Ontwerp van bewegende beschermvoorzieningen met fysieke scheiding in overeenstemming met ISO 14119
Inleiding
Met de Machinerichtlijn (MRL) 2006/42/EG en de bijbehorende normen heeft de Europese Unie een regelgeving in het leven geroepen, die bij het bouwen van machines en installaties in acht genomen moet worden. Deze regelgeving wordt ook door de markten buiten de EU beschouwd of overgenomen als basis voor de machineveiligheid. Zij bevat, onder andere, informatie over het ontwerp van zogeheten bewegende beschermvoorzieningen met fysieke scheiding - zoals veiligheidsdeuren in de normen genoemd worden. De positiebewaking van bewegende beschermvoorzieningen met fysieke scheiding wordt gedetailleerd beschreven in de norm ISO 14119: “Veiligheid van machines -Blokkeervoorzieningen gekoppeld aan afschermingen - Grondbeginselen voor het ontwerp en de keuze” (NEN-EN-ISO 14119:2013 en). Deze nieuwe norm vervangt de tot nu toe geldende EN 1088 en werd op 11 april 2014 in het Staatsblad van de Europese Commissie gepubliceerd als geharmoniseerde norm onder de MRL. Als ISO norm geldt zij bovendien wereldwijd, dus ook buiten de Europese Unie. Omdat de overgangstermijn voor de inwerkingtreding van de nieuwe norm reeds op 30.4.2015 verstrijkt, is het aan te raden om nu reeds rekening te houden met deze norm bij het bouwen van nieuwe machines en installaties. Met deze brochure willen wij constructeurs in de machine- en installatiebouw een handig hulpmiddel bieden voor het normenconform ontwerpen van bewegende beschermvoorzieningen met fysieke scheiding volgens de norm ISO 14119 en andere relevante regelgevingen. In de brochure vindt u de bijbehorende poster, die een snel overzicht van het veiligheidstechnisch juiste ontwerp van beschermvoorzieningen biedt en het volledige proces voor het normconform selecteren en ontwerpen van beschermvoorzieningen in de vorm van een flowchart weergeeft. Deze brochure geeft tekst en uitleg bij de bijgevoegde poster en verstrekt gedetailleerde informatie over de individuele stappen van het proces dat in de flowchart getoond wordt. Op de poster worden de paginanummers vermeld, waar de desbetreffende processtap beschreven wordt. De inhoud van deze brochure weerspiegelt de interpretatie van de Schmersal Groep en is onder andere gebaseerd op de samenwerking met het Duitse Instituut voor Normering e.V., Normenausschuss NA 095 veiligheidstechnische basisprincipes alsook “Beschermvoorzieningen, veiligheidsmaatregelen en blokkeervoorzieningen”. Het lezen van deze brochure ontslaat de lezer echter niet van de taak, de norm zelf te bestuderen en te interpreteren. Een opmerking ter verduidelijking: de uitdrukking “blokkeerinrichting”, die in de norm gebruikt wordt als synoniem voor veiligheidsschakelcomponent, leidt vaak tot verwarring, omdat in het vakjargon met blokkeervoorziening een component bedoeld wordt, die de veiligheidsdeur ook effectief gesloten houdt, afsluit en/of vergrendelt. De normen beschrijven deze component echter meer bepaald als “blokkeervoorziening met vergrendeling”. Volgens de definitie van de norm zorgen de blokkeervoorzieningen zelf alleen voor de positiebewaking (open/gesloten) van de veiligheidsdeur. Deze taak kan ook uitgevoerd worden door elektromechanische veiligheidsschakelaars of door aanrakingsvrij werkende veiligheidsensoren.
2
Inhoudsopgave
Inleiding ___________________________________________________________ Pagina 02
1. Risicobeoordeling __________________________________________________ Pagina 04 2. Inherente veiligheid ________________________________________________ Pagina 05 3. Technische beschermingsmaatregelen__________________________________ Pagina 05 4. Bepaling van de veiligheidsfunctie_____________________________________ Pagina 06 5. Ontwerp van het veiligheidscircuit______________________________________ Pagina 08 6. Scheidende beschermvoorzieningen___________________________________ Pagina 09 7. Keuze van het vergrendelprincipe______________________________________ Pagina 09 8. Aanleidingen tot manipulatie evalueren__________________________________ Pagina 10 9. Blokkeerinrichtingen met en zonder vergrendelvoorziening__________________ Pagina 15 10. Productkeuze_____________________________________________________ Pagina 16 11. Blokkeerinrichtingen met vergrendelvoorziening met werk- of ruststroomprincipe ______________________________________ Pagina 18 12. Foutuitsluitingen volgens ISO 13849-2 _________________________________ Pagina 19 13. Verificatie _______________________________________________________ Pagina 20 14. Validering _______________________________________________________ Pagina 21 15. Gebruikersinformatie ______________________________________________ Pagina 22 16. Lijst van normen__________________________________________________ Pagina 23
3
1. D e Risicobeoordeling
Gegevens te vermelden door de gebruiker
Risicobeoordeling (op basis van de gedefiniëerde grenzen en het doelmatige (correcte) gebruik van de machine) Risico Door de bouwer te treffen beschermmaatregelen:
Gegevens verstrekt door de machinebouwer
ISO 12100: Risicobeoordeling
4
Stap 1:
Inherent veilige constructie
Stap 2:
Technische beschermingsmaatregelen en bijkomende beschermingsmaatregelen
Stap 3:
Gebruikersinformatie • aan de machine - Waarschuwingsbord: signalen - Waarschuwingssignalen/alarmen • in de gebruikershandleiding
Restrisico na de maatregelen getroffen door de machinebouwer
■ De MRL en dus ook de wet (in Duitsland de 9de verordening bij de Wet op de Productveiligheid) verlangt van iedere machinebouwer, dat hij een risicobeoordeling uitvoert. ■ De risicobeoordeling bestaat uit de identificatie van de gevaren en de inschatting en de evaluatie van de risico's ■ De risicobeoordeling houdt rekening met de volledige levensduur en alle bedrijfsmodi van de machine ■ Tips voor het uitvoeren van een risicobeoordeling vindt u in de ISO 12100. ■ Pas nadat hij de risicobeoordeling uitgevoerd heeft, weet de machinebouwer op welke plaatsen van zijn machine er risico's op verwonding bestaan EN of hij iets tegen deze risico's moet ondernemen.
