ISO 13851:2002
(Main)Safety of machinery — Two-hand control devices — Functional aspects and design principles
Safety of machinery — Two-hand control devices — Functional aspects and design principles
This International Standard specifies the safety requirements of a two-hand control device and the dependency of the output signal from the input signals. It describes the main characteristics of two-hand control devices for the achievement of safety and sets out combinations of functional characteristics for three types. It does not apply to devices intended to be used as enabling devices, as hold-to-run devices or as special control devices. This International Standard does not specify with which machines two-hand control devices shall be used. It also does not specify which types of two-hand-control device shall be used. Moreover, it does not specify the distance between the two-hand control device and the danger zone. This International Standard provides requirements and guidance on the design and selection (based on a risk assessment) of two-hand control devices including their assessment, the prevention of defeat and the avoidance of faults. It also provides requirements and guidance for two-hand control devices containing a programmable electronic system. This International Standard applies to all two-hand control devices, independent of the energy used, including: two-hand control devices which are or are not integral parts of a machine; two-hand control devices which consist of one or more than one separate element.
Sécurité des machines — Dispositifs de commande bimanuelle — Aspects fonctionnels et principes de conception
La présente Norme internationale spécifie les prescriptions de sécurité d'un dispositif de commande bimanuelle l'interdépendance du signal de sortie des signaux d'entrée. La présente Norme internationale décrit les principales caractéristiques des dispositifs de commande bimanuelle permettant d'assurer la sécurité, et établit des combinaisons de caractéristiques fonctionnelles pour trois types. Elle ne s'applique pas aux dispositifs destinés à être utilisés comme dispositifs de validation, comme dispositifs de commande nécessitant une action maintenue, ou comme dispositifs de commande spéciaux. La présente Norme internationale ne spécifie pas avec quelles machines les dispositifs de commande bimanuelle doivent être utilisés. Elle ne spécifie pas non plus quels types de dispositif de commande bimanuelle doivent être utilisés. Enfin, elle ne spécifie pas la distance entre le dispositif de commande bimanuelle et la zone dangereuse (voir 9.8). La présente Norme internationale énonce des prescriptions et des conseils sur la conception et le choix basé sur l'appréciation du risque de dispositifs de commande bimanuelle y compris leur évaluation, la prévention de la fraude et des défauts. Elle énonce aussi des prescriptions et des conseils pour les dispositifs de commande bimanuelle comprenant un système électronique programmable (voir article 7). La présente Norme internationale s'applique à tous dispositifs de commande bimanuelle, indépendamment de l'énergie utilisée, y compris: aux dispositifs de commande bimanuelle intégrés ou non à une machine; aux dispositifs de commande bimanuelle en un ou plusieurs éléments séparés.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13851
First edition
2002-03-15
Safety of machinery — Two-hand control
devices — Functional aspects and design
principles
Sécurité des machines — Dispositifs de commande bimanuelle — Aspects
fonctionnels et principes de conception
Reference number
ISO 13851:2002(E)
©
ISO 2002
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ISO 13851:2002(E)
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ISO 13851:2002(E)
Contents Page
Foreword.v
Introduction.vi
1 Scope .1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
4 Types of two-hand control device and their selection .4
5 Characteristics of safety functions.4
5.1 Use of both hands (simultaneous actuation).4
5.2 Relationship between input signals and output signal .5
5.3 Cessation of the output signal .5
5.4 Prevention of accidental operation.5
5.5 Prevention of defeat .5
5.6 Re-initiation of the output signal .5
5.7 Synchronous actuation.5
6 Requirements related to categories of control.6
6.1 Category selection.6
6.2 Use of category 1.6
6.3 Use of category 3.7
6.4 Use of category 4.7
7 Use of programmable electronic systems .7
8 Prevention of accidental actuation and of defeat .7
8.1 Common considerations.7
8.2 Prevention of defeat using one hand .8
8.3 Prevention of defeat using the hand and elbow of the same arm.8
8.4 Prevention of defeat using the forearm(s) or elbow(s).8
8.5 Prevention of defeat using one hand and any other part of the body (e.g. knee, hip).9
8.6 Prevention of defeat by blocking one control actuating device.9
8.7 Accidental actuation.9
9 General requirements.9
9.1 Ergonomic requirements .9
9.2 Operating conditions and environmental influences .10
9.3 Enclosures .10
9.4 Selection, design and installation of control actuating devices .10
9.5 Prevention of unintended output signals by acceleration forces .10
9.6 Unintended operation of mobile and portable hand-held machines.10
9.7 Mobile two-hand control devices.11
9.8 Safety distance .11
10 Verification .12
10.1 General requirements for verification .12
10.2 Visual inspection .13
10.3 Performance check.13
10.4 Measurement.13
10.5 Prevention of defeat .13
11 Marking .13
12 Information for installation, use and maintenance .14
12.1 Provision of information .14
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ISO 13851:2002(E)
12.2 Installation instructions .14
12.3 Instructions for use .15
12.4 Maintenance instructions .15
Annex A (normative) Measurement test for the prevention of defeat .16
Annex B (informative) Use of categories (in accordance with ISO 13849-1) in types of two-hand control
device.21
Annex C (informative) Relationship between International Standards referenced in clause 2 and
corresponding European Standards .22
Bibliography .23
iv © ISO 2002 – All rights reserved
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ISO 13851:2002(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted
by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 13851 was prepared by Technical Committee ISO/TC 199, Safety of machinery.
