Tam sięgaj, gdzie wzrok nie sięga — o otworach w osłonach

Student elektroniki na Politechnice Śląskiej pisał pracę o półprzewodnikach, a było to dawno temu, nie było jeszcze pecetów ani drukarek laserowych. Kto nie umiał pisać na maszynie, dawał zarobić maszynistce. Pani była doświadczona, poprawianie błędów językowych po studentach to była jej codzienność. Poprawiła w szczególności wszystkie „dziury” (elektronowe) na „otwory”. Student złapał się za głowę:
— Proszę Pani, nie „otwory”, lecz „dziury”!
— Dziury to Pan masz w głowie.

W przypadku osłon zajmujemy się jednak rozmiarami znacznie większymi niż cząstki elementarne. Zależnie od wielkości i kształtu, otwory w osłonach umożliwiają sięganie do strefy osłoniętej palcem, ręką, nogą — lub dostęp całym ciałem. Szczegóły określa norma ISO 13857^[1]PN-EN ISO 13857:2010 Bezpieczeństwo maszyn. Odległości bezpieczeństwa uniemożliwiające sięganie kończynami górnymi i dolnymi do stref niebezpiecznych oraz, dodatkowo, ISO 11161.^[2]PN-EN ISO 11161:2007 Bezpieczeństwo maszyn. Zintegrowane systemy produkcyjne. Wymagania podstawowe

Źródła

ISO 13857 opisuje sięganie przez^[3]omawia też sięganie ponad przeszkodami, czym nie będziemy się tu zajmować otwory za pomocą kończyn górnych lub dolnych, w pierwszym przypadku — w dwóch kategoriach wiekowych: od 3 i od 14 lat. Dobór przedziałów wiekowych wydaje się nieszczęśliwy, bo właśnie ok. czternastego roku życia młodzież zmienia się najszybciej i bywa przy tym bardziej podobna do pająków niż w jakimkolwiek okresie życia, ale dzięki temu (myślmy pozytywnie!) nie musimy odrębnie oceniać maszyn, gdy na halę produkcyjną wejdą praktykanci ze szkół zawodowych. Część dotyczącą dzieci tutaj pominiemy, tak jak szczegóły dotyczące kończyn dolnych.

W założeniu norma ma opisywać 95% populacji. W praktyce jest znacznie bardziej restrykcyjna, ponieważ złożenie grubości ramienia dla 5. percentyla (5% populacji ma ramię cieńsze niż 20mm) i długości dla 95. (5% populacji ma ramię dłuższe niż 850mm) zakłada istnienie monstrów z ramionami długimi na 85cm i cienkimi na 2cm.

ISO 11161 omawia bardzo szeroko (i ogólnie) zagadnienia związane z integracją maszyn, wybierzemy z niej jedną informację dotyczącą ogrodzeń.

Kształty

ISO 13857 rozważa trzy typowe kształty otworów w osłonach: koło, kwadrat i szczelina. Wielkością otworu e nazywamy w przypadku koła — średnicę, kwadratu — długość boku, a szczeliny — szerokość, czyli mniejszy z jej wymiarów^[4]niezależnie od orientacji w przestrzeni; w przypadku ogrodzenia z oknem wysokości (wymiar pionowy) 10cm i szerokości (wymiar poziomy) 50cm, „szerokością szczeliny” … Continue reading (długość szczeliny nie ma znaczenia).

W przypadku kształtów innych niż wymienione, należy znaleźć dobrać kształt i wielkość otworu „regularnego” który będzie całkowicie pokrywał otwór rzeczywisty — odległości bezpieczeństwa dla tak dobranego otworu regularnego na pewno będą również wystarczające dla otworu rzeczywistego. To proste podejście nie zawsze jednak da się zastosować. Wyobraźmy sobie otwór w kształcie litery „Y”, którego ramiona mają po metrze długości i 2cm szerokości. Dobierając kształt regularny zgodnie z normą, otrzymalibyśmy koło o średnicy e=2m — a przecież jest oczywiste, że przez rzeczywisty otwór nie da się przejść całym ciałem. Nie można jednak tego otworu traktować jak szczeliny szerokości e=2cm, bo w miejscu spotkania ramion szerokość otworu jest niewątpliwie większa niż szerokość każdego z ramion. Na dodatkowe kryteria dla złożonych kształtów otworów nie należy jednak liczyć w najbliższej przyszłości.

Norma bardzo nonszalancko obchodzi się z kształem kanału, tzn. tym, co jest za otworem. Jeśli pomiędzy otworem w osłonie a elementem niebezpiecznym znajdują się jakieś przeszkody i dostęp wzdłuż linii prostej nie jest możliwy, należy wyznaczyć najkrótszą możliwą linię łamaną i do rozważań wziąć jej długość. Sięganie na pewno nie jest możliwe dalej niż na tak wyznaczoną odległość, jednak jest to oszacowanie z dużym zapasem. Nie spotyka się ludzi mających w ręce dwa łokcie lub trzy nadgarstki. Jeśli więc kształt kanału wymagałby zgięcia ręki w więcej niż dwóch stawach, można taką przeszkodę uznać za wystarczającą — ale uzasadnienie tego wykracza poza zakres normy, należy je więc sporządzić w sposób nie budzący wątpliwości… inspektora PIP.