2. Inherente veiligheid
a
Minimumafstanden
Begrenzen van de werkzame energie
Onderbreking van de krachtstroom
Elastische vervorming
Krachten die zich op de gevaarlijke plaats voordoen, worden betrouwbaar begrensd tot waarden, waarbij het effect van schade aan het lichaam uitgesloten is.
De opbouw van de krachten die tot verwondingen kunnen leiden, wordt op een betrouwbare manier onderbroken voordat de grenswaarden bereikt worden
Machineonderdelen die bewust zacht uitgevoerd zijn, absorberen het grootste gedeelte van de vervormingsenergie.
a
Gevaarlijke bewegingen stilzetten op een afstand, zodat de ledematen niet verwond kunnen worden
■ Volgens de afbeelding in ISO 12100 moeten de risico's eerst constructief geëlimineerd worden (= inherente veiligheid); zie ISO 12100, Hoofdstuk 3.20. ■ Onder inherente veiligheid verstaat men het elimineren van risico's door constructieve maatregelen.
3. Technische beschermingsmaatregelen
■ Als de gedetecteerde risico's niet door constructieve maatregelen opgeheven of minstens tot een acceptabel niveau kunnen gereduceerd worden, moeten er technische beschermingsmaatregelen getroffen worden, bijv. optoelektronische beschermvoorzieningen, tactiele beschermvoorzieningen, tweehandbediening (plaatsbinding van de handen), enz. zie ook ISO 12100, Hoofdstuk 3.21. ■ Een van de mogelijke technische beschermingsmaatregelen kan bijvoorbeeld ook een bewegende scheidende beschermvoorziening (veiligheidsdeur) zijn. Dat is de technische beschermingsmaatregel waarop deze brochure zich concentreert.
5
4. Bepaling van de veiligheidsfunctie ■ Tabel 8 van de ISO 13849-1 definieert veiligheidsfuncties die ervoor zorgen dat het gedetecteerde risico geminimaliseerd wordt, zie ook ISO 12100 Hoofdstuk 3.30. ■ Bij het realiseren van de veiligheidsfunctie moet de volledige veiligheidsketen in acht genomen worden - te beginnen met de sensortechnologie (input, in ons geval de blokkeerinrichting), vervolgens de verwerking (logica) en tot slot de actuatoren (output).
Iedere veiligheidsfunctie/-circuit bestaat uit de volgende componenten ("subsystemen") ISO 13849-1: Veiligheidsfunctie
I nput
Logic bijvoorbeeld:
...of...
...of andere
6
Output
Met behulp van de risicografen van de ISO 13849-1, Bijlage A, kan het vereiste Performance Level (=PLr) voor deze veiligheidsfunctie berekend worden.
Laag risico
S1
F1 F2
S2
F1
a
P1 P2 P1 P2
F2
Uitgangspunt voor het inschatten van de risicovermindering
Vereiste Performance Level PLr
b
P1 P2
c d
P1
e
P2 Hoog risico
S Ernst van de verwonding S1 lichte (gewoonlijk omkeerbare verwonding) S2 ernstige (gewoonlijk onomkeerbare verwonding inclusief dood) F Frequentie en/of duur van de blootstelling aan het gevaar F1 zelden tot minder vaak en/of de duur van de blootstelling aan het gevaar is kort F2 frequent tot permanent en/of de duur van de blootstelling aan het gevaar is lang P Mogelijkheid om het gevaar te vermijden of de schade te beperken P1 mogelijk onder bepaalde omstandigheden P2 haast onmogelijk
De relevante veiligheidsfuncties van een bewegende scheidende beschermvoorziening (zie ISO 14119, Hoofdstuk 3.2) zijn:
ISO 14119 Veiligheidsfunctie
■U itschakelen van de gevaarlijke machinefunctie bij het openen van de bewegende scheidende beschermvoorziening ■ Bescherming tegen onverwachte (her-)start ■E ventueel gesloten houden van de veiligheidsdeur totdat de gevaarlijke machinefunctie beëindigd is ■ Eventueel ontgrendeling van een vergrendelvoorziening De veiligheidsfunctie "ontgrendeling van een vergrendelvoorziening" is nieuw. De norm gaat er in ieder geval van uit (cf. opmerkingen 1 en 2 van Hoofdstuk 8.4) dat de PL van de blokkeerfunctie lager is dan de PL van de vergrendelfunctie. Reden: "De waarschijnlijkheid dat de blokkeerfunctie uitvalt en tegelijkertijd een persoon zich toegang verschaft is zeer laag" (ISO 14119; Hoofdstuk 8.4, Opm. 2). Ondanks dit gegeven moet het onopzettelijk ontgrendelen van de blokkeervoorziening in de veiligheidsbeoordeling opgenomen worden. ISO 14119 houdt in het bijzonder rekening met de eigenschappen en vereisten van de sensortechnologie (input) van de veiligheidsketen. Deze sensortechnologie is een onderdeel van de vergrendelvoorziening van een veiligheidsdeur die in de norm beschreven wordt.