Annex A forms a normative part of this International Standard. Annexes B and C are for information only.
© ISO 2002 – All rights reserved v
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ISO 13851:2002(E)
Introduction
A two-hand control device is a safety device (safety component). It provides a measure of protection for the
operator against reaching danger zones during hazardous situations by locating the control actuating devices in a
specific position. For hand-held machinery, it should be taken into consideration that the danger zone is not
stationary.
The selection of a two-hand control device as an appropriate safety device will depend upon the risk assessment
made by designers, standard makers and others in accordance with ISO/TR 12100-1 and ISO 14121.
The definition of a two-hand control device is given in 3.1 and takes precedence over the definition given in
ISO/TR 12100-1:1992, 3.23.4.
In some arrangements, enabling devices (see ISO/TR 12100-1:1992, 3.23.2) and/or hold-to-run devices (see
ISO/TR 12100-1:1992, 3.23.3) may comply with the definition of a two-hand control device in this International
Standard. Additionally, some special control devices — such as teach pendants for robots and some crane
controls — require the use of two hands and can comply with the definition of a two-hand control device in this
International Standard.
This International Standard has been prepared as a harmonized standard in the sense of the Machinery Directive
of the European Union and the rules of the European Free Trade Association (EFTA) which are associated with it.
This International Standard is based on EN 574:1996, published by the European Committee for Standardization
(CEN).
vi © ISO 2002 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 13851:2002(E)
Safety of machinery — Two-hand control devices — Functional
aspects and design principles
1 Scope
This International Standard specifies the safety requirements of a two-hand control device and the dependency of
the output signal from the input signals.
This International Standard describes the main characteristics of two-hand control devices for the achievement of
safety and sets out combinations of functional characteristics for three types. It does not apply to devices intended
to be used as enabling devices, as hold-to-run devices or as special control devices.
This International Standard does not specify with which machines two-hand control devices shall be used. It also
does not specify which types of two-hand-control device shall be used. Moreover, it does not specify the distance
between the two-hand control device and the danger zone (see 9.8).
This International Standard provides requirements and guidance on the design and selection (based on a risk
assessment) of two-hand control devices including their assessment, the prevention of defeat and the avoidance of
faults. It also provides requirements and guidance for two-hand control devices containing a programmable
electronic system (see clause 7).
This International Standard applies to all two-hand control devices, independent of the energy used, including:
two-hand control devices which are or are not integral parts of a machine;
two-hand control devices which consist of one or more than one separate element.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO/TR 12100-1:1992, Safety of machinery — Basic concepts, general principles for design — Part 1: Basic
terminology, methodology
ISO/TR 12100-2:1992, Safety of machinery — Basic concepts, general principles for design — Part 2: Technical
principles and specifications
ISO 13849-1:1999, Safety of machinery — Safety-related parts of control systems — Part 1: General principles for
design
© ISO 2002 – All rights reserved 1
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ISO 13851:2002(E)
ISO 13855:2002, Safety of machinery — Positioning of protective equipment with respect to the approach speeds
of parts of the human body
ISO 14121, Safety of machinery — Principles of risk assessment
IEC 60204-1:1997, Safety of machinery — Electrical equipment of machines — Part 1: General requirements
EN 894-3, Safety of machinery — Ergonomics requirements for the design of displays and control actuators —
Part 3: Control actuators
3 Terms and definitions
For the purposes of this International Standard, the following terms and definitions apply.
3.1
two-hand control device
a device which requires at least simultaneous actuation by the use of both hands in order to initiate and to
maintain, whilst a hazardous condition exists, any operation of a machine thus affording a measure of protection
only for the person who actuates it
See Figure 1.