Otwory małe: e ⩽ 120 mm

Tablica 2 w rodziale 4.2.4.1 określa odległości bezpieczeństwa sᵣ dla otworów nie większych niż 120mm.^[5]autorzy norm uwielbiają podawanie wszystkich rozmiarów w milimetrach, nawet gdy absolutnie nie ma to sensu: np. „długość pojedynczej drabiny nie może przekroczyć 10.000mm” (ISO … Continue reading Dla otworu o danym kształcie i rozmiarze e nie większym niż podany, odległość bezpieczeństwa (tzn. odległość elementu niebezpiecznego od otworu) musi być nie mniejsza, niż określona w tablicy.

rozmiar otworu e⩽	szczelina ▭	kwadrat □	koło ◯	opis
4	2	2	2	czubek palca
6	10	5	5
8	20	15	15	palec
10	80	25	20
12	100	80	80
20	120	120	120
30	850 (200[6]dla szczelin o długości nie większeń niż 65mm)	120	120	dłoń (dłoń do kciuka)
40	850	200	120
120	850	850	850	ramię

Otwory duże: e > 120 mm

Dla otworów e > 120mm norma zaleca stosowanie odległości jak dla sięgania ponad przeszkodą, co jest irracjonalne — proszę spróbować „nachylić się” (tzn. zanurzyć górną część ciała) w otworze o średnicy 13cm! — i niespójne z pozostałą częścią normy.

W tablicy 7 rodz. 4.2, określającej odległości bezpieczeństwa przy sięganiu kończynami dolnymi, znajduje się bowiem istotny zapis: szczeliny szerokości e>180mm oraz otwory kwadratowe lub okrągłe wielkości e>240mm „umożliwiają dostęp całym ciałem”. Oznacza to zarazem, że otwory mniejsze chronią przed dostępem całym ciałem. Skoro całe ciało nie przejdzie, to przejdzie tylko kończyna. Długość (normatywna) ramienia to 850mm, długość nogi — 1100mm. Dla otworów mniejszych niż 180-240mm można więc z pewnością stosować odległość bezpieczną sᵣ = 1100mm zamiast wynikającego z „nachylania” 1500mm.^[7]przy sięganiu ponad przeszkodą uwzględnia się również jej wysokość, co jest oczywiste, ale absurdalne w zastosowaniu do otworów — przeszkoda niższa niż 1m jest … Continue reading

NB. W tym miejscu norma jest bardzo nierówna. O ile zasięg przez małe otwory został określony bardzo restrykcyjnie, to 18cm wydaje się dość luźnym ograniczeniem. W ramach doświadczeń wykonaliśmy ramkę o szerokości otworu 175mm, przez którą szczupła koleżanka przeszła bez trudu (w ubraniu). Przy okazji okazało się, że najszerszym miejscem nie jest głowa, lecz mostek.^[8]nie, nie chodzi o znajdujące się tam części miękkie

Uwględniając te rozważania, możemy powyższą tabelę przedłużyć:

rozmiar otworu e⩽	szczelina ▭	kwadrat □	koło ◯	opis
180	1100	1100	1100	kończyna dolna, ramię i bark
240	∞	1100	1100

Dla większych rozmiarów należy przyjąć możliwość pełnego dostępu całym ciałem.

Ogrodzenia

Ogrodzenia przemysłowe zwykle składają się z segmentów wypełnionych siatką. Przy określaniu odległości bezpiecznej należy wziąć pod uwagę:^[9]i jeszcze sięganie ponad ogrodzeniem, ale — jak napisano wyżej — jest to poza zakresem tego artykułu

• oczko siatki,
• szczeliny pomiędzy segmentami oraz 
• szczeliny pod ogrodzeniem.

Odległością bezpieczną będzie, oczywiście, największa z wyznaczonych.

Szczelinie pomiędzy ogrodzeniem a podłogą warto poświęcić więcej uwagi. Zgodnie z ISO 13857, aby chronić przed dostępem do strefy ogrodzonej, szczelina ta nie powinna być szersza (tzn. wyższa) niż 180mm. Norma ISO 11161 dopuszcza jednak odstęp od podłogi e=200mm — jest to norma zharmonizowana typu B1, tak samo jak ISO 13857, zwiększenie szczeliny pod ogrodzeniem do 200mm nie powoduje więc niezgodności z wymaganiami zasadniczymi.

Ale dotyczy to (e=200mm) tylko dostępu całym ciałem. Jeśli w pobliżu ogrodzenia (s<1100mm) zlokalizowane są elementy niebezpieczne, należy zmniejszyć szczelinę do e⩽120mm (s⩾850mm) lub e⩽20mm (s<850mm).