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Normen Wichtige Normen für die Sicherheit von Handarbeitsplätzen neu veröffentlicht

| Autor / Redakteur: Matthias Schulz* / Jan Vollmuth

Drei der wichtigsten Sicherheitsnormen für die Auslegung von Handarbeitsplätzen an Maschinen wurden überarbeitet und neu veröffentlicht: EN ISO 13851, EN ISO 13854 und EN ISO 13857.

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Eine Zweihandschaltung soll ermöglichen, einen gefährlichen Ablauf so zu starten, dass der Werker mit keiner seiner beiden Hände in die Gefahrenstelle greifen kann.
Eine Zweihandschaltung soll ermöglichen, einen gefährlichen Ablauf so zu starten, dass der Werker mit keiner seiner beiden Hände in die Gefahrenstelle greifen kann.
(Bild: Siemens)

Die Zahl von Handarbeitsplätzen an Maschinen ist seit den frühen 2000er Jahren stark gesunken. Automatisierung und Roboteranwendungen sind weltweit auf dem Vormarsch. Doch der Mensch wird weiterhin in den Werkhallen gebraucht, wenn etwa die automatisierte Fertigung von Einzelteilen oder die Montage von Baugruppen und Endprodukten unerwartet ausfällt, so dass rasch eine manuelle „Notfall-Strategie“ erforderlich wird; manchmal sind Produktionslose auch nicht groß genug, dass sich die vollständige Automatisierung rechnen würde.

Losgröße 1 erfordert oft manuelle Tätigkeiten

Ein weiterer Faktor, der dazu beiträgt, dass hier und da Handarbeitsplätze in maschinelle Anwendungen zurückkehren, ist der anhaltende Trend zur Individualisierung von Produkten: Je stärker die Anforderung in Richtung Losgröße 1 tendiert, desto wahrscheinlicher kehrt das Handeinlegen von Teilen und ein manueller Start von Maschinen an den Arbeitsplatz zurück.

Auf jeden Fall wurden drei der wichtigsten Sicherheitsnormen für die Auslegung von Handarbeitsplätzen an Maschinen kürzlich überarbeitet und neu veröffentlicht:

  • EN ISO 13851 Sicherheit von Maschinen – Zweihandschaltungen – Funktionelle Aspekte und Gestaltungsleitsätze 04.2019 (DIN: 11.2019)
  • EN ISO 13854 Sicherheit von Maschinen – Mindestabstände zur Vermeidung des Quetschens von Körperteilen 09.2019 (DIN: 01.2020)
  • EN ISO 13857 Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefährdungsbereichen mit den oberen und unteren Gliedmaßen 10.2019 (DIN: 04.2020)

Die Änderungen in diesen drei Normen sind alles andere als „revolutionär“: Sie können unter dem Stichwort Modernisierung zusammengefasst werden.

Doch die Veröffentlichung der neuen Versionen ist eine gute Gelegenheit, Techniker und Ingenieure an einige wichtige Aspekte der Maschinensicherheit zu erinnern und gleichzeitig auf einen Trend in der Normung aufmerksam zu machen.

Bildergalerie

1. EN ISO 13851 Sicherheit von Maschinen – Zweihandschaltungen – Funktionelle Aspekte und Gestaltungsleitsätze 04.2019 (DIN: 11.2019)

Meist wird die Zweihandschaltung als Möglichkeit gesehen, einen gefährlichen Ablauf so zu starten, dass der Werker mit keiner seiner beiden Hände in die Gefahrenstelle greifen kann. Schaut man sich jedoch die Definition für Zweihandschaltung in der EN ISO 13851 an, findet man zwei weitere Punkte, die eine Überlegung wert sind:

  • „[Die Zweihandschaltung ist eine] Einrichtung, die die gleichzeitige Betätigung durch beide Hände erfordert, um gefährdende Maschinenfunktionen in Gang zu setzen und aufrechtzuerhalten, und so eine Schutzmaßnahme nur für die Person bietet, die die Steuerungseinrichtung betätigt“.

Was heißt das? Die beiden Taster der Zweihandschaltung starten also die gefährliche Funktion nicht nur, sondern müssen gedrückt gehalten werden, bis die Gefährdung nicht mehr besteht. Bei einem längeren Fahrweg würde das bedeuten, dass der Werker beide Taster gedrückt halten muss, bis die Bewegung endet. Und es bedeutet auch, dass die Bewegung so rasch wie möglich anhalten muss, wenn der Werker einen der beiden Taster (oder beide) vorzeitig loslässt.