Key
1 Input signal 5 Signal processor(s)
2 Two-hand control device 6 Output signal
3 Control actuating device 7 Logic unit
4 Signal converter(s)
Figure 1 — Schematic representation of a two-hand control device
3.2
input signal
the externally actuated signal applied by hand to a control-actuating device
See Figure 1.
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ISO 13851:2002(E)
3.3
control actuating device
a component of the two-hand control device which senses an input signal from one hand and transmits it to a
signal converter
See Figure 1.
3.4
simultaneous actuation
the continuing actuation of both control actuating devices during the same time period, whatever the time lag is
between the start of one input signal and the start of the other
See Figure 2.
NOTE In the English language, the word “concurrent” and the word “simultaneous” are often used synonymously (see e.g.
IEC60204-1:1997, 9.2.5.7).
3.5
synchronous actuation
a particular case of simultaneous actuation where the time lag between the start of one input signal and the start of
the other is less than or equal to 0,5 s
See Figure 3.
3.6
signal converter
a component of the two-hand control device which receives an input signal from a control actuating device and
which transmits and/or converts this signal into a form acceptable to the signal processor
See Figure 1.
3.7
signal processor
a part of the two-hand control device which generates the output signal as a consequence of the two input signals
See Figure 1.
3.8
output signal
the signal generated by the two-hand control device to be fed into the machinery to be controlled, and which is
based on one pair of input signals
See Figure 1.
3.9
response time
the time between the release of a control actuating device and the cessation of the output signal
See also 9.8.
3.10
mobile two-hand control device
a device which can be moved and used in more than one definable position relative to the danger zone of the
machine which it controls
© ISO 2002 – All rights reserved 3
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ISO 13851:2002(E)
4 Types of two-hand control device and their selection
Table 1 defines three types of two-hand control device. It sets out the functional characteristics and the minimum
measures for the safety of each type of two-hand control device in this International Standard. All two-hand control
devices shall comply with ISO/TR 12100 and with IEC 60204-1.
Table 1 — List of types of two-hand control device and minimum safety requirements
Type
Requirements Subclause
I II III
A B C
Use of both hands (simultaneous actuation) 5.1 X X X X X
Relationship between input signals and output signal 5.2 X X X X X
Cessation of the output signal 5.3 X X X X X
Prevention of accidental operation 5.4 X X X X X
Prevention of defeat 5.5 X X X X X
a
Re-initiation of the output signal 5.6 X X X X
Synchronous actuation 5.7 X X X
Use of category 1 (see ISO 13849-1) 6.2 X X
Use of category 3 (see ISO 13849-1) 6.3 X X
Use of category 4 (see ISO 13849-1) 6.4 X
a
For the selection of type I, see 8.6.
The selection and the design of the type (see Table 1) of two-hand control device will depend on
the hazard(s) present;
the risk assessment;
experience in use of the technology;
other factors, which shall be specified for each application [e.g. the prevention of accidental actuation and of
defeat (see clause 8), as well as other conditions (see ISO/TR 12100-2:1992, clause 3)].
NOTE Guidance on risk assessment may be found in ISO/TR 12100-1 and detailed guidance is given in ISO 14121.
5 Characteristics of safety functions
The characteristics of safety functions described in 5.1 to 5.7 shall be included in two-hand control devices in
accordance with Table 1.
5.1 Use of both hands (simultaneous actuation)
The two-hand control device shall be designed so that the operator must use both hands during the same time
period, one hand on each control-actuating device, to operate the two-hand control device. This is simultaneous
actuation and is independent of any time lag between the initiation of each of the two input signals (see Figure 2).
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ISO 13851:2002(E)
Key
1 First hand 5 Cessation of input signals
2 Second hand 6 Time lag undefined, simultaneous actuation
3 Initiation of first input signal 7 Time period of simultaneous actuation
4 Initiation of second input signal
Figure 2 — Input signals in the case of simultaneous actuation
5.2 Relationship between input signals and output signal
The input signals applied to each of the two control actuating devices shall together initiate and maintain the output
signal from the two-hand control device only so long as both input signals are applied. The form of the output signal
(e.g. number of channels, pulse, shape, etc.) may vary depending on the design requirements in each case. It shall
always be regarded as, and shall be identified as, a single output signal by the machine control circuit.
5.3 Cessation of the output signal
The release of either one or both control actuating devices shall initiate the cessation of the output signal.
5.4 Prevention of accidental operation
The probability of operating the control actuating devices accidentally shall be minimized (see clauses 8 and 9).
5.5 Prevention of defeat
The protective effect of the two-hand control device shall not be easily defeated (see clauses 8 and 9).
