11 Rechtliche Randbedingungen der Maschinenkonstruktion Flashcards

1
Q

Richtlinien

A

o Verbindliche Regelungen für den gemeinsamen Binnenmarkt
o Werden von Mitgliedsstaaten in nationale Gesetze überführt

  • CE-Richtlinie
  • Maschinenrichtlinie
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2
Q

CE-Richtlinien

A

Mindestanforderungen an die sicherheits-, gesundheits-, und umweltschutzbezogenen Eigenschaften von Produkten
 Kein Kriterium der Produktqualität
 Verbindliche Richtlinien innerhalb der EU 28

Beispiele für weitere CE-Richtlinien:
 Persönliche Schutzausrüstung
 Medizinprodukte
 Seilbahnen
 Aufzüge
 Bauprodukte
 Ökodesign

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3
Q

Maschinenrichtlinie (MRL)

A

 Eine Richtlinie im Kanon mit den CE-Richtlinien
 Überführt in deutsches Recht im Rahmen des Produktsicherheitsgesetztes

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4
Q

Gesetze

A

o Müssen in vollem Umfang eingehalten werden
o Generell kein vertraglicher Ausschluss möglich
o Strafrechtliche Folgen bei Zuwiderhandlung

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5
Q

Technische Normen

A

o Repräsentieren den (Mindest-)Stand der Technik
o Anwendung grundsätzlich empfohlen, aber nicht zwingend
o Falls die Norm in einer Richtlinie vorgeschrieben ist, muss sie zwingend eingehalten werden

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6
Q

Harmonisierte Normen

A

o Sind in allen Mitgliedsstaaten als gültige Norm veröffentlicht
o Sind konform zu den entsprechenden Richtlinien
o Bei Befolgung gilt das Prinzip der „Konformitätsvermutung“

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7
Q

Das EU-Produkthaftungsgesetz

A
  • Vereinheitlichung der Rechtsvorschriften über die Haftung des Herstellers für Schäden, die durch fehlerhafte Produkte verursacht wurden
  • Ausschluss oder Herabsetzung generell nicht möglich (auch nicht per Vertrag)
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8
Q

Das EU-Produkthaftungsgesetz - Kernpunkte

A

o Regelung von Schadensersatzzahlungen
o Verschuldungsunabhängige Haftung sobald ein fehlerhaftes Produkt einen Schaden verursacht (keine Fahrlässigkeit notwendig)
o Geschädigter muss den ursächlichen Zusammenhang zwischen Schaden und Fehler am Produkt beweisen
o Hersteller muss Entlastungsbeweis führen (Beweisumkehr)
o Ansprüche verjähren drei Jahre nach Eintritt eines Schadens
o Ersatzansprüche erlöschen generell zehn Jahre nach Auslieferung der Maschine

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9
Q

Verpflichtungshierarchie sicherheitsrelevanter Verordnungen

A
  • Produkthaftungsgesetz
  • EU-Maschinenrichtlinie
  • Anhang I der EU-Maschinenrichtlinie
  • Sicherheitsgrundnormen
  • Sicherheitsgruppennormen
  • Fachnormen
  • Nationale Fachnormen
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10
Q

Produkthaftungsgesetz

A

Grundlage aller Geräte- und Maschinensicherheitsrichtlinien

Greift erst im Produkthaftungsfall

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11
Q

EU-Maschinenrichtlinie

A

Die Richtlinie muss ohne vertragliche Ausnahmemöglichkeiten eingehalten werden

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12
Q

Anhang I der EU-Maschinenrichtlinie

A

Verbindliche Einhaltung aller zutreffenden grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen

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13
Q

Sciherheitsgrundnormen

A

Einhaltung aller harmonisierten Normen empfohlen, um Richtlinien korrekt zu interpretieren

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14
Q

Sicherheitsgruppennormen

A

Einhaltung aller harmonisierten Normen empfohlen, da Vermutungswirkung für Sicherheitsaspekte