7
5. Een veiligheidscircuit ontwerpen Na het bepalen van de veiligheidsfunctie moet vervolgens het bijbehorende veiligheidscircuit ontworpen worden. Het ontwerp moet gebeuren volgens de vereisten van de PLr (zie ISO 13849-1, Hoofdstuk 6). Dit betekent dat er met de vereisten met betrekking tot de: ■ Structuur van het veiligheidscircuit
I
L
O
L
TE
Categorieën B en 1
Ingangssignaal
Bewaking
Bewaking
ISO 13849-1: Veiligheidsarchitectuur
I
Bewaking
Uitgangssignaal
Ingangssignaal
Ingangssignaal
Uitgangssignaal
I1 O
Tweede uitschakel circuit
OTE
of signaalcircuit
Categorie 2
I2
Dwarssluitingsherkenning
Bewaking
Ingangssignaal
Bewaking
L1
O1 Uitgangssignaal Bewaking
L2
Uitgangssignaal
O2
Categorieën 3 en 4
■ Te verwachten levensduur van de gebruikte componenten totdat de eerste gevaarlijke fout optreedt : MTTFd (of B10d) ■ Testkwaliteit, d.w.z. de kwaliteit van de herkenning van gevaarlijke fouten: DCavg ■ Maatregelen ter vermijding van de uitval door fouten met een gemeenschappelijke oorzaak: CCF rekening gehouden moet worden. Opmerking bij DCavg ■ In vele toepassingen worden de blokkeerinrichtingen elektrisch in serie geschakeld. Omdat hierdoor de mogelijkheid gecreëerd wordt, dat gevaarlijke fouten die zich voordoen, niet gedetecteerd worden, moet de DCavg dienovereenkomstig verminderd worden. ■ ISO/TR 24119, een technisch rapport dat momenteel voorbereid wordt, zal de nodige tips geven over de serieschakeling van blokkeerinrichtingen en hun invloed op de DCavg. Op dit ogenblik raden wij aan de volgende DCavg toe te passen: ■ Serieschakeling van blokkeerinrichtingen met gedwongen verbrekende contacten: DCavg = 60% (hierdoor is ten hoogste Performance Level PL d mogelijk) ■ Serieschakeling van magnetische blokkeerinrichtingen: DCavg afhankelijk van de afstand van de veiligheidsdeuren en hun bedieningsfrequentie ■ Serieschakeling van zelfbewakende elektronische blokkeerinrichtingen: DCavg=99% (hierdoor is een maximale PL van PL e mogelijk) ■ Meer details over deze waarden vindt u in ons informatieblad "Inschatting van de diagnosegraad bij serieschakelingen van elektromechanische veiligheidsschakelaars en veiligheidssensoren", op http://series-connection.schmersal.net
8
6. Scheidende beschermvoorzieningen Het mechanische ontwerp van de beschermvoorziening wordt ook door vereisten in de volgende normen beschreven: ■ ISO 14120: Bewegende afschermingen Hoofdstuk 6.4.4.1 bevat een opmerking over de ingrijp- en inloopfrequentie, waarvoor een bewegende afscherming of scheidende beschermvoorziening moet gebruikt worden. Bij een frequentie van meer dan eenmaal per week moet een bewegende scheidende afscherming/beschermvoorziening met een blokkeerinrichting volgens ISO 14119 gebruikt worden. ■ ISO 13857: Veiligheidsafstanden ter voorkoming van het bereiken van gevaarlijke zones door bovenste en onderste ledematen. Deze norm beschrijft de afmetingen van de ledematen en de daaruit voortvloeiende vereiste veiligheidsafstanden tot de gevaarlijke zones. Zij zegt onder andere in Hoofdstuk 4.3 dat de vrije hoogte van beschermvoorzieningen niet meer dan 180 mm mag bedragen, omdat anders het volledige lichaam toegang heeft tot de gevarenzone.
ISO 14120: Scheidende beschermvoorzieningen
ISO 13857: Veiligheidsafstanden
7. Keuze van het vergrendelprincipe Het te gebruiken type blokkeerinrichting, met of zonder vergrendelvoorziening, kan met behulp van de flowchart van de ISO 14119 bepaald worden.
Start
Naloop van het volledige systeem ≥ toegangstijd Ja
Neen
Vergrendelde, scheidende beschermvoorzieningen met vergrendelvoorziening (zie paragraaf 5)
Vergrendelde, scheidende beschermvoorzieningen zonder vergrendelvoorziening (zie 5.1 tot 5.6)
ISO 14119: Vergrendelprincipe
Einde
Opmerkingen die een antwoord geven op de vraag of de naloop van het volledige systeem ≥ ingrijp-/inlooptijd is, worden gegeven in Hoofdstuk 9 van de norm ISO 13855. ■D aar wordt met een inloopsnelheid van 1600 mm/s of ingrijpsnelheid van 2000 mm/s de veiligheidsafstand tot de gevaarlijke plaats achter de veiligheidsdeur berekend. ■D e veiligheidsafstand is ook afhankelijk van de afmetingen van de lichaamsdelen die door het openen van de veiligheidsdeur toegang tot de gevaarlijke plaats krijgen. Daarom moet bij het berekenen van de nalooptijd ook de norm ISO 13857 in acht genomen worden.
ISO 13855: Ingrijp- en inloopsnelheid
9
8. Manipulatiedrijfveren evalueren Uit een onderzoek blijkt dat ongevallen aan machines vaak te wijten zijn aan de manipulatie van beschermvoorzieningen en afschermingen. Daarom legt de ISO 14119 grote nadruk op het verhinderen van manipulatie en het omzeilen van blokkeerinrichtingen. Om dit te vermijden stelt de norm een bepaalde procedure voor in de vorm van een flowchart:
Start
Implementeren van essentiële maatregelen (zie 7.1a)
ISO 14119: Drijfveren om te manipuleren
Is er een drijfveer om te manipuleren ? (zie 7.1b en Bijlage H) Ja Is het elimineren of minimaliseren van de drijfveren om blokkeerinrichtingen te omzeilen mogelijk (zie 7.1c)
Neen
Neen Gebruik van maatregelen tegen het "omzeilen op een redelijkerwijs te voorziene manier" volgens Tabel 3 vereist (zie 7.1c)
Ja Elimineren of minimaliseren van de behoefte om te omzeilen door het toepassen van ontwerpmaatregelen of door het invoeren van alternatieve bedrijfsmodi (zie 7.1c)
Einde
Het doel van deze procedure is de drijfveren om te manipuleren te herkennen en ze te verminderen of te elimineren. Als er geen drijfveren om te manipuleren aanwezig zijn, moeten ook geen andere maatregelen getroffen worden. De ISO 14119 helpt de machinebouwer ook bij het berekenen van manipulatiedrijfveren. Hiervoor stelt zij een matrix voor, waarin zowel de taken die aan de machine uitgevoerd moeten worden als de overweging/vraagstelling met betrekking tot het vergemakkelijken van de uitvoering van de taken door de bijbehorende manipulatie moeten ingevoerd worden.