5.6 Re-initiation of the output signal
The re-initiation of the output signal shall only be possible after the release of both control actuating devices.
5.7 Synchronous actuation
5.7.1 An output signal shall be generated only when both control actuating devices are actuated in a time lag
which is less than or equal to 0,5 s (see Figure 3).
© ISO 2002 – All rights reserved 5
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ISO 13851:2002(E)
Key
1 First hand 5 Cessation of input signals
2 Second hand 6 Time lag u 0,5 s, synchronous actuation
3 Initiation of first input signal
7 Time period of simultaneous actuation
4 Initiation of second input signal
Figure 3 — Input signals in the case of synchronous actuation
5.7.2 Mechanical two-hand control devices shall only generate an output signal by satisfying particular spatial
requirements for the travel of both of the control actuating devices.
5.7.3 If the control actuating devices are not actuated synchronously, the output signal shall be prevented and it
shall be necessary to release both control actuating devices and to re-apply both input signals.
NOTE Where two or more two-hand control devices are used to operate one machine, synchronous actuation is required
only within each two-hand control device and is not required between devices.
6 Requirements related to categories of control
6.1 Category selection
The behaviour of parts of a two-hand control device in the case of failure shall be in accordance with the selected
category of ISO 13849-1 (see Table 2).
The category of control of two-hand control devices shall not be less than the category of control of the relevant
safety related part of the machine control system (see ISO 13849-1).
Annex B describes the relationship between the types of two-hand control devices and the categories according to
ISO 13849-1.
6.2 Use of category 1
Well-tried safety components and safety principles in accordance with, at least, category 1 of ISO 13849-1 shall be
used in type I and type IIIA two-hand control devices.
NOTE In order to achieve high reliability and high availability, it is recommended that well-tried safety components and
safety principles be used in all types of two-hand control device.
6 © ISO 2002 – All rights reserved
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ISO 13851:2002(E)
6.3 Use of category 3
6.3.1 When the risk assessment indicates the requirement for single-fault safety, type II and type IIIB two-hand
control devices shall comply with category 3 (ISO 13849-1) and with 6.3.2, 6.3.3 and 6.3.4.
6.3.2 A single fault in the two-hand control shall not lead to the loss of the safety function(s).
6.3.3 The two-hand control device shall not be converted into a one-hand control device as a consequence of a
single fault.
6.3.4 An output signal shall not be generated as a consequence of a single fault.
NOTE These requirements do not mean that all faults will be detected. Consequently, the accumulation of undetected
faults may lead to the loss of the safety function and to an unintended output of the two-hand control device.
6.4 Use of category 4
6.4.1 When the risk assessment indicates the requirements for automatic monitoring, the type IIIC two-hand
control device shall comply with category 4 (ISO 13849-1), with 6.3 and with 6.4.2, 6.4.3 and 6.4.4.
6.4.2 A single fault shall be detected at or before the next operation of the safety function(s).
6.4.3 After the occurrence of a single fault, it shall not be possible to re-initiate the output signal.
6.4.4 An output signal being generated at the time of occurrence of a single fault may continue, but shall cease
when either one or both input signals are terminated. If a single fault cannot be detected, then a combination of
faults shall not lead to a loss of the safety function(s).
7 Use of programmable electronic systems
Where a programmable electronic system (PES) is used to achieve the functional characteristics of a two-hand
control device, the safety requirements of the hardware and in the software of the PES shall be validated in
accordance with the risk assessment.
Secure means shall be provided for the software and the hardware of the PES to ensure that the designed
functional characteristics cannot be tampered with.
The output signal of type IIIB and type IIIC two-hand control devices shall not be generated and transferred solely
by a single-channel PES to the machine control system.
NOTE There is still considerable development in the ways in which programmable electronic systems are being validated,
and a list of documents which provide guidance in this subject area is given in annex C.
8 Prevention of accidental actuation and of defeat
8.1 Common considerations
The control actuating devices of a two-hand control device shall be designed and arranged in such a way that the
protective effect of the two-hand control device cannot be easily defeated and that the probability of accidental
actuation is minimized, in accordance with the risk assessment for the particular application.
The use of one hand alone, the use of possible combinations of one hand and/or other parts of the body and/or the
use of simple aids which allow defeat shall all be considered, so that it shall not be possible to reach into the
danger zone during a hazardous situation. Accidental actuation (e.g. by the clothes of the operator) shall be
considered in the same way.
