praxis in den Mitgliedstaaten sollten die Hersteller dafrverantwortlich sein, die bereinstimmung ihrer Maschinen mit den grundlegenden Anforderungen zubescheinigen. Die bereinstimmung mit harmonisierten Normen lt die bereinstimmung mit dengrundlegenden Anforderungen vermuten. (..)"

MRL 98/37/EG, Artikel 5, Absatz (2):"Entspricht eine nationale Norm in Umsetzung einer harmonisierten Norm, deren Fundstelle im Amtsblatt derEuropischen Gemeinschaften verffentlicht worden ist, einer oder mehreren grundlegendenSicherheitsanforderungen, wird bei nach dieser Norm hergestellten Maschinen oder Sicherheitsbauteilen davonausgegangen, da sie den betreffenden grundlegenden Anforderungen gengen. (..)"

Situation im April 2002: Um die Vermutungswirkung der Norm nicht zu verlieren, lt daszustndige Technische Komitee CEN/TC 142 beim ISPESL in Rom die Schutzwirkung

normgerecht ausgefhrter PVC-Streifenvorhnge untersuchen. Ziel der Untersuchungen istes, Anforderungen an diese speziellen trennenden Schutzeinrichtungen von CNC-gesteuertenBearbeitungszentren zu definieren sowie ein geeignetes Testverfahren zu entwickeln.

Eine Anlehnung an die Normen fr Werkzeugmaschinen wird auf Grund der sehrunterschiedlichen Anforderungen in der Holzbearbeitung nicht erwogen. Fr den Versagensfallwerden abgeschleuderte Schneidplatten (max. ca. 60g) mit einer Geschwindigkeit bis max. ca.75 m/s zu Grunde gelegt. Ein Kompensation des Fehlverhaltens des Bedienpersonals durchtechnische Manahmen an der Maschine, wie z.B. Werkzeug-Codierung und -berwachung,ist zumindest fr die bis Juni 2003 anstehende Revision der EN 848-3 nicht zu erwarten, frdie bernchste Revision jedoch nicht auszuschlieen.

12. Zusammenfassung und AusblickDas Problem der Polycarbonat-Alterung wurde in den letzten Jahren intensiv untersucht. AlsErgebnis wurde ein Zusammenhang zwischen der betrieblichen Alterungsdauer und der nochvorhandenen Rckhaltefhigkeit ermittelt. Weiterhin konnte nachgewiesen werden, dassallseitig geschtzte PC-Scheiben ber einen Zeitraum von wenigstens zehn Jahren ohneVerlust an Rckhaltefhigkeit eingesetzt werden knnen. Die Erkenntnisse wurden in dieAusgestaltung relevanter C-Normen eingebracht. Darber hinaus hat der VDW in seinenPositionspapieren seine Mitgliedsunternehmen sowie interessierte Dritte ber den aktuellenKenntnisstand informiert.

Der Anhang fr die Drehmaschinennorm DIN EN 12415 wird voraussichtlich noch im Jahre2002 die Forderung nach beidseitigem Schutz aufnehmen, um die schdigenden Effekte frdie vorgesehene Lebensdauer der Maschinen zu verhindern. Ferner wird fr die

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Betriebsanleitung auf Inspektionszyklen und auf die mgliche Herstellerempfehlung fr denAustausch der Sichtscheiben hingewiesen. In bereinstimmung mit der Position des VDWwird dort ein Zeitraum von zehn Jahren vorgeschlagen.

Da beidseitig geschtzte PC-Scheiben als sinnvollste technische Lsung erachtet werden,erbrigen sich zustzliche Untersuchungen mit gealtertem Polycarbonat bzw. Untersuchungen

zum Einfluss von KSS-Bestandteilen.

Die Akzeptanz und Anwendung der erarbeiteten Lsungen fr den Einsatz von Polycarbonatin Werkzeugmaschinen muss zuknftig in enger Verbindung mit den entsprechendenC-Normen betrachtet werden.

Selbstverstndlich mssen auch die Hersteller von Polycarbonat-Sichtscheiben auf Basis dervorliegenden Erkenntnisse sicherheitsgerechte Einsatzdauern fr den Einsatz ihrer Produktein Werkzeugmaschinen angeben.

Aufgrund der nun vorliegenden Kenntnislage sind keine weiteren VDW-Positionspapiere

vorgesehen. Allerdings wird der VDW weiterhin andere Lnder durch entsprechendeInformationen fr die Alterungsproblematik sensibilisieren.

