Die Norm ISO 14119, die die Auswahl und den Einsatz sicherheitsgerichteter Verriegelungseinrichtungen beschreibt und unter der Maschinenrichtlinie als Ersatz für die EN 1088 vorgesehen ist, liegt in ihrem Schlussentwurf vor. Am 5. Juni wurde dieser von der zuständigen ISO-Arbeitsgruppe verabschiedet. Nach der anschließenden Annahme durch ISO und CEN wird sie voraussichtlich ab Mitte 2013 gültig sein. Ungeachtet der vorgesehenen Übergangsfrist von 18 Monaten sollten sich Maschinenbauer schon heute bei der Konzeption ihrer Sicherheitseinrichtungen auf die neue Norm beziehen, da sie Entscheidungshilfen bietet und auch aktuelle Technologien wie RFID oder elektromagnetisch wirkende Zuhaltungen berücksichtigt.

ISO 14119 betrifft Maschinen weltweit und setzt so einheitliche Standards. Auf internationalen Märkten wird es zwar weiterhin große Unterschiede in den Sicherheitskonzepten von Maschinen geben – ist eine Maschine jedoch konform zu ISO 14119, verringern sich nötige Nachrüstmaßnahmen der Verriegelungseinrichtungen bei Ab- oder Inbetriebnahmen. Bei weltweit fertigenden Unternehmen vereinfacht sich zudem die Abstimmung auf innerbetriebliche Standards.

Klassifizierte Verriegelungseinrichtungen

Bild 1: Hoch codierte Sensoren mit RFID-Technologie sind als Bauart 4 klassi­fiziert. Anders als andere Bauarten können sie frei montiert werden. Nur der Betätiger ist mit nicht lösbaren Befestigungen zu versehen. © Pilz

ISO 14119 klassifiziert unterschiedliche Verriegelungseinrichtungen: Sie differenziert vier Bauarten, für die im Anhang zur jeweiligen Bauart Beispiele aufgeführt sind. Zu den Bauarten 1 und 2 gehören die mechanischen Verriegelungseinrichtungen – uncodierte Scharnierschalter etwa sind ein Beispiel für Bauart 1, codierte mechanische Schalter hingegen zählen zur Bauart 2. Definiert wird die Codierung anhand des Betätigers: Ein codierter Betätiger ist ein speziell gestaltetes Betätigungselement, das zu einem zugewiesenen Schalter gehört. Dadurch lassen sich auch berührungslos wirkende Verriegelungseinrichtungen leicht zuordnen.

Bauart 3 umfasst beispielsweise induktive Sensoren, die auf geeignete Metalle auslösen und damit uncodiert sind. Zur Bauart 4 wiederum gehören codierte magnetische Sensoren oder solche mit RFID-Technologie. Um die codierten Geräte genauer zu unterscheiden, teilt die Norm sie zusätzlich in ihre Codierungsstufen (niedrig, mittel und hoch) ein. Für diese Stufen ist die Anzahl der verfügbaren Codierungsmöglichkeiten entscheidend: Eine bis neun Möglichkeiten entspricht „niedrig“, bis 1.000 zählt zur Stufe „mittel“ und über 1.000 gehört zur Codierungsstufe „hoch“. Darüber hinaus definiert die neue Norm die grundlegenden Anforderungen an Produkte von Verriegelungseinrichtungen. So lassen sich Angebote leichter vergleichen, selbst wenn sich Produkte gleicher Bauart in ihren konstruktiven, elektrischen und mechanischen Merkmalen unterscheiden.

Erhöhter Manipulationsschutz

Ein zentraler Punkt der neuen Norm widmet sich Konstruktionen, die Manipulationen verringern. Unter anderem fordert ISO 14119 dazu auf, den „Anreiz auf Umgehen“ bei jeder betroffenen Verriegelungseinrichtung zu überprüfen, und stellt hierzu entsprechend Entscheidungshilfen zur Verfügung. Dabei greift sie die Klassifikation der Verriegelungseinrichtungen in Bauarten auf und schreibt bestimmte Maßnahmen je Bauart vor. Für mechanische, uncodierte und berührungslose Verriegelungseinrichtungen mit niedriger Codierung (Bauarten 2 und 4) gibt die Norm die Verwendung nicht lösbarer Befestigungen wie zum Beispiel Einwegschrauben vor. Ebenso gehören die Anbringung des Sensors außerhalb der Reichweite des Bedieners, in versteckter Position oder seine Absperrung beziehungsweise Abschirmung dazu. Nur für hoch codierte Geräte, die beispielsweise mit RFID-Technologie ausgestattet sind, darf der Betätiger weitestgehend beliebig montiert werden, sofern er nicht mit einfachen Mitteln lösbar ist.