© ISO 2002 – All rights reserved 7
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ISO 13851:2002(E)
Simple aids can be e.g. bridges, cords or tapes. The selection of dissimilar actuating directions, covers, shapes,
etc., shall minimize the possibilities of defeat. The possibility of a two-hand control device being operated by two
persons, thus leaving two hands free, can be overcome by using synchronous actuation.
NOTE Total protection from “defeat” is not possible.
Subclauses 8.2 to 8.6 show some separate individual ways in which defeat is possible, together with some
precautionary measures for prevention. The methods of defeat that shall be considered will depend upon the
design of the two-hand control device, the operating conditions, the method of attachment and positioning of the
two-hand control device and the specified safety distance requirements, etc.
Subclause 8.7 shows some ways of preventing accidental actuation.
The precautionary measures listed may be required singly or in combination to meet this International Standard.
The test procedures which shall be applied to the most common types of design are set out in 10.5. For other
designs of two-hand control device, these test procedures may or may not be applicable. In these cases, a hazard
analysis and an assessment of the risk of the possible use and/or misuse of that design of two-hand control device
shall be carried out and appropriate measures shall be taken to comply with this International Standard.
8.2 Prevention of defeat using one hand
Measures to prevent defeat by using one hand shall be provided.
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13851
Première édition
2002-03-15
Sécurité des machines — Dispositifs de
commande bimanuelle — Aspects
fonctionnels et principes de conception
Safety of machinery — Two-hand control devices — Functional aspects
and design principles
Numéro de référence
ISO 13851:2002(F)
©
ISO 2002
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ISO 13851:2002(F)
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Imprimé en Suisse
ii © ISO 2002 – Tous droits réservés
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ISO 13851:2002(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions.2
4 Types de dispositifs de commande bimanuelle et leur choix .4
5 Caractéristiques des fonctions de sécurité.4
5.1 Usage des deux mains (manœuvre simultanée) .4
5.2 Relation entre signaux d'entrée et signal de sortie .5
5.3 Interruption du signal de sortie.5
5.4 Prévention d’une manœuvre accidentelle .5
5.5 Prévention de la fraude.5
5.6 Réinitialisation du signal de sortie .5
5.7 Manœuvre synchrone .5
6 Exigences relatives aux catégories de commande.6
6.1 Sélection des catégories.6
6.2 Utilisation de la catégorie 1 .6
6.3 Utilisation de la catégorie 3 .7
6.4 Utilisation de la catégorie 4 .7
7 Utilisation de systèmes électroniques programmables.7
8 Prévention de la manœuvre accidentelle et de la fraude .7
8.1 Considération commune.7
8.2 Prévention de la fraude avec une seule main.8
8.3 Prévention de la fraude avec une main et le coude du même bras .8
8.4 Prévention de la fraude avec un ou les avant-bras ou un ou les coudes.8
8.5 Prévention de la fraude avec une main et toute autre partie du corps (par exemple le genou, la
hanche) .9
8.6 Prévention de la fraude par blocage d'un organe de service .9
8.7 Manœuvre accidentelle.9
9 Prescriptions générales.10
9.1 Prescriptions ergonomiques.10
9.2 Conditions de fonctionnement, influences de l'environnement.10
9.3 Boîtiers.10
9.4 Choix, conception et installation des organes de service .10
9.5 Prévention de la génération de signaux de sortie intempestifs sous l’effet de forces
d'accélération.11
9.6 Mise en marche intempestive des machines mobiles et portatives tenues à la main .11
9.7 Dispositifs de commande bimanuelle mobiles .11
9.8 Distance de sécurité.11
10 Vérification .12
10.1 Exigences générales pour la vérification.12
10.2 Examen visuel.13
10.3 Contrôle des performances.13
10.4 Mesures .14
10.5 Protection contre la fraude.14
11 Marquage.14
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ISO 13851:2002(F)
12 Information pour l'installation, l'utilisation et la maintenance.15
12.1 Fourniture de l'information.15
12.2 Instructions d'installation .15
12.3 Instructions d'utilisation .15
12.4 Instructions de maintenance .16
Annex A (normative) Méthodes d'essais concernant la prévention de la fraude.17
Annex B (informative) Utilisation des catégories (selon l’ISO 13849-1) dans les différents types de
dispositifs de commande bimanuelle.22
Annex C (informative) Rapport entre les Normes Internationales cités dans l’article 2 et les Normes
européennes correspondantes .23
Bibliographie .24
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ISO 13851:2002(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l'objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 13851 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 199, Sécurité des machines.
L’annexe A constitue un élément normatif de la présente Norme internationale. Les annexes B et C sont données
uniquement à titre d’information.