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15
Q

Fachnormen

A

Einhaltung im ungeregelten Bereich empfohlen, im geregelten Bereich zwingend

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16
Q

Nationale Fachnormen

A

Anwendung möglich

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17
Q

Der “New Approach” bei der Maschinenrichtlinie

A
  • Verbindliche Formulierung grundlegender Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen
  • Konkrete Umsetzung dieser Sollvorgaben bleibt der Industrie vorbehalten
  • Keine Detailregelung, wie ein Produkt mindestens auszusehen hat
  • Hierarchische Ordnung der Richtlinien und Normen (tieferstehende Richtlinie detailliert höherstehende)
  • Werden alle harmonisierten Normen eines Bereichs eingehalten, darf der Hersteller davon ausgehen, dass das Produkt konform zu den Anforderungen der grundlegenden Richtlinien ist (Konformitätsvermutung)
  • Kontrolle durch Rechtsorgane erst nachträglich möglich, da Hersteller sebst beurteilt, ob sein Produkt rechtskonform ist
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18
Q

Die EG-Maschinenrichtlinie: Gültigkeitsbereich

A

o Maschinen sowie Anlagen
o Unvollständige Maschinen
o Auswechselbare Ausrüstungen
o Lastaufnahmemittel, Ketten, Seile, Gurte
o Abnehmbare Gelenkwellen
o Sicherheitsbauteile
o Bewegliche (fahrbare) Maschinen
o Einrichtung zum Fortbewegen oder Heben von Personen

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19
Q

Maschine

A

Eine mit einem anderen Antriebssystem als der unmittelbar eingesetzten menschlichen oder tierischen Kraft ausgestattete oder dafür vorgesehene Gesamtheit miteinander verbundener Teile oder Vorrichtungen, von denen mindestens eines bzw. eine beweglich ist und die für eine bestimmte Anwendung zusammengefügt sind

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20
Q

Vollständige Maschinen

A
  1. Sind einbaufertige Maschinen, die erst nach ihrer Anbringung oder Installation funktionsfähig sind
  2. Sind an sich funktionsfähige Maschinen, denen lediglich Teile zum Verbinden mit einer Energie- oder Antriebsquelle fehlen
  3. Müssen alle Anforderungen an den Sicherheits- und Gesundheitsschutz aus Anhang I erfüllen
  4. Müssen ggf. auch mit anderen Richtlinien konform sein
  5. Müssen über eine Konformitätserklärung verfügen
  6. Müssen ein CE-Kennzeichen erhalten
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21
Q

Unvollständige Maschinen

A
  1. Sind eine Gesamtheit, die fast eine Maschine bilden
  2. Erfüllen für sich genommen keine bestimmte Funktion
  3. Sind dafür vorgesehen, mit anderen (unvollständigen) Maschinen zusammengeführt oder in diese eingebaut zu werden
  4. Müssen eine Montageanleitung enthalten
  5. Müssen eine Einbauerklärung enthalten
  6. Dürfen Sicherheitsmängel aufweisen, wenn diese kenntlich gemacht werden
  7. Dürfen kein CE-Kennzeichen und keine Konformitätserklärung erhalten
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22
Q

Anlage

A

o Eine Gesamtheit von Maschinen oder von unvollständigen Maschinen, die, damit sie zusammenwirken, so angeordnet sind und betätigt werden, dass sie als Gesamtheit funktionieren
o Sicherheits- und produktionstechnischer Zusammenhang

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23
Q

Prinzipieller Ablauf einer Risikobeurteilung (5)

A
  1. Grenzen der Maschine festlegen
  2. Identifizierung der Gefährdungen
  3. Risikoeinschätzung (Schadensausmaß, Eintrittswahrscheinlichkeit)
  4. Risikobewertung
  5. Entscheidung: Ausreichende Sicherheit?
    -> Ja: Ende
    -> Nein: Risikominderung und Start von Schritt 1
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24
Q

Risikobeurteilung (6)