Die Zweihandschaltung ist eine Steuerungsfunktion

Zusammengefasst: Die Zweihandschaltung ist eine Steuerungsfunktion, die den Werker zwingen soll, an einer Position außerhalb des Gefahrenbereiches zu bleiben, solange die Gefährdung vorhanden ist.

Aber: Die Zweihandschaltung schützt immer nur einen Werker. Andere Werker werden dadurch nicht geschützt. Daher müssen möglicherweise zusätzliche Maßnahmen zum Schutz weiterer Personen in der Nähe der Maschine getroffen werden.

Dies erfordert mindestens (vergleiche EN ISO 12100 Abschnitt 6.2.11.8):

  • Der gesamte zugängliche Gefahrenbereich muss von der Bedienposition aus einsehbar sein. Anderenfalls könnte der Werker unabsichtlich jemanden gefährden, der von ihm unbemerkt in den Gefahrenbereich tritt oder greift.
  • Die Zugangsöffnung(en) zum Gefahrenbereich sollte(n) möglichst klein sein, so dass niemand absichtlich in die Gefahrenstelle eingreifen/hineintreten oder unabsichtlich hineinstolpern oder -fallen kann. Idealerweise ist eine Zugangsöffnung gerade so groß, dass der Werker seine Arbeit verrichten kann, z. B. ein Teil einlegen und/oder entnehmen kann. Die Zugangsöffnung wird man daher oft mit feststehenden oder beweglichen Schutzeinrichtungen verkleinern.

Funktionale Anforderungen an die Zweihandschaltung

EN ISO 13851 beschreibt auch einige funktionale Anforderungen an die Zweihandschaltung:

  • Die Taster müssen gleichzeitig oder synchron (max. Abstand von 0,5 Sekunden) gedrückt werden. Ferner darf es nicht möglich sein, die Funktion erneut zu starten, solange der Werker nicht beide Taster losgelassen hat (Typ-3-Zweihandschaltung).
  • Da die Zweihandschaltung eine Sicherheitsfunktion ist, muss sie zuverlässig funktionieren. Technisch ausgedrückt muss sie einen sog. Performance Level nach EN ISO 13849-1 erreichen. Der geforderte minimale PL = c, für Typ-3-Steuerungen (die am häufigsten eingesetzte Variante) beträgt er sogar PL = d.
  • Es darf nicht möglich sein, einen oder beide Taster versehentlich zu drücken.
  • Wenn der Werker einen (oder beide) Taster loslässt, muss die gefahrbringende Bewegung so rasch anhalten, dass der Werker nicht mehr durch die sich bewegenden Teile verletzt werden kann. Das gelingt nur, wenn das Steuerpult weit genug vom Gefahrenbereich entfernt angebracht ist. Diesen „Sicherheitsabstand“ muss man mit der Formel in EN ISO 13855 berechnen und mit einem Nachlaufwegtest nachweisen.

Trends in der neueren Normung

– Anforderungen an Verifikation, Validierung

EN ISO 13851 ist ein Beispiel für einen Trend, der sich seit etwa 2012 in den Typ-B2-Normen zeigt. B2-Normen beschreiben Schutzmaßnahmen wie Abdeckungen und überwachte Türen, Sicherheitsschalter und Zuhaltungen, Not-Halt, druckempfindliche und optoelektronische Überwachungseinrichtungen, Zweihandschaltung usw.

Früher enthielten solche Normen stets nur die technischen Anforderungen, aber seit 2012 fordert eine wachsende Zahl von ihnen zusätzlich Verifikation und Validierung. Dadurch soll sichergestellt werden, dass:

  • die Anforderungen der Norm richtig angewendet wurden und eingehalten werden (Verifikation),
  • die eingesetzte Schutzeinrichtung oder -maßnahme tatsächlich wirksam ist (Validierung).

Meist ist in den Normen dazu eine Tabelle mit Prüfpunkten für die Verifikation/Validierung enthalten. Die Methoden für die Verifikation und Validierung sind festgelegt. Dazu können Sichtprüfung, Messung und Test gehören. Wo dies möglich ist, müssen auch zu erwartende Fehler simuliert und die Reaktion der Schutzeinrichtung darauf validiert werden. Bei der Zweihandschaltung gehört beispielsweise der Test der Gleichzeitigkeit der Betätigung der Taster dazu sowie das Loslassen eines Tasters während des Prozesses und der Test von Rücksetzung und Neustartverhalten.