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ISO 13851:2002(F)
Introduction
Un dispositif de commande bimanuelle est un dispositif de protection (composant de sécurité). Il constitue une
mesure de protection pour l'opérateur contre l'atteinte des zones dangereuses, durant des situations dangereuses,
en plaçant les organes de service dans une position particulière. Pour les machines tenues à la main, il convient de
prendre en compte le fait que la zone dangereuse n'est pas fixe.
Le choix d'un dispositif de commande bimanuelle comme dispositif de protection approprié dépend de
l'appréciation du risque effectuée par les concepteurs, les normalisateurs et d'autres personnes, conformément à
l’ISO/TR 12100-1 et à l’ISO 14121.
La définition d'un dispositif de commande bimanuelle est donnée en 3.1 et prend le pas sur la définition donnée de
l’ISO/TR 12100-1:1992, 3.23.4.
Dans certaines installations, des dispositifs de validation (voir l’ISO/TR 12100-1:1992, 3.23.2) et/ou des dispositifs
de commande nécessitant une action maintenue (voir l’ISO/TR 12100-1:1992, 3.23.3) peuvent répondre à la
définition d'un dispositif de commande bimanuelle selon la présente Norme internationale. De plus, certains
dispositifs de commande spéciaux — tels que les pendants d'apprentissage pour robots et les commandes de
grues — exigent l'usage des deux mains et peuvent répondre à la définition d'un dispositif de commande
bimanuelle selon la présente Norme internationale.
La présente Norme internationale a été préparée en vue d’être une norme harmonisée au sens de la Directive
Machines de l’Union européenne et des réglementations de l’Association européenne de libre échange (AELE) qui
y sont associées. La présente Norme internationale est basée sur l’EN 574:1996, publiée par le Comité européen
de normalisation (CEN).
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NORME INTERNATIONALE ISO 13851:2002(F)
Sécurité des machines — Dispositifs de commande bimanuelle —
Aspects fonctionnels et principes de conception
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les prescriptions de sécurité d'un dispositif de commande bimanuelle et
l’interdépendance du signal de sortie des signaux d’entrée.
La présente Norme internationale décrit les principales caractéristiques des dispositifs de commande bimanuelle
permettant d’assurer la sécurité, et établit des combinaisons de caractéristiques fonctionnelles pour trois types. Elle
ne s'applique pas aux dispositifs destinés à être utilisés comme dispositifs de validation, comme dispositifs de
commande nécessitant une action maintenue, ou comme dispositifs de commande spéciaux.
La présente Norme internationale ne spécifie pas avec quelles machines les dispositifs de commande bimanuelle
doivent être utilisés. Elle ne spécifie pas non plus quels types de dispositif de commande bimanuelle doivent être
utilisés. Enfin, elle ne spécifie pas la distance entre le dispositif de commande bimanuelle et la zone dangereuse
(voir 9.8).
La présente Norme internationale énonce des prescriptions et des conseils sur la conception et le choix basé sur
l'appréciation du risque de dispositifs de commande bimanuelle y compris leur évaluation, la prévention de la
fraude et des défauts. Elle énonce aussi des prescriptions et des conseils pour les dispositifs de commande
bimanuelle comprenant un système électronique programmable (voir article 7).
La présente Norme internationale s'applique à tous les dispositifs de commande bimanuelle, indépendamment de
l'énergie utilisée, y compris:
les dispositifs de commande bimanuelle intégrés ou non à une machine;
les dispositifs de commande bimanuelle en un ou plusieurs éléments séparés.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO/TR 12100-1:1992, Sécurité des machines ― Notions fondamentales, principes généraux de conception ―
Partie 1: Terminologie de base, méthodologie
ISO/TR 12100-2:1992, Sécurité des machines ― Notions fondamentales, principes généraux de conception ―
Partie 2: Principes et spécifications techniques
ISO 13849-1:1999, Sécurité des machines ― Parties des systèmes de commande relatives à la sécurité ―
Partie 1: Principes généraux de conception
© ISO 2002 – Tous droits réservés 1
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ISO 13851:2002(F)
ISO 13855:2002, Sécurité des machines ― Positionnement des dispositifs de protection par rapport à la vitesse
d’approche des parties du corps
ISO 14121, Sécurité des machines ― Principes pour l’appréciation du risque
CEI 60204-1:1997, Sécurité des machines ― Équipement électrique des machines ― Partie 1: Règles générales
EN 894-3, Sécurité des machines ― Principes ergonomiques pour la conception des dispositifs de signalisation et
de commande ― Partie 3: Organes de commande
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
dispositif de commande bimanuelle
dispositif qui exige une manœuvre au moins simultanée à l'aide des deux mains pour déclencher et entretenir, tant
qu'une situation dangereuse existe, tout fonctionnement d'une machine, constituant ainsi une mesure de protection
seulement pour la personne qui l'actionne
Voir Figure 1.