Die neue Norm ISO 14119 macht also klare Vorgaben für die Verwendung der jeweiligen Verriegelungseinrichtungen. Grundsätzlich bieten hoch codierte Betätiger der Bauart 4 dem Konstrukteur die größten Freiräume, da sich der Manipulationsschutz hier durch den Einsatz der RFID-Technologie einfach erreichen lässt.

Verriegelungen mit Zuhaltung

Bild 2: Für die Türüberwachung mit Fluchtentriegelung ohne Zuhaltung eignen sich Sicherheitsriegel inklusive Schalter mit nicht lösbaren Befestigungen für den Betätiger. © Pilz

ISO 14119 formuliert allgemeine Auswahlkriterien und zu beachtende Umweltbedingungen der Verriegelungseinrichtungen. Generell soll eine Zuhaltung dann eingesetzt werden, wenn die Nachlaufzeit des Gesamtsystems größer ist als die Zugangs- beziehungsweise Zugriffszeit. Für die Berechnung dieser Zeiten verweist die Norm auf EN ISO 13855, die Formeln und Werte – wie etwa die Annäherungsgeschwindigkeit – zur Verfügung stellt.

Im Vergleich zu EN 1088 sind in ISO 14119 Anforderungen zur Hilfs-, Flucht- und Not-Entsperrung formuliert. Insbesondere bei unübersichtlichen Schutzbereichen ist die Gefahr eines Einschlusses von Personen erhöht. Somit kommt der Hilfs- und Fluchtent­riegelung hier eine elementare Bedeutung für die Sicherheit des Personals zu. Durch Schutztürsysteme, die die Hilfs- und/oder Flucht­entriegelung bereits integrieren, lassen sich die Norm-Anforderungen einfach erfüllen.

Sensorik sicher steuern

Bild 3: Bei Reihenschaltungen muss eine Fehler­verdeckung vermieden werden – eine Funktion, die in die Sensoren integriert oder mit dezentralen Peripheriegeräten für einfache Sensoren – wie etwa magnetischen Sensoren – realisiert werden kann. © Pilz

Da für die Betrachtung einer Sicherheitsfunktion die Auswertung der Signale in der Steuerung sehr wichtig ist, geht ISO 14119 speziell auf Anforderungen an Steuerungen ein. Insbesondere die Vermeidung, Bewertung und der Ausschluss von Fehlern der unterschiedlichen Schutzeinrichtungen stehen im Mittelpunkt. Übergeordnet muss DIN EN ISO 13849-1 und -2 beachtet werden. Zusätzlich verweist die neue Norm auf ein noch nicht veröffentlichtes technisches Dokument, das die Verschaltung von Schutzeinrichtungen in Reihe behandelt.

Die in ISO 14119 geforderten Maßnahmen bei der Reihenschaltung von Verriegelungseinrichtungen lassen sich bereits heute beispielsweise durch die Verwendung dezentraler Module und magnetischer Sicherheitsschalter realisieren – bis hin zum Performance Level PL e.

Die korrekte Bewertung

Gemäß der Maschinenrichtlinie gilt es, Risiken zu ermitteln und einzuschätzen, Sicherheitskenndaten aller ausgewählten, an der Verriegelung beteiligten Produkte aus den Daten­blättern zu entnehmen und diese mit einem Berechnungs-Tool zu verifizieren. Außerdem schreibt ISO 14119 vor, dass Anwender die Eignung der Ver­riegelungseinrichtung prüfen müssen. Anhang H enthält daher einen Leit­faden für die geforderte Einschätzung der Umgehungsmöglichkeiten einer Verriegelungseinrichtung unter Berücksichtigung der verschiedenen Betriebsarten. Sind unterschiedliche Betriebsarten notwendig, kommen Betriebsartenwahlschalter und dazugehörige Steuerungen zum Einsatz.

Nach ISO 14119 muss die Zuhaltungskraft der Konstruktion mit ihren statischen und dynamischen Kräften angepasst sein. Maschinenbauer finden im Anhang I anzunehmende statische Einwirkungskräfte einer Person. So werden zum Beispiel an einer großen Schutztür 1.100 N für das Ziehen an einem beidhändigen Griff im Stehen als statische Kraft angenommen.

Autor: Martin Bellingkrodt ist Produktmanager Sensorik bei Pilz in Ostfildern.