10
Op die manier wordt het snel duidelijk op welke plaats en bij welke taak of in welke bedrijfsmodus van de machine de kans op manipulatie bestaat.
…
Vermijden van onderbrekingenb
Betere bewegingsstroomb
Grotere bewegingsvrijheidb
Kleinere arbeidswegb
Lagere lichamelijke inspanningb
Beter hoorbaar b
Betere zichtbaarheidb
Grotere precisieb
Flexibiliteit, bijv. bij grotere werkstukkenb
Snellere/hogere productiviteit b
Gemakkelijker/eenvoudiger b
Taken uitvoerbaar zonder omzeilen?
Toegelaten taken voor deze bedrijfsmodi?
Bedrijfsmodus 5a
Bedrijfsmodus 4 a
Bedrijfsmodus 3a
Bedrijfsmodus 2a
Bedrijfsmodus 1a
Taak
Inbedrijfname Programmatest/proefrun Opstelling/instelling/afstelling/ ombouw/opknappen Bewerking Manueel ingrijpen om spanen te verwijderen Manuele vervanging van onderdelen Mnaueel ingrijpen bij fouteliminatie Test/steekproef Manueel ingrijpen bij meting/ fijninstelling Manuele vervanging van werktuigen Onderhoud Foutoplossing machine Reiniging, bijv. verwijderen van spanen
Tab. 2 Voorbeeld van een beoordeling van de drijfveren om blokkeerinrichtingen te omzeilen (Bron: ISO/DIS 14 119, Tabel H.1).
Natuurlijk moet deze tabel aan de desbetreffende toepassing/machine aangepast worden.
11
B
A
primaire Gevarenzone
C
D
Als men vastgesteld heeft dat er manipulatiedrijfveren bestaan, dan moeten deze in de eerste plaats constructief geëlimineerd worden, zie ISO 14119, Hoofdstuk 7.1 c. Voorbeelden van puur constructieve maatregelen zijn: A) Ergonomie: - Hoogteverstelling van het bedienpaneel - Opstelling en ontwerp van de display en de bedienelementen - Positie van de noodstopschakelaar - Overzichtelijkheid van de werkzone - Afmetingen en plaats van de handgrepen - Uit te oefenen manuele krachten voor het verplaatsen B) Kijkvenster: Vensteropbouw: policarbonaatvensters moeten aan de binnenkant met veiligheidsglas en aan de buitenkant met niet-versplinterend kunststofglas of speciale antisplinterfilm tegen chemische en abrasieve invloeden beschermd worden. Bevestiging van het venster: de bevestiging moeten de hoge reactiekrachten bij schokken absorberen, grote vervormingen toelaten en tegelijkertijd de voorzijden van de policarbonaatvensters hermetisch afsluiten tegen chemische invloeden. C) Beschermkap: Opbouw/structuur van de beschermkap: bij "sandwichbouw" moet de binnenlaag uiterst vervormbaar en de buitenlaag uiterst resistent en stijf opgebouwd en ontworpen zijn. Hoofdsluitranden: bij mechanisch aangedreven veiligheidsdeuren moeten de bewegingsenergie en de snelheid tijdens het sluiten zodanig begrensd worden dat er geen gevaarlijke klempunten ontstaan aan de hoofdsluitranden. De effectieve sluitkracht mag niet hoger zijn dan 150 N. Bevestiging van de beschermkap: geleiding over rollen in vormgesloten aangepaste looprails. Voorzieningen verhinderen het uitwerpen van de beschermkap in geval van schade. De onderste zone van de beschermkap moet zodanig ontworpen worden dat spanen noch koelsmeermiddelen naar buiten kunnen slingeren. D) Besturingen: Functionele veiligheid: betrouwbare vervulling van de veiligheidsfuncties binnen een gedefinieerde tijdspanne door de onderdelen van het besturingssysteem met een veiligheidsfunctie Manipulatieveiligheid: vergrendelingelementen op ontoegankelijke manier gemonteerd met eenwegschroeven. Veiligheidsconcept geharmoniseerd met activiteiten tijdens alle levensfasen van de machine.