A
  • Für jede Lebensphase sind alle Gefährdungen zu ermitteln
  • Vorhersehbare Fehlanwendung muss bedacht werden
  • Berücksichtigung der Nutzergruppe notwendig
  • Qualitative Betrachtung der Eintrittswahrscheinlichkeit und des Schadensausmaßes in der Regel ausreichend (deterministische Betrachtung)
  • Zusätzliche quantitative Betrachtungen für die Sicherheitstechnik
  • Auf Restgefahren muss in der Anleitung hingewiesen werden
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25
Q

Technische Unterlagen

A

Gewährleistung der Nachvollziehbarkeit der Übereinstimmung der Maschine mit den Anforderungen der MRL
o Aufbewahrungsfristen beim Hersteller
 Nach MRL: 10 Jahre
 Nach Haftungsrecht: 30 Jahre

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26
Q

Konformitätsbewertungsverfahren (3)

A
  • Interne Feritungskontrolle
  • EG-Baumusterprüfverfahren
  • Umfassende Qualitätssicherung
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27
Q

Konformitätsbewertungsverfahren und Anwendbarkeit - Interne Fertigungskontrolle

A

Gilt für normale Maschinen und Maschinen mit erhöhtem Gefährdungspotenzial, die nach harmonisierten Normen gefertigt wurden

 Erstellung technischer Unterlagen für Einzelmaschine oder Baumuster
 Kein qualifiziertes QS-System notwendig
 Keine externe Prüfstelle notwendig

28
Q

Konformitätsbewertungsverfahren und Anwendbarkeit - EG-Baumusterprüfverfahren

A

Gilt für sämtliche Maschinen mit erhöhtem Gefährtungspotenzial

 MRL-Konformität für Baumuster durch externe Prüfstelle bestätigt
 Gemeinsame Verantwortung von Hersteller u. Prüfstelle
 Regelmäßige Überprüfung der Baumusterprüfung

29
Q

Konformitätsbewertungsverfahren und Anwendbarkeit - Umfassende Qualitätssicherung

A

Gilt für sämtliche Maschinen mit erhöhtem Gefährdungspotenzial

 Qualifiziertes QS-System beim Hersteller (Bestätigung durch externe Stelle)
 Regelmäßige Audits zur Prüfung des QS-Systems
 Regelmäßige Neubewertung des QS-Systems

30
Q

EG-Maschinenrichtlinie: Verantwortlichkeiten innerhalb eines Unternehmens - Zuständigkeit der Geschäftsführung (5)

A

 Unterzeichnung der Konformitätserklärung (Prokura), kann auch delegiert werden
 Organisations- und Überwachungspflichten
 Zurverfügungstellen von benötigten Mitteln
 Haftung
 Qualitätssicherung

31
Q

Verantwortlichkeiten und mögliche Fehler im Produktlebenszyklus

A

Planung, Konzeption, Konstruktion
- Konstruktionsfehler: Bei Serien alle Produkte betroffen

Herstellung
- Herstellungsfehler: Bei Serien ggf. einzelne Produkte betroffen

Inbetriebnahme und Betrieb
- Instruktionsfehler: Hersteller informiert Betreiber
- Produktbeobachtungsfehler: Bewährung des Produktes über den gesamten Lebensdauerzyklus überprüfen

32
Q

Gründe für Arbeitsunfälle an Werkzeugmaschinen (5)

A

o Materialfehler

o Konstruktionsmängel

o Ungeeignete Schutzeinrichtungen, die zu Manipulation oder zum Umgehen verleiten, z.B. durch:
 Falsches Sicherheitskonzept
 Schlechte Sicherheitsverhältnisse
 Mangelnde ergonomische Gestaltung oder erschwerte Bedienung der Maschine

o Bequemlichkeit oder fehlende Einsicht des Benutzers

o Organisatorische Gründe
 Fehlende Einweisung in die Bedienung
 Falsche Gefahrenermittlung und Risikobewertung
 Falsche Nutzung von Sicherheitseinrichtungen

33
Q

Sicherheitsstufen (Abnehmende Priorität)

A
  • Unmittelbare Sicherheit
  • Mittelbare Sicherheit
  • Hinweisende Sicherheit
34
Q

