Sicherheitskonzept für die Gabelstaplerlogistik

Übergabestationen, an denen Material mit Gabelstaplern ein- und ausgeschleust wird, sind oft an Gefährdungsbereiche angegliedert. Anlagenbetreiber müssen den Zugang zu diesen Bereichen sichern.

Foto: Leuze

Interagieren Flurförderfahrzeuge an Übergabestationen mit direkter Anbindung an einen Gefährdungsbereich, darf es für einen sicheren und zugleich effizienten Betrieb keine Kompromisse geben: Das Sicherheitssystem muss über den gesamten Bereich zuverlässig zwischen Gabelstaplern und eventuell ebenfalls anwesenden Personen unterscheiden. Dies ermöglicht eine Leuze Sicherheits-Lösung für die Mehrstations-Zugangssicherung in der Gabelstaplerlogistik.

Person oder Fahrzeug: System müssen unterscheiden können

Übergabestationen sind oft direkt an Gefährdungsbereiche angegliedert. Dort schleusen Flurförderfahrzeuge, beispielsweise Gabelstapler, Material ein und aus. Diese Bereiche können durch die angrenzende Maschine oder durch Querförderer, welche die Übergabestationen beschicken, gefährlich für Personen in der unmittelbaren Nähe sein. Sowohl Hersteller als auch Betreiber sind deshalb dafür verantwortlich, den Zugang zu den Maschinen und Übergabestationen abzusichern. Die Herausforderung liegt darin, im laufenden Betrieb maximale Effizienz sicherzustellen und zugleich Bediener und andere Personen zu schützen. Dafür ist es erforderlich, dass das Sicherheitskonzept zuverlässig zwischen Gabelstapler und Personen unterscheiden kann. Dabei sind vor allem zwei Sicherheitsfunktionen relevant: Zum einen das rechtzeitige Stoppen der gefährlichen Bewegung. Zum anderen die Zugangsfreigabe zum Gefährdungsbereich ausschließlich für spezifizierte Gabelstapler. Um solche Übergabestationen gegen den Zugang von Personen zu sichern und ausschließlich für Gabelstapler freizugeben, sind unterschiedliche Konzepte denkbar und im Einsatz. Die sicherheitstechnische Bewertung dieser Konzepte zeigt jedoch oft große Unterschiede bezüglich der verbleibenden Restrisiken. Und sie kann sogar dazu führen, dass sich ein Konzept als unzureichend erweist.

Konventionelles Muting mit hohem Restrisiko

Ein naheliegender Ansatz setzt auf eine Art „Muting“ mit Induktionsschleifen als Triggersignal. Durch die Induktionsschleifen, die vor jeder Übergabestation als „Muting-Sensoren“ in den Boden eingelassen sind, lässt sich prinzipiell zwischen Staplern und Personen unterscheiden. Allerdings braucht es für eine sichere Differenzierung in der Regel zusätzliche Auswertemaßnahmen. Das wesentlichere k.o.-Kriterium für diesen Ansatz sind aber letztlich die normativen Muting-Anforderungen wie die IEC 62046, die nicht erfüllt werden. Denn werden alle Übergabestationen gemeinsam durch eine für Muting verwendete optoelektronische Schutzeinrichtung (AOPD) gesichert, wird bei Anwesenheit eines Gabelstaplers auf einem Schleifenpaar die Muting-Funktion für den gesamten Bereich – also über alle Stationen hinweg – ausgelöst.

Ein Ansatz für die Zugangssicherung: Eine aktive optoelektronische Schutzeinrichtung (AOPD) befindet sich vor den Übergabestationen und deckt alle Stationen ab. Vor jeder AOPD sind zwei Schleifen installiert. Normative Muting-Anforderungen, wie IEC 62046, werden so jedoch nicht erfüllt.

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In diesem Moment können unbewusst und unerkannt zusammen mit dem Gabelstapler auch Personen in den Gefährdungsbereich gelangen. Solange der Stapler auf den Induktionsschleifen steht, wäre die Muting-Funktion aktiv und die Sicherheitsfunktion der AOPD überbrückt. Gleichzeitig wären die seitlichen Abstände zwischen dem Muting-Objekt (hier: Gabelstapler) und der feststehenden Begrenzung aber viel zu groß und somit nicht mehr normkonform. Somit ist ein klassischer Muting-Ansatz für diese Art von Anwendung nicht geeignet. Neben dem hohen Aufwand für die Installation der Induktionsschleifen sind Restrisiken und die Nicht-Einhaltung der normativen Muting-Vorgaben vorhanden.

Hier besteht ein Restrisiko: Befindet sich ein Stapler auf einer Induktionsschliefe und hat dadurch die Muting-Funktion aktiviert, können Personen eine der anderen Stationen betreten, ohne dass dies vom Sicherheitssystem erkannt wird. Während des Mutings ist somit einfaches Umgehen problemlos möglich.