12
Sleuteltransfersystemen ("trapped key systemen") (met gemiddeld of hoog codeerniveau, zie opmerking 2)
Blokkeerinrichtingen design 2 en design 4 met hoog codeerniveau volgens 7.2 b) 3) met of zonder elektro magnetische vergrendelvoorziening
Blokkeerinrichtingen design 2 en design 4 met laag of gemiddeld codeerniveau volgens 7.2 b) 1) of 7.2 b) 2) met of zonder elektromagnetische vergrendelvoorziening
Blokkeerinrichting design 1 (uitsluitend bediend met scharnier)
Blokkeerinrichting design 1 (uitgezonderd blokkeerinrichtingen met bediening via scharnier) en blokkeerinrichting design 3
Basisprincipes en maatregelen
ISO 14119: Tabel 3
Installeren buiten reikwijdte, zie 7.2 a) 1) Versperring/afscherming, zie 7.2 a) 2)
X
Installeren in verzonken positie, zie 7.2 a) 3) Toestandsbewaking of periodieke test, zie 7.2 d) 1) i) en ii)
X
Onlosmakelijke bevestiging van positieschakelaar en bedieningselementen, zie 7.2 c) Onlosmakelijke bevestiging van de positieschakelaar, zie 7.2 c)
M
Onlosmakelijke bevestiging van het bedieningselement, zie 7.2 c)
M
Bijkomende blokkeerinrichting en plausibiliteitscontrole, zie 7.2 d) 2)
R
M M
M
M
R
X Het gebruik van minstens een van deze maatregelen is voorgeschreven. M Voorgeschreven maatregel R Aanbevolen maatregelen (bijkomend)
13
ISO 14119: Bevestiging
In ISO 14119 Hoofdstuk 5 worden zeer algemene eisen voor de montage en de bevestiging van blokkeerinrichtingen beschreven, die essentieel en onafhankelijk van de maatregelen die hierboven in Tabel 3 beschreven worden, nageleefd moeten worden: Hoofdstuk 5.2, Opstelling en bevestiging van positieschakelaars Positieschakelaars moeten zo opgesteld zijn dat zij voldoende geborgd zijn tegen iedere verandering van hun positie. Om dit te realiseren moeten de volgende vereisten vervuld zijn: ■ De bevestigingselementen van de positieschakelaars moeten stevig en robuust zijn en er is gereedschap nodig om ze los te maken. ■ Type 1 positieschakelaars moeten uitgerust zijn met voorzieningen voor een permanente beveiliging van hun positie na het instellen (bijv. door bouten of passtiften). ■ De vereiste mogelijkheden voor toegang tot de positieschakelaars met het oog op het onderhoud en het testen van hun correcte werking moeten gegarandeerd zijn. Het vermijden van het omzeilen op een redelijkerwijs voorzienbare manier moet bij het ontwerp van de toegangsmogelijkheden eveneens in acht genomen worden. ■ Het zelf loskomen moet verhinderd worden. ■ Het omzeilen van de positieschakelaar op een redelijkerwijs voorzienbare manier moet verhinderd worden (zie paragraaf 7). ■ De positieschakelaar moet zo geïnstalleerd en, indien nodig, beschermd zijn, dat beschadiging door voorzienbare externe invloeden vermeden wordt. ■ De beweging die door de mechanische bediening veroorzaakt wordt of de afstand tot het bedieningssysteem van een aanrakingsvrije positieschakelaar moet binnen het door de fabrikant van de schakelaar opgegeven bedieningsbereik van de positieschakelaar of het bedieningssysteem blijven, om een correcte werking te garanderen en/of het overheenvaren te verhinderen. ■ Een positieschakelaar mag niet als mechanische aanslag dienen, tenzij dit overeenstemt met het doelmatige gebruik van de positieschakelaar volgens de specificaties van de fabrikant. ■ Uitlijningsfouten van de scheidende beschermvoorziening, waardoor een opening ontstaat voor de toestand van de positieschakelaar wijzigt, mogen de beschermende werking van de scheidende beschermvoorziening niet beïnvloeden (met betrekking tot de toegang tot gevarenzones, zie ISO 13855 en ISO 13857). ■ De bevestiging van de positieschakelaar moet voldoende stabiel zijn om de correcte werking van de positieschakelaar te garanderen en te behouden. Hoofdstuk 5.3, Opstelling en bevestiging van bediensleutels Bediensleutels moeten zodanig bevestigd worden dat de mogelijkheid dat zij loskomen of de mogelijkheid dat hun doelmatige positie in verhouding tot het bedieningssysteem tijdens de voorziene levensduur verandert, tot een absoluut minimum beperkt wordt. ■D e bevestigingselementen van de bediensleutels moeten stevig en robuust zijn en er is gereedschap nodig om ze los te maken. ■ Het zelf loskomen moet verhinderd worden. ■D e bediensleutel moet zo geïnstalleerd en, indien nodig, beschermd zijn, dat beschadiging door voorzienbare externe invloeden verhinderd wordt. ■E en bediensleutel mag niet als mechanische aanslag dienen, tenzij dit overeenstemt met het doelmatige gebruik van de bediensleutel volgens de specificaties van de fabrikant. ■D e bevestiging van de bediensleutel moet voldoende stabiel zijn om de correcte werking van de bediensleutel te garanderen en te behouden.
14
Wij zijn van mening dat uit de hiervoor beschreven procedure en het beschermdoel van de norm afgeleid kan worden dat een positieschakelaar niet met standaard schroeven mag bevestigd worden noch mag de schroevendraaier tot de normale bedieningsuitrusting van de machine behoren, als er aan de machine een drijfveer om te manipuleren bestaat.
9. Blokkeerinrichtingen met en zonder vergrendelvoorziening De norm onderscheidt vier verschillende types blokkeerinrichtingen: Design 1 niet-gecodeerd
Design 2 gecodeerd
Design 3 niet-gecodeerd
Design 4 gecodeerd
Het codeerniveau speelt hierbij geen rol. Bij de designs gaat het er in eerste instantie alleen erom of de blokkeerinrichting in wezen al dan niet gecodeerd is. De volgende codeerniveaus worden in de norm gedefinieerd (zie Hoofdstuk 3.13.1 tot 3.13.3) Codeermogelijkheden: 1...9 laag: gemiddeld: Codeermogelijkheden: 10...1.000 Codeermogelijkheden: > 1.000 hoog: Deze definitie is onafhankelijk van de vergrendelfunctie van de blokkeerinrichting.
15
10. Productkeuze De keuze van het geschikte product hangt uiteraard altijd af van de daadwerkelijke gebruiks- of toepassingsvoorwaarden, zoals: ■ Temperatuur ■ Vocht ■ Stof en vuil ■ Schok/vibraties ■ Explosieve atmosferen ■ Benodigde blokkeekrachten In de bijlagen A-F van de norm worden meer details en toepassingstips gegeven voor de individuele designs.