Unmittelbare Sicherheit - Maßnahmen zur Erreichung

A

 Beseitigung/Minimierung der Gefahren
 Gefährdung ist von vornherein und aus sich heraus ausgeschlossen
 Aus Sicht der MRL grundsätzlich anzustreben

35
Q

Mittelbare Sicherheit - Maßnahmen zur Erreichung (2)

A

 Schutzmaßnahmen gegen nicht zu beseitigende Gefahren
 Isolierung der Gefahr

36
Q

Hinweisende Sicherheit - Maßnahmen zur Erreichung

A

 Hinweis auf Restgefahren, Spezialausbildung, Sicherheitsausrüstung
 Erhöhte Verantwortung des Bedieners für seine Sicherheit
 Nur als zusätzliche Maßnahme bzw. bei nicht Anwendbarkeit der anderen Maßnahmen anzuwenden

37
Q

Unfall

A

Räumliches und zeitliches Zusammentreffen von Personen mit gefahrbringenden Bewegungen der Gefahrstellen

38
Q

Unfall - Direkte Folgen (3)

A
  1. Abdrängen oder Wegschieben des Körpers
  2. Elastische oder plastische Körperverformungen
  3. Eindringen von Gegenständen in den Körper
39
Q

Mögliche Gefahrenstellen

A

 Stoßstellen
 Quetschstellen
 Scherstellen
 Schneidstellen
 Stichstellen
 Reibstellen
 Fangstellen
 Einzugstellen
 Auflaufstellen
 Absturzstellen

40
Q

Einteilung von Gefahren nach der Auftretenswahrscheinlichkeit

A
  • Deterministische Gefahren
  • Stochastische Gefahren
41
Q

Deterministische Gefahren

A

 Zeitunabhängige Wahrscheinlichkeit
 Höhere Eintrittswahrscheinlichkeit als bei stochastischen Gefahren
 Durch Funktion und Aufbau der Maschine bedingt und ggf. unvermeidbar
 Vorhersehbar -> ggf. durch konstruktive Maßnahmen zu beheben

42
Q

Stochastische Gefahren

A

 Zeitabhängige Wahrscheinlichkeit
 Plötzliches/Überraschendes Auftreten
 Vorhersage nur bedingt mit statistischen Methoden möglich
 Meist unvermeidbar
 Analyse von Ursache und Wirkung zur Einleitung von Gegenmaßnahmen

43
Q

Risikobeurteilung - Vorgehen (4)

A

Risikoanalyse
1. Grenzen der Maschine festlegen
2. Identifizierung von Gefährdungen
3. Risikoeinschätzen

Risiko bewerten
-> Frage: Wurde das Risiko hinreichen vermindert?
–> Ja: Ergebnisse dokumentieren und Ende
–> Nein:
Risikominderung
Risikominderungsmaßnahmen, Risiko erneut bewerten

Technische Dokumentation
1. Ergebnisse dokumentieren

44
Q

Risikobewertung mittels Risikozahl

A

Risikozahl (R) = Schadensmaß (S) * Eintrittswahrscheinlichkeit (E)

45
Q

Sicherheitsgerechte Konstruktion - Maßnahmen gegen deterministische Gefährdungen (6)

A

o Zugänglichkeit der Gefahrenstelle unmöglich machen
o „Lichte Weite“, die den Abmessungen des menschlichen Körpers entspricht oder widerspricht, vermeiden
o Gefährliche Oberflächenstrukturen (Kanten, rauhe oder heiße Oberflächen) vermeiden oder unzugänglich machen
o Einbau von Sicherheitsvorkehrungen (mittelbare Sicherheit)
o Hinweisen auf Gefahren
o Ausbildung des Personals

46
Q

Sicherheitsgerechte Konstruktion - Maßnahmen gegen stochastische Gefährdungen

A
  • Safe-Life-Prinzip
  • Fail-Safe-Prinzip
  • Prinzip der Redundanz
47
Q

Sicherheitsgerechte Konstruktion - Maßnahmen gegen stochastische Gefährdungen: Safe-Life-Prinzip