Beitrag zum Fachgesprch Arbeitssicherheit Umsetzung normativer Hinweise zur Sicherheit vonWerkzeugmaschinen unter dem Aspekt der Alterung am 8. Mai 2002 im PTZ der TU Berlin

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13. Schrifttum:Ref. Autor / Titel Quelle1 J.M Gil-Robles, J. Cunningham: Richtlinie 98/37/EG des

Europischen Parlamentes und des Rates vom 22. Juni 1998(Maschinenrichtlinie) und:European Commission (DG III Industry): Machinery Useful Factsin Relation to Directive 98/37/EC, (Sicherheitsbauteil in der

Antwort zur Frage 77, letzter Absatz der Abschnitte 1.1 und 2.3,trennende Schutzeinrichtung in den Abschnitten 1.5 b und 2.2)

Amtsblatt der Europ.Gemeinschaften L207, 23.Juli 1998

Luxembourg,

ISBN 92-828-6653-X

2 DIN EN 12415 (pr A1) / 12478/ 12840/ prEN 13788Sicherheit von Drehmaschinen

Beuth-Verlag in Berlin undCEN /TC 143 / WG 3

3 DIN EN 12417 Sicherheit von Bearbeitungszentren. Beuth-Verlag in Berlin undCEN /TC 143 / WG 4

4 PrEN 13218 Sicherheit von Ortsfesten Schleifmaschinen Beuth-Verlag in Berlin undCEN /TC 143 / WG 2

5 Dr. Umbreit et al.Merkblatt Sonderbetriebsart Prozessbeobachtung und NeunThesen zur Betriebsart Prozessbeobachtung

BG-Mainz,Stand: 13.01.2002

6 W. Link:Sichtscheiben an Werkzeugmaschinen ein fast unbekanntes

Problem (Fachtagung Europische Marktberwachung am 24. u.25. Mai 2000 in Ettlingen)

Sdd. Metall BG inStuttgart,

7 Prof. H. Schulz:HSC contra HVM ? aus 20 Jahre HSC Sonderausgabe vonWerkstatt und Betrieb

HSC-Sonderteil 1999 ausder Zeitschrift Werkstattund Betrieb

8 M. Ising, J. Bold: VDW0209 und VDW0209-1: Gestaltung undDimensionierung von trennenden Schutzeinrichtungen (Teile 1 u.2)

VDW in Frankfurt

9 Dr. Mewes et al.Rckhaltefhigkeit von Polycarbonatscheiben nach betrieblichemEinsatz

BIA,Nr.:1999 23452,VDW Frankfurt

10 H.-J. Warlich et al.Position Einzelfallbeurteilung von der BG, Titel: Alterung vonPolycarbonatscheiben (Eingang beim VDW am 9. Dez. 99)

BG Mainz, FachauschussEisen und Metall II

11 N. N.a) GE Structured Products Lexan Processing Guide, clause 3.1

Chemical Resistance,b) Kunststoff-Sichtscheiben im Maschinenschutz

General Electrics Plastics

Rhm, Darmstadt12 J. Bold et al.

ARGUS Arbeits- und Gesundheitsschutz bei derHochgeschwindigkeitsbearbeitung Abschlutagung am 23. 02.99

Technische UniversittBerlin, IWF, Prof. Uhlmann

13 Prof. H. Schulz:Bearbeiten bei hohen Geschwindigkeiten aus 20 Jahre HSCSonderausgabe von Werkstatt und Betrieb

Zeitschrift Werkstatt undBetrieb Nr. 122 / 1989

14 Dr. Mewes et al:Trennende Schutzeinrichtungen an Werkzeugmaschinen

Werkstatt und Betrieb(Heft Nr. 9/97); in der WT

Werkstattstechnik (10/99)15 D. Mewes et al:Die Festigkeit von Schleifscheiben als Faktor fr dieProzesssicherheit

Zeitschrift SpanendeFertigung April 2000

16 J. Bold, M. Wittner:Entwicklung und Erprobung von Aufprallprfkrpern zur Simulationvon Schadensereignissen mit abgeschleuderten Belagsegmentenvon Schleifscheiben mit Belag und Stahlgrundkrper

IWF-Bericht zum FWF-Projekt 0210 wird fr diezweite Hlfte 2002erwartet

17 J.P. SoissonArbeitsmittelbenutzungsrichtlinie (89/655/EWG)

Amtsblatt der Europ.Gemeinschaften

18 N. N.: Vorschlag fr eine Richtlinie des Europischen Parlamentesund des Rates ber Maschinen und zur nderung der Richtlinie95/16/EG KOM (2000) 899 endgltig (Maschinenrichtlinie)

Dokument KOM(2000) 899vom 26. Januar 2001,Europische Kommission.

19 Nick Hitchcott:Engineering information sheet (EIS) CNC turning machines controlling risks from ejected parts

Health and SafetyExecutive, Birmingham,England