Légende
1 Signal d'entrée 5 Générateur(s) de signal
2 Dispositif de commande bimanuelle 6 Signal de sortie
3 Organe de service 7 Bloc logique
4 Convertisseur(s) de signal
Figure 1 — Représentation schématique d'un dispositif de commande bimanuelle
3.2
signal d’entrée
signal extérieur appliqué manuellement sur un organe de service
Voir Figure 1.
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ISO 13851:2002(F)
3.3
organe de service
élément du dispositif de commande bimanuelle qui détecte un signal d'entrée émis par une main et le transmet à
un convertisseur de signal
Voir Figure 1.
3.4
manœuvre simultanée
manœuvre maintenue des deux organes de service pendant la même période de temps, quel que soit le délai
entre le début d'un signal d'entrée et le début de l'autre
Voir Figure 2.
NOTE En anglais, les mots «concurrent» et «simultaneous» sont souvent utilisés comme synonymes (voir par exemple la
CEI 60204-1:1997, 9.2.5.7).
3.5
manœuvre synchrone
cas particulier de manœuvre simultanée où le délai entre le début du premier signal d'entrée et le début du second
est inférieur ou égal à 0,5 s
Voir Figure 3.
3.6
convertisseur de signal
élément du dispositif de commande bimanuelle qui reçoit un signal d'entrée d'un organe de service et transmet
et/ou adapte ce signal sous une forme recevable par le générateur de signal
Voir Figure 1.
3.7
générateur de signal
partie du dispositif de commande bimanuelle qui génère le signal de sortie résultant des deux signaux d'entrée
Voir Figure 1.
3.8
signal de sortie
signal engendré par le dispositif de commande bimanuelle pour être envoyé vers la machine à commander et qui
est basé sur une seule paire de signaux d'entrée
Voir Figure 1.
3.9
temps de réponse
intervalle de temps entre le relâchement d'un organe de service et l'interruption du signal de sortie
Voir aussi 9.8.
3.10
dispositif de commande bimanuelle mobile
dispositif qui peut être déplacé et utilisé en plus d'un endroit susceptible d'être défini par rapport à la zone
dangereuse de la machine qu'il commande
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ISO 13851:2002(F)
4 Types de dispositifs de commande bimanuelle et leur choix
Le Tableau 1 définit trois types de dispositifs de commande bimanuelle. Il établit les caractéristiques fonctionnelles
et les mesures minimales pour la sécurité de chacun des types de dispositifs de commande bimanuelle prévus par
la présente Norme internationale. Tous les dispositifs de commande bimanuelle doivent être conformes à
l’ISO/TR 12100 et à la CEI 60204-1.
Tableau 1 — Liste des types de dispositifs de commande bimanuelle
et des exigences minimales de sécurité
Types
Exigences Paragraphe
I II III
A B C
Usage des deux mains (manœuvre simultanée) 5.1 X X X X X
Relation entre signaux d'entrée et signaux de sortie 5.2 X X X X X
Interruption du signal de sortie 5.3 X X X X X
Prévention d'une manœuvre accidentelle 5.4 X X X X X
Protection contre la fraude 5.5 X X X X X
a
Réinitialisation du signal de sortie 5.6 X X X X
Manœuvre synchrone 5.7 X X X
Utilisation de la catégorie 1 (ISO 13849-1) 6.2 X X
Utilisation de la catégorie 3 (ISO 13849-1) 6.3 X X
Utilisation de la catégorie 4 (ISO 13849-1) 6.4 X
a
Pour le choix du type I voir 8.6.
Le choix et la conception d'un type (voir Tableau 1) de dispositif de commande bimanuelle dépend:
du (des) risque(s) présent(s);
de l'appréciation du risque;
de l'expérience dans l'usage de la technologie;
d'autres facteurs qui doivent être spécifiés pour chaque application [par exemple la prévention d’une
manœuvre accidentelle et de la fraude (voir 8), d’autres conditions (voir ISO/TR 12100-2:1992, article 3)].
NOTE Des indications sur l'appréciation du risque se trouvent dans l’ISO/TR 12100-1 et l’ISO 14121.
5 Caractéristiques des fonctions de sécurité
Les caractéristiques des fonctions de sécurité décrites de 5.1 à 5.7 doivent être incluses dans les dispositifs de
commande bimanuelle conformément au Tableau 1.