A

 Überdimensionierung
 Angemessene Werkstoffwahl
 Intelligente Konstruktion -> Optimale Belastung der Bauteile

48
Q

Sicherheitsgerechte Konstruktion - Maßnahmen gegen stochastische Gefährdungen: Fail-Safe-Prinzip

A

 Beeinflussung der Folgen nach dem Versagen von Bauteilen

 Beim Versagen von Bauteilen/Systemen Reaktion zur richtigen Seite

 Passive Methoden:
1. Das System hat ständig Energie zur Verfügung, die im Schadensfall automatisch abgebaut wird (Selbsthilfe)
2. Z.B. Zugbremse, Absturzsicherung

 Aktive Methoden
1. Überwachungssysteme, Steuerungen
2. Bauteile innerhalb des Systems müssen nach dem Safe-Life-Prinzip ausgelegt sein

49
Q

Prinzip der Redundanz (5 Arten)

A
  • Parallelredundanz
  • Serienredundanz
  • “Kalte” Redundanz
  • Auswahlredundanz
  • Mittelwertredundanz
50
Q

Gefahrenbereiche an Werkzeugmaschinen

A

Gefahrenbereich 1. Ordnung
Bereich radial des Spannfutters (Drehen) oder der Werkzeugaufnahme (Fräsen), umhüllt die Schar möglicher Flugbahnen tangential abgescheuerter Teile

Gefahrenbereich 2. Ordnung
Alle weiteren Hüllflächen der Flugbahnen abgeschleuderter Teile, z.B. durch Abprallen der Teile an der Werkzeugmaschinenstruktur

51
Q

Schutzeinrichtungen zum Trennen von Bediener und Gefahrenstelle - Arten von Schutzeinrichtungen

A

Trennend
Mechanische Trennung von Gefahrenstelle (z.B. Zäune, Schutzscheiben, Sichtscheiben)

Verriegelt trennend
Zusätzlich mit Unterbrechung der Maschinenfunktion beim Öffnen der Schutzeinrichtung (z.B. mech. Schalter, berührungslose Schalter)

Verriegelt trennend mit Zuhaltung
Zusätzlich mit Zuhaltung während der Ausführung der Maschinenfunktion (z.B. elektrisch betätigte Riegel)

Nicht trennend
Abschaltung der Maschinenfunktion bei Eingriff in den Gefahrenbereich (z.B. Lichtschranken)

52
Q

Schutzeinrichtungen zum Trennen von Bediener und Gefahrenstelle - Allgemeine Aspekte bei der Auslegung

A

Notwendiger Zugang
1. Regulärer Betrieb (Bestückung, Werkzeugwechsel, …)
2. Wartung, …

Eigenschaften/Funktion der Maschine
1. Notwendige Maschinenfunktion
2. Emissionen (Läm, Schadstoffe, …)
3. Mögliche Fehlfunktionen (weggeschleuderte Bauteile oder Werkzeuge, Spanflug, …)

Bedienung
1. Ergonomie
2. Möglichkeiten des Missbrauchs
3. Sicherheitsabstände, …

53
Q

Auslegung trennender Schutzeinrichtungen - Zäune und Schutzscheiben

A

Verhindern Erreichen des Gefahrenbereichs durch Gliedmaßen des Bedieners

Auslegungskriterien
1. Schadensausmaß
2. Höhe des Gefahrenbereichs
3. Höhe der Schutzeinrichtung
4. Abstand zum Gefahrenbereich
5. Maschenweite (bei Zäunen)

Schutzscheiben
1. Zusätzlicher Schutz vor weggeschleuderten Objekten aus dem Arbeitsraum
2. Zentrales Auslegungskriterium: kinetische Energie des weggeschleuderten Objekts

54
Q

Auslegung nicht trennender Schutzeinrichtungen

A

o Annäherungsgeschwindigkeit des Körperteils (K)
 Je nach Annäherungsrichtung, Art der Schutzeinrichtung und Mindestabstand

o Reaktionszeit der Steuerung (t1)

o Nachlaufzeit des mechanischen Systems (t2)

o Mindestabstand zur Gefahrenstelle S = (K*T) + C
 C: Funktionsbedingter Mindestabstand falls teilweise Eindringen des Bedieners in den Gefahrenbereich ohne Signalauslösung möglich

o Ausführungsbeispiele:
 Zweihandschaltung
 Lichtschranke/-vorhang

55
Q

Steuerungstechnische Integration von Schutzeinrichtungen

A

Integration der Schalter, Zuhaltungen etc. in die Maschinensteuerung
 Auslösung von Funktionsunterbrechungen o.ä.