ISO 14119 / ISO 13849-2: Redundantie
De keuze van een product hangt ook af van het te bereiken PLr (zie verder hierboven, pagina 7). De normen ISO 14119 en ISO 13849-2 schrijven een redundantie voor de design 1 of design 2 schakelaars voor, als het te bereiken PLr = PL e (zie ISO 14119 Hoofdstuk 8.2 en ISO 13849-2, Tabel D.8).
1121
1222 1121
IEC 60947-5-3: Productnorm veiligheidssensoren
16
1222
Als de keuze op een veiligheidssensor (design 3 of design 4) valt, waarmee ook met slechts een sensor in plaats van twee - zoals hiervoor beschreven - een PL e bereikt kan worden, dan moet men er op letten dat deze voldoet aan de eisen van de productnorm IEC 60947-5-3 (zie ISO 14119 Hoofdstuk 5.4).
(3) GY S11 (1) GN S21 (5) WH S31
S12 PK (4) S22 YE (2) S32 BN (6)
Als op basis van de hiervoor beschreven nalooptijd een blokkeerinrichting met vergrendelvoorziening vereist is, moet in het bijzonder Bijlage I van de norm in acht genomen worden. Deze geeft informatie over de maximaal mogelijke statische inwerkingskrachten op blokkeerinrichtingen met vergrendelvoorziening. Als informatieve bijlage en als voorbeeldlijst is het echter zo dat hierin alleen richtpunten voor de mogelijke intensiteit (lees: grootteordes) van krachten weergegeven worden. De daadwerkelijk vereiste blokkeerkrachten in een echte toepassing kan en wil de norm vanzelfsprekend niet "voorschrijven". Hier moet men een beroep doen op de machinebouwer of een type C norm (zie hiertoe ook Hoofdstuk 6.2.2opmerking 2). Als een blokkeerinrichting met vergrendelvoorziening gebruikt moet worden, moet er ook rekening gehouden worden met een mogelijke bewuste manuele ontgrendeling van de vergrendeling, bijv. bij installatie-, onderhouds- en reparatiewerken aan de machine. Dergelijke types ontgrendeling worden in de norm ISO 14119 Hoofdstuk 3.25 tot Hoofdstuk 3.27 gedefiniëerd:
■ Noodontgrendeling: ■ Hulpongrendeling: voor het ontgrendelen tijdens instelwordt buiten de gevarenzone geïnstalleerd voor gebruik in werken, geen noodgeval geval van nood
■ Paniekontgrendeling: wordt aan de binnenkant van de gevarenzone aangebracht, zodat de ingesloten persoon de gevarenzone zelfstandig kan verlaten in geval van gevaar.
17
11. Arbeidsstroom / ruststroom Of er energie aangevoerd moet worden om de veiligheidsdeur te vergrendelen of te ontgrendelen, bepaalt het onderscheid tussen ■ Ruststroomprincipe: mechanisch vergrendeld, ontgrendeling door aanvoer van energie (zie A) ■ Arbeidsstroomprincipe: de energie dient voor het vergrendelen, ontgrendeling door het afschakelen van de energie (zie B en D) Om veiligheidstechnische redenen geniet het ruststroomprincipe de voorkeur. Na een risicobeoordeling mag echter doorgaans ook het arbeidsstroomprincipe gebruikt worden. Dienovereenkomstig worden vaak vergrendelvoorzieningen met ruststroomprincipe voor de bescherming van personen gebruikt en vergrendelvoorzieningen met arbeidsstroomprincipe voor de zogeheten procesbeveiliging (zie ook Hoofdstuk 3.28 en Hoofdstuk 3.29)
Veerkracht bediend
Vergrendeld
Energie AAN ontgrendeld
Ontgrendeld
Energie AAN bediend
Vergrendeld
Veerkracht ontgrendeld
Ontgrendeld
Energie AAN bediend
Vergrendeld
Energie AAN ontgrendeld
Ontgrendeld
Energie AAN bediend
Vergrendeld
A)
B)
C)
D)
18
12. Foutuitsluitingen In de veiligheidstechnologie moet de correcte functie van het veiligheidscircuit gegarandeerd zijn. Daarom is het van het allergrootste belang dat mogelijke fouten die zich kunnen voordoen en tot een verlies van veiligheid zouden kunnen leiden, uitgesloten worden. De centrale norm die mogelijke fouten in de componenten van een veiligheidscircuit bespreekt, is de ISO 13849-2. De bijlagen van deze norm bevatten tabellen, die mogelijke fouten en ook mogelijke foutuitsluitingen door het gebruik van bepaalde technieken beschrijven. Een voorbeeld: het niet-openen van een elektromechanisch contact kan door het gebruik van een schakelaar met gedwongen verbrekende contacten uitgesloten worden. Dit betekent dus dat de van toepassing zijnde tabellen (in het bijzonder in Bijlage D: Validatiehulpmiddelen voor elektrische systemen) van de norm bestudeerd moeten worden en mogelijke foutuitsluitingen gedocumenteerd moeten worden.
ISO 13849-2: Foutuitsluitingen
19
13. Verificatie De verificatie dient als bewijs dat de geselecteerde componenten en hun onderlinge verbindingen/ aansluitingen voldoende bestand zijn tegen systematische en toevallige fouten, die tot het verlies van de veiligheidsfunctie zouden leiden. Dit wordt gerealiseerd met behulp van een PL-berekening, waarin verplicht ook de bijbehorende logicamodules en actuatoren geïntegreerd zijn. In ISO 13849-1 wordt deze berekeningsmethode beschreven.