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Ein besserer Ansatz zur Mehrstations-Zugangssicherung in der Gabelstapler-Logistik setzt auf eine sequenz- und zeitüberwachte sowie bereichsgenaue Schutzfeldanpassung. Das ist ein wesentlicher Unterschied zum zuvor vorgestellten Muting-Konzept, das primär zeitgesteuert und vollflächig funktioniert. Das Prinzip: Sicherheits-Laserscanner mit vertikal ausgerichteten Schutzfeldern sichern den Zugangsbereich für alle Übergabestationen ab.

Effizienter und sicherer ist die sequenz- und zeitgesteuerte Schutzfeldanpassung von Leuze: Das System unterscheidet zuverlässig zwischen Gabelstapler und Bediener. Gabelstapler können unterbrechungsfrei ein- und ausfahren und alle Stationen gleichzeitig und unabhängig voneinander nutzen.

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Pro Station überwachen zusätzliche Sensoren die Einfahrt der Gabelstapler und liefern diese Informationen an das Sicherheitssystem. Diese erkennen, wenn ein Gabelstapler von vorn in die Übergabestation einfährt. Nur in diesem Fall gibt das Sicherheitskonzept exakt für diese eine Station einen definierten Bereich im Schutzfeld frei. Alle anderen Stationen bleiben während dieses Vorgangs weiterhin durch die eigenen noch aktiven Schutzfelder gesichert. Sobald der Gabelstapler den Übergabebereich verlassen hat, wird das Schutzfeld wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurückgesetzt und damit wieder der gesamte Bereich abgesichert. Dabei kann ein Leuze-Sicherheits-Laserscanner aufgrund seiner Funktionalität gleichzeitig mehrere Übergabestationen sichern.

Unterbrechungsfreier Betriebsablauf

Ein weiterer Vorteil dieser Lösung: Das Sicherheitskonzept ermöglicht den Warenumschlag an dafür vorgesehenen Übergabestationen, die sich hinter einem optoelektronischen Schutzfeld befinden, ohne den Arbeitsprozess der angrenzenden Maschine zu unterbrechen. Alle Stationen lassen sich gleichzeitig und unabhängig voneinander nutzen. Bei diesem Sicherheitskonzept sind Verkehrs- und Übergabebereich sicher getrennt – das ermöglicht optimale Arbeitsabläufe. Vor allem unterscheidet es zuverlässig zwischen Gabelstapler und Bediener. Die Schutzfelder zur Zugangssicherung sind so zu positionieren, dass der notwendige Sicherheitsabstand zum Gefährdungsbereich eingehalten wird. Dabei ist die Nachlaufzeit der gefährlichen Bewegung zu berücksichtigen. An dieser Stelle gelten die Anforderungen gemäß EN ISO 13855 und EN ISO 13857. Damit das System die Gabelstapler zuverlässig erkennt, sollten Anlagenbetreiber Stapler mit ähnlicher Größe und Form einsetzen. Außerdem müssen die Fahrzeuge mit einer Mindestgeschwindigkeit in die Übergabestation einfahren, um als solche erkannt zu werden.

Kombination: Laser, Ultraschall und Radar

Leuze bietet dieses Konzept als Sicherheitslösung im Komplettpaket an. Eine zentrale Komponente sind die Sicherheits-Laserscanner RSL 400. Sie werden vertikal oberhalb der Übergabestationen installiert und sichern so den gesamten Zugangsbereich ab. Praktisch dabei: Ein RSL 400 kann durch die Reichweite bis 8,25 m und dem parallelen Betrieb unterschiedlicher Schutzfelder mehrere Übergabestationen gleichzeitig sichern. Das reduziert den Installationsaufwand und trägt zu einem kostenoptimierten Systemdesign bei. Die zur jeweiligen Anlage passenden Schutzfeldkonfigurationen passen die Leuze-Projektteams flexibel an die Gegebenheiten vor Ort an. Die Sicherheits-Laserscanner zeichnen sich durch ihren robusten Betrieb aus. Objekte wie Staub und Partikel filtern sie aufgrund der hohen Winkelauflösung von 0,1 ° aus – das ist eine etwa drei Mal höhere Abtastung als bei konventionellen Scannern. Weitere Komponenten der Sicherheitslösung sind Ultraschall- und Radarsensoren, die pro Station eingesetzt werden. Zur Steuerung des Gesamtsystems kommt eine Siemens-Sicherheitssteuerung mit zugehörigem Leuze Sicherheitsprogramm zum Einsatz.

Für Neuanlagen und auch zur Nachrüstung

Der Ansatz zur Mehrstations-Zugangssicherung eignet sich sowohl zur Nachrüstung im Bestand als auch für neue Anlagen. Zwischen Gabelstapler und Bediener wird zuverlässig unterschieden und der laufende Betrieb nicht beeinträchtigt. Auch der Umgehungsschutz ist optimiert, Manipulationen werden erschwert. Das Sicherheitskonzept erfüllt Performance Level d nach EN ISO 13849–1 und leistet so einen Beitrag, um die Risiken an Übergabestationen zu reduzieren. Das Sicherheits-Integritätslevel gemäß EN IEC 62061 beträgt SIL 2. Darüber hinaus lässt sich die Lösung auf die Anzahl der Stationen skalieren – das bietet Flexibilität auch für spätere Erweiterungen.