Dieser Trend zur Verifikation und Validierung wird zweifellos anhalten und die Maschinenhersteller mit zusätzlichen Tests und der dazugehörenden Testdokumentation belasten. Allerdings ist ein Großteil dieses Aufwandes gerechtfertigt. Die Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Wirksamkeit von Sicherheitsfunktionen muss sichergestellt werden, damit Sicherheit tatsächlich am Arbeitsplatz ankommt und nicht nur theoretisch in einer Risikobeurteilung oder auf einer Zeichnung existiert.

Trends in der neueren Normung

– Anforderungen an die Benutzerinformation

Ein weiterer Trend, der sich in Typ-B2-Normen abzeichnet, ist die Aufnahme eines Abschnitts „Benutzerinformation“, gemeint ist die Betriebsanleitung. Dabei wird fast immer auf das Kapitel 6.4 von EN ISO 12100 Bezug genommen, dann werden spezifische Anforderungen hinzugefügt. Diese haben meist mit der Installation und Wartung zu tun.

Die geforderten Wartungsinformationen zielen oft darauf ab, die fortgesetzte Zuverlässigkeit der Schutzeinrichtungen und Sicherheitsfunktionen zu gewährleisten. Komponentenhersteller, z. B. von Zweihand-Bedienpulten, müssen solche Informationen in ihre Betriebsanleitung einfügen. Aber auch Maschinenhersteller, die solche Komponenten in ihre Produkte integrieren, müssen aus der Zulieferanten-Dokumentation möglicherweise einige Informationen auswählen und in ihre eigene Betriebsanleitung aufnehmen, damit die Sicherheit ihrer Endprodukte vom Betreiber auf Dauer gewährleistet werden kann.

2. EN ISO 13854 Sicherheit von Maschinen – Mindestabstände zur Vermeidung des Quetschens von Körperteilen 09.2019 (DIN: 01.2020)

– EN ISO 13854 ersetzt EN 349

EN 349 war lange Zeit eine der letzten noch verbliebenen europäischen Maschinensicherheitsnormen, die nicht vollständig mit ihrer ISO-Version harmonierte (ISO 13854 gibt es schon seit 1996). EN ISO 13854 enthält daher wie erwartet keine technischen Änderungen gegenüber EN 394. Während man das als eine gute Nachricht auffassen kann, weil man sich die Zeit sparen kann, bestehende Konstruktionen zu prüfen und zu überarbeiten, sind doch zwei in dieser Norm dargelegte Prinzipien einen Blick wert:

  • Die Sicherheitsabstände, die zwischen einem sich bewegenden und einem feststehenden Teil oder zwischen zwei sich aufeinander zu bewegenden Teilen verbleiben müssen, gelten ausschließlich für die Gefährdung durch Quetschen. Wenn Scheren oder Stoß zusätzlich auftreten können, müssen zusätzliche Aspekte berücksichtigt werden. Insbesondere die Bewegungsgeschwindigkeit spielt dann eine Rolle und andere Normen müssen daher zusätzlich angewendet werden.
  • Wenn mehr als ein Körperteil gefährdet werden kann, muss der Sicherheitsabstand für das größte dieser Körperteile angenommen werden. Das bedeutet: Der Sicherheitsabstand für den Arm (120 mm) kann für sich bewegende Teile innerhalb eines Maschinengehäuses nur verwendet werden, wenn es nicht möglich ist, in das Maschinengehäuse einzusteigen oder den Gefahrenbereich mit dem ganzen Körper, z. B. durch Vorbeugen, zu erreichen. Wenn es jedoch einfach wäre, in das Maschineninnere einzusteigen und es wahrscheinlich ist, dass Werker genau das versuchen, dann muss der Sicherheitsabstand für den ganzen Körper verwendet werden (500 mm).

Dies zeigt: Entscheidungen sollten auf der Grundlage einer sorgfältigen Risikobeurteilung der tatsächlichen Arbeitssituation und der Arbeitsaufgaben getroffen werden. Der Blick auf eine bemaßte Zeichnung genügt nicht und mag zu falscher Auslegung führen.