Berekening van de veiligheidsfunctie Input
ISO 13849-1: Verificatie
Logic
Structuur = Categorie 3 = 2.000.000 (ISO 13849-1) B10d F = 1/h MTTFd = 2.283 a MTTFd > 100 a = hoog DC = 90% = laag CCF = 80 punten > 65
PL d
Output
DC = 99% CCF = 80 punten PFHd = 5,0x109/h
+
PL e
Structuur = Categorie 4 = 2.000.000 (ISO 13849-1 norm. Last) B10d F = 1/h MTTFd = 2.283 a MTTFd > 100 a = hoog DC = 60% = laag CCF = 80 punten > 65
+
PL e
Inschatting volgens Tabel 11 van de ISO 13849-1 PLbereikt = PL d = PLr
Deze berekeningen kunnen ook via de computer uitgevoerd worden met SISTEMA, de softwaretool die gratis door de BIA ter beschikking gesteld wordt. De software kan gedownload worden op: http://sistema.schmersal.net Vele fabrikanten van veiligheidsmodules stellen de gegevens van hun componenten ter beschikking in zogeheten SISTEMA bibliotheken. De Schmersal bibliotheek vindt u op: www.schmersal.net Meer informatie en berekeningsvoorbeelden vindt u in:
1)
20
2)
3)
1) Onze brochure: "Achtergrondinformatie over EN ISO 13849-1:2006“ http://iso13849-en.schmersal.net 2) B IA rapport over 13849-1 http://bia-en.schmersal.net 3) D e SISTEMA "kookboeken": http://sistema-book.schmersal.net
14. Validering Ondanks alle voorzorgsmaatregelen en zorgvuldigheid wordt een afsluitende controle van alle randvoorwaarden en parameters aanbevolen, zie ISO 13849-1, Afb. 3. Hoe men bij de validatie moet tewerk gaan, wordt in de norm ISO 13849-2 beschreven. De procedure wordt daar als volgt weergegeven:
Start
Overwegingen bij het ontwerp
Foutlijsten
Documenten
Criteria voor foutuitsluiting
Validatieplan
Validatieprincipes
ISO 13849-2: Validering
Analyse
Specificaties van de veiligheidsfuncties
Is de analyse toereikend?
Neen
Controle
Veiligheidsfuncties PL en categorieën: • Berekening van de categorie • MTTF, DC, CCF • systematische fouten • Software • Verificatie van de PL voor de SRP/CS • Combinatie van SRP/CS Randvoorwaarden Vereisten met betrekking tot het onderhoud
Ja Neen
Ja Test doorstaan?
Categorie 2, 3, 4 Ja
Neen
Controle van de veiligheids functies onder foutvoorwaarden
Wijzigingen in het ontwerp
Validatierapport
Technische specificatie/ gebruikersinformatie Werden alle veiligheidsfuncties gevalideerd?
Neen
Ja Einde
21
Er moet dus niet alleen een theoretische analyse uitgevoerd worden, de veiligheidsfunctie moet ook in de praktijk getest worden, afhankelijk van de complexiteit van de machine. Voor de praktische test van een tweekanalig veiligheidscircuit bestaat bijvoorbeeld de mogelijkheid om een kanaal bewust af te klemmen en de reactie van het systeem te testen. Belangrijk is hier ook weer de documentatie van de resultaten (validatierapport).
15. Gebruikersinformatie Als ondanks alle beschermmaatregelen er nog altijd minimale restrisico's aan de veiligheidsdeur overblijven (bijv. in bepaalde bedrijfsmodi zoals onderhoud, instelmodus) dan moet de gebruiker hierover ingelicht worden. Dit gebeurt op twee verschillende manieren: aan de veiligheidsdeur zelf en in de bedieningshandleiding van de machine.
ISO 12100: Bedieningshandleiding
22
Er moet echter nogmaals duidelijk op gewezen worden dat dit de laatste mogelijkheid tot risicovermindering is, die alleen gebruikt mag worden, als zowel de inherente constructie (zie pagina 5 van deze brochure) als ook de technische beschermmaatregelen (lees: vergrendeling van de veiligheidsdeur) uitgeput zijn. IEC 82079-1
Tips en informatie over het opstellen van een normconforme bedieningshandleiding vindt u in ISO 12100 Hoofdstuk 6.4 en in IEC 82079-1.
16. Lijst van normen (MRL) Richtlijn 2006/42/EG
achinerichtlijn van het Europees Parlement en de Europese Raad van M 17 mei 2006 betreffende machines en ter wijziging van de richtlijn 95/16/EG
ISO 12100:2010 ISO 13849-1:2006
Algemene ontwerpprincipes risicobeoordeling en risicovermindering Veiligheid van machines - Onderdelen van besturingssystemen met een veiligheidsfunctie - Deel 1: Algemene regels voor ontwerp Veiligheid van machines - Onderdelen van besturingssystemen met een veiligheidsfunctie - Deel 2: Validering Veiligheid van machines - Plaatsing van beschermende voorzieningen in verband met naderingssnelheden van het menselijk lichaam Veiligheid van machines - Veiligheidsafstanden ter voorkoming van het bereiken van gevaarlijke zones door bovenste en onderste ledematen Veiligheid van machines - Blokkeerinrichtingen gekoppeld aan afschermingen - Grondbeginselen voor het ontwerp en de keuze Veiligheid van machines - Afschermingen - Algemene eisen voor het ontwerp en de constructie van vaste en verplaatsbare afschermingen Safety of machinery — Evaluation of fault masking serial connection of guard interlocking devices with potential free contacts (in bewerking) Laagspanningsschakelaars - Deel 5-1: Stuurstroomkringen en schakelelementen - Elektromechanische stuurstroomkringen Laagspanningsschakelaars - Deel 5-3: Stuurstroomkringen en schakelelementen - Eisen voor naderingselementen met een vastgesteld gedrag onder storingsomstandigheden (PDDB) Voorbereiding van gebruik van instructies - Structuur, inhoud en presentatie - Deel 1: Algemene uitgangspunten en gedetailleerde eisen
ISO 13849-2:2012 ISO 13855:2010 ISO 13857:2008 ISO 14119:2013 ISO/DIS 14120:2013 ISO/DTR 24119 IEC 60947-5-1:2003 IEC 60947-5-3:2013 IEC 82079-1:2012
Tot slot hopen wij dat wij u in deze brochure nuttige tips gegeven hebben voor de normconforme constructie van beschermvoorzieningen. Hoewel wij de inhoud van de brochure en van de poster naar eer en geweten samengesteld hebben, aanvaarden wij geen enkele aansprakelijkheid voor hun inhoud. Daarnaast wijzen wij u er op dat het normeringsproces op Europees en internationaal gebied constant aan wijzigingen onderhevig is, dit om de normen en richtlijnen te allen tijde up-todate te houden met de technische vooruitgang en nieuwe technologieën. Indien u vragen of opmerkingen heeft, mag u altijd contact met ons opnemen. Voor meer informatie verwijzen wij u graag naar ons opleidings- en evenementenprogramma, dat u op www.tecnicum.schmersal.com kunt raadplegen. Bovendien verstrekken onze medewerkers u graag meer uitleg over het onderwerp.