56
Q

Steuerungstechnische Integration von Schutzeinrichtungen - Unterschiedliche Notfallreaktionen der Maschine

A

Not-Halt:
Abschaltung der gefahrbringenden Funktion (z.B. Vorschub anhalten)

Not-Aus:
Maschine wird energiefrei geschaltet

57
Q

Steuerungstechnische Integration von Schutzeinrichtungen - Auslegung (4)

A

 Ermittlung der Mindestanforderungen -> PLr: Performance level required
 Aufbau der Schaltung
 Bestimmung des erreichten PL
 Ggf. iterative Optimierung der Schaltung

58
Q

Bestimmung des erreichten Performance Levels

A

Bestimmung der PL der einzelnen Bauteile
1. Für Standardbausteine herstellerseitig verfügbar
2. Berechnung des PL des Gesamtsystems
-> Näherungsformeln, Tabellenwerke, Software

59
Q

Bestimmung des erreichten Performance Levels - Zu berücksichtigende Faktoren (7)

A
  1. MTTFd (Mean Time To Failure): Mittlere Zeit bis zu einem gefahrbringenden Ausfall
  2. DC (Diagnostic Coverage): Diagnosedeckungsgrad -> Anteil gefährlicher Fehler, die die Steuerung selbst erkennt (z.B. Plausibilitätsprüfung von Öffner- und Schließerkontakten)
  3. CCF (Common Cause Failure): Ausfall aufgrund gemeinsamer Fehler (z.B. Nutzung gleicher Signalleitungen)
  4. Struktur: Maßnahmen gegen systematische Fehler (z.B. Energieausfall)
  5. Verhalten bei Bedienfehlern
  6. Sicherheitsrelevante Software(bausteine)
  7. Funktionsfähigkeit unter vorhersehbaren Umweltbedingungen
60
Q

Wirkungsgrad

A

Verhältnis zwischen abgegebener und eingesetzter Leistung

-> Nutzen und Aufwand müssen energetisch messbar sein

61
Q

Energieeffizienz

A

Verhältnis zwischen definiertem Nutzen und eingesetzter Leistung

-> Nutzen muss nicht energetisch messbar sein (z.B. Reinigungsleistung einer Waschmaschine)

62
Q

Richtlinie 2009/125/EG

A

„zur Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte“

 Auch: ErP- oder Ökodesign-Richtlinie
 In nationales Recht umgesetzt im EVGP (Energieverbrauchsrelevante-Produkte-Gesetz)
 Mindestanforderungen an die Energieeffizienz von elektrischen Geräten und Maschinen
 Hauptauswirkungen auf die Industrie: Elektromotoren

63
Q

Umsetzung der ErP-Richtlinie im Werkzeugmaschinenbau - Probleme bei der Umsetzung für Werkzeugmaschinen als eigene Produktgruppe

A

 Große Variantenvielfalt (Art der Maschine, Anwendung)
 Stark mittelständisch geprägte Branche

64
Q

Deterministische Gefährdungen - Beispiele (Drehmaschine)

A
  • Rotierende Hauptspindel
  • Bewegte Werkzeugwechsler
  • Angetriebene Werkzeuge
  • Werkzeugrevolver
65
Q

Stochastische Gefährdungen - Beispiele (Drehmaschine)

A

Werksstückseitige weggeschleuderte
- Werkstücke
- Werkstückbrüche
- Spannfutter

Werkzeugseitig weggeschleuderte
- Werkzeuge
- Späne