3. EN ISO 13857 Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsabstände gegen das Erreichen von Gefährdungsbereichen mit den oberen und unteren Gliedmaßen 10.2019 (DIN: 04.2020)

– EN ISO 13857 wurde aktualisiert

Die dritte der aktualisierten Normen EN ISO 13857 ist eine der wichtigsten und wohl auch bekanntesten Sicherheitsnormen; denn sie beschäftigt sich mit Themen, die Konstrukteure beinahe täglich auf dem Tisch haben:

  • Personen können über eine Schutzeinrichtung in den Gefahrenbereich greifen (z. B. über einen Schutzzaun); damit das verhindert wird, muss die Höhe der Schutzeinrichtung abhängig vom Sicherheitsabstand festgelegt werden (oder umgekehrt)
  • Personen können auch Körperteile (vor allem Finger und Hände) durch Öffnungen in Schutzeinrichtungen und Gehäusen stecken; daher müssen alle Öffnungen so beschaffen sein, dass Gefahrstellen nicht erreichbar sind.

Was ist neu an dieser recht bekannten Sicherheitsnorm? Bei den geforderten Sicherheitsabständen gibt es keine Veränderungen. Ein Detail ist jedoch wichtig: Wenn es darum geht, dass Personen über eine Schutzeinrichtung oder ein Gehäuse in einen Gefahrenbereich greifen, galt bisher stets, dass eine Person dabei über das Hindernis nach unten greifen wird (z.B. über einen Schutzzaun). Die Person könnte einen Arm aber ebenso gut nach oben über das Hindernis hinweg in den Gefahrenbereich ausstrecken. Das muss bei der Auslegung berücksichtigt werden, wie Abbildung 2 in der Norm zeigt.

Dabei handelt es sich keineswegs um eine rein theoretische Situation. Große Roboter sind oft in der Lage, Positionen zu erreichen, die weit oberhalb der Schutzzaunhöhe von 2 bis 2,5 m liegen. Wenn der Roboter gleichzeitig nahe an die Schutzeinrichtung heranfährt, könnte er mit dem ausgestreckten Körperteil einer Person kollidieren und z.B. einen Arm schwer verletzen. Wenn diese Möglichkeit besteht, muss entweder der Schutzzaun erhöht werden oder der Bewegungsraum des Roboters eingeschränkt werden. Ein 2,5 m hoher Schutzzaun wird dabei die meisten Befürchtungen wohl entkräften, vorausgesetzt der Roboter bleibt mindestens 120 mm vom Zaun entfernt stehen.

Wenn man Schutzeinrichtungen auslegt, sollte man folglich alle Arbeitssituationen und Aufgaben untersuchen. Dabei müssen Abbildung 2 und Tabelle 2 der Norm angewendet werden, um Personen sowohl vor absichtlichem als auch vor versehentlichem Eingreifen in Gefahrstellen zu schützen (sich bewegende Teile, heiße Oberflächen...).

Zusammenfassung

Neue Sicherheitsnormen wie die drei hier besprochenen verändern sich nicht mehr revolutionär. Wir nähern uns bezüglich der Regeln einem Beharrungszustand und sollten uns nun darauf konzentrieren, sowohl die Anforderungen selbst auch deren Anwendung zu perfektionieren.

Jetzt ist es auch höchste Zeit, die Sicherheitstechnik in Universitätsstudiengänge und die gewerbliche Ausbildung zu integrieren sowie die Präsentation der Normung zu modernisieren. Auf diesem Gebiet hat die digitale Revolution leider noch nicht begonnen.

Die Veränderungen im Überblick

Neue Norm Ersetzte Norm Bedeutende Änderungen
EN ISO 13851 EN 574:2010 Die neue Version ist jetzt eine internationale Norm. Die Norm differenziert drei Arten von Zweihandschaltungen mit unterschiedlichem Funktionsumfang und ordnet diesen unterschiedliche Performance-Levels zu:
- PL = c nach EN ISO 13849-1 wird als Mindest-Zuverlässigkeitsniveau gefordert.
- Typ-3-Steuerungen erfordern PL = d.
Die Anwendung eines Verifikations- und Validierungsverfahrens ist gefordert und beschrieben. Die Mindestinhalte der Benutzerinformation, die der Hersteller der Zweihandschaltung mitgeben und/oder der Maschinenhersteller in seine Betriebsanleitung integrieren müssen, sind definiert.
EN ISO 13854 EN 349:2008 Die neue Version ist jetzt eine internationale Norm. Der Inhalt wurde nicht geändert.
EN ISO 13587 EN ISO 13857:2008 Die überarbeitete Abbildung 2 zeigt nun auch die Reichweite der Arme oberhalb eines Hindernisses (z.B. eines Schutzzauns), die entsprechenden Risiken müssen berücksichtigt werden.

* Matthias Schulz ist Geschäftsführer der HiQ text GmbH und unabhängiger Berater für Maschinensicherheit.

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