23
De Schmersal Groep De producten van het door haar eigenaars geleide concern Schmersal worden al jaren gebruikt om de veiligheid op de werkplek te garanderen. Uit de meest uiteenlopende mechanische en aanrakingsvrij werkende schakelcomponenten ontstond het grootste programma veiligheidsschakelsystemen en oplossingen voor de veiligheid van mens en machine ter wereld. Meer dan 1.500 medewerkers ontwikkelen in meer dan 50 landen samen met onze klanten trendsettende veiligheidstechnische oplossingen om deze wereld een beetje veiliger te maken. Geïnspireerd door de visie van een veilige werkwereld ontwikkelen de ontwerpingenieurs van de Schmersal Groep telkens weer nieuwe componenten en systemen voor alle mogelijke toepassingen, situaties en vereisten van de branche in kwestie. Nieuwe veiligheidsconcepten vragen nieuwe systeemoplossingen; innovatieve detectieprincipes moeten geïntegreerd worden en er moeten nieuwe paden voor de informatieoverdracht en de evaluatie van deze informatie bewandeld worden. Tot slot zorgt het toenemende geheel van normen en richtlijnen op het gebied van machineveiligheid er ook voor dat machinefabrikanten en -gebruikers anders moeten gaan denken. Dat zijn de uitdagingen die het Schmersal concern bereid is op te nemen - vandaag en in de toekomst - als partner van de machine- en installatiebouw.
Productengamma’s
Branches
Dienstenaanbod
Competenties
Veilig schakelen en detecteren. ■ Veiligheidsdeurbewaking-veiligheidsschakelaars ■ Bedienorganen met veiligheidsfunctie ■ Tactiele beschermvoorzieningen ■ Opto-elektronische veiligheidsvoorzieningen
■ Liften en roltrappen ■ Verpakking ■ Voedingsmiddelen ■ Werktuigmachines ■ Zware industrie
■ Consultancy ■ EG-conformiteitsbeoordeling ■ Risicobeoordeling volgens de Machinerichtlijn ■ Nalooptijdmetingen ■ Opleidingen
■ Machineveiligheid ■ Automatisering ■ Explosiebeveiliging ■ Hygiënisch Design
Veilige signaalverwerking.. ■ Veiligheidsmodules ■ Veiligheidsbesturingen ■ Veiligheidsbussystemen Automatisering ■ Positiedetectie ■ Bedienorganen en signalerings-elementen
De vermelde gegevens en opgegeven informatie werd zorgvuldig gecontroleerd. Onder voorbehoud van technische wijzigingen en errata.
www.schmersal.com
*103008194#
1.000 / L+W / 10.2014 / Teile-Nr. 103008194 / NL / Ausgabe 01
Ontwerp van bewegende beschermvoorzieningen met fysieke scheiding in overeenstemming met ISO 14119 Doel: hulp bieden bij de veiligheidsdeurbewaking volgens de norm met inachtneming van de Machinerichtlijn en de daarmee samenhangende relevante normen.
Risicobeoordeling volgens ISO 12100
Pagina 4
Inherente veiligheid Pagina 5
Technische beschermingsmaatregelen
Bewegende, scheidende beschermvoorzieningen moeten uitgerust zijn met blokkeervoorzieningen,
Pagina 5
Bepalen van de veiligheidsfunctie Ontwerp van het veiligheidscircuit
die het starten van de gevaarlijke machinefuncties verhindert, totdat de beschermvoorziening gesloten is,
Pagina 6
Berekening van PLr volgens ISO 13849-1
Pagina 8
Pagina 8
Design ISO 14120
Scheidende beschermvoorzieningen
Ledematen ISO 13857 Pagina 9
Pagina 9
en een stilstandssignaal activeren, als de beschermvoorzieningen niet langer gesloten zijn.
Pagina 9
Keuze van het vergrendelprincipe afhankelijk van de naloop van het volledige systeem
Naderingssnelheiden ISO 13855
Aanleidingen tot manipulatie evalueren
Vergrendelvoorzieningen ISO 14119
Pagina 9
Pagina 9
Pagina 10
Pagina 10
zonder veiligheidsvergrendeling
Pagina 15
Productkeuze
met veiligheidsvergrendeling
Productkeuze
Zie ISO 14119 Bijlagen A-F Pagina 16
Design 1
Design 2
Design 3
Pagina 15
Pagina 16
Design 4
Design 2
Pagina 19
PL berekening volgens ISO 13849-1 Pagina 20
Controle volgens ISO 13849-2
Validering Pagina 21
Gebruikersinformatie Pagina 22
In onze brochure "Ontwerp van scheidende beschermvoorzieningen" vindt u meer informatie op de aangegeven pagina's. Disclaimer: Er wordt geen aanspraak gemaakt op volledigheid. Interpretatie van K.A. Schmersal GmbH & Co. KG. Vervangt niet de inhoud van de relevante normen.
Pagina 16
Design 4
Foutuitsluitingen volgens ISO 13849-2
Verificatie
Krachten en werkingsprincipes ISO 14119