5.1 Usage des deux mains (manœuvre simultanée)
Le dispositif de commande bimanuelle doit être conçu de telle manière que l'opérateur ait à faire usage de ses
deux mains pendant la même période de temps, en gardant une main sur chaque organe de service, pour
actionner le dispositif de commande bimanuelle; c'est la manœuvre simultanée, qui est indépendante du délai
entre l'initiation de chacun des deux signaux d'entrée (voir Figure 2).
4 © ISO 2002 – Tous droits réservés
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ISO 13851:2002(F)
Légende
1 Première main 5 Fin des signaux d’entrée
2 Deuxième main 6 Délai indéfini, manœuvre simultanée
3 Début du premier signal d’entrée 7 Temps de manœuvre simultanée
4 Début du deuxième signal d’entrée
Figure 2 — Signaux d'entrée d'une manœuvre simultanée
5.2 Relation entre signaux d'entrée et signal de sortie
Les signaux d'entrée appliqués à chacun des deux organes de service doivent ensemble initier et maintenir le
signal de sortie du dispositif de commande bimanuelle seulement tant que les deux signaux d'entrée sont
appliqués. Les caractéristiques du signal de sortie (par exemple, nombre de voies, impulsions, forme) peuvent
varier en fonction des exigences de conception dans chaque cas. Ce signal doit toujours être considéré, et identifié
comme un signal de sortie unique par le circuit de commande de la machine.
5.3 Interruption du signal de sortie
Le relâchement d'un ou des deux organes de service doit initier l'interruption du signal de sortie.
5.4 Prévention d’une manœuvre accidentelle
La probabilité de manœuvre accidentelle des organes de service doit être réduite à un minimum (voir articles 8
et 9).
5.5 Prévention de la fraude
La protection offerte par le dispositif de commande bimanuelle ne doit pas être facile à «frauder» (voir articles 8
et 9).
5.6 Réinitialisation du signal de sortie
La réinitialisation du signal de sortie ne doit être possible qu'après relâchement des deux organes de service.
5.7 Manœuvre synchrone
5.7.1 Un signal de sortie ne doit être engendré que lorsque les deux organes de service sont manœuvrés dans
un délai inférieur ou égal à 0,5 s (voir Figure 3).
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ISO 13851:2002(F)
Légende
1 Première main 5 Fin des signaux d’entrée
2 Deuxième main 6 Délai u 0,5 s, manœuvre synchrone
3 Début du premier signal d’entrée
7 Temps de manœuvre simultanée
4 Début du deuxème signal d’entrée
Figure 3 — Signaux d'entrée d'une manœuvre synchrone
5.7.2 Les dispositifs de commande bimanuelle mécaniques ne doivent engendrer un signal de sortie que si la
course des deux organes de service respecte des exigences spatiales particulières.
5.7.3 Si les deux organes de service ne sont pas manœuvrés de façon synchrone, le signal de sortie ne doit pas
être émis et il doit alors être nécessaire de relâcher les deux organes de service et de réitérer les deux signaux
d'entrée.
NOTE Dans le cas où deux ou plusieurs dispositifs de commande bimanuelle seraient utilisés pour faire fonctionner une
machine, la manœuvre synchrone est requise seulement à l'intérieur de chaque dispositif de commande bimanuelle, mais pas
entre ces dispositifs.
6 Exigences relatives aux catégories de commande
6.1 Sélection des catégories
Le comportement en cas de défaut des différentes parties d'un dispositif de commande bimanuelle doit être
conforme à la catégorie selon l’ISO 13849-1 sélectionnée (voir Tableau 2).
La catégorie du dispositif de commande bimanuelle ne doit pas être inférieure à la catégorie de la partie relative à
la sécurité qui lui correspond dans le système de commande de la machine, (voir ISO 13849-1).
L'annexe B décrit la relation entre les types de dispositifs de commande bimanuelle et les catégories selon
l’ISO 13849-1.
6.2 Utilisation de la catégorie 1
Des composants et des principes de sécurité éprouvés conformes, au moins, à la catégorie 1 de l’ISO 13849-1
doivent être utilisés pour les types I et IIIA de dispositifs de commande bimanuelle.
NOTE Pour assurer un haut niveau de fiabilité et de disponibilité, il est recommandé que des composants et des principes
de sécurité éprouvés soient utilisés pour tous les types de dispositifs de commande bimanuelle.
6 © ISO 2002 – Tous droits réservés
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ISO 13851:2002(F)
6.3 Utilisation de la catégorie 3
6.3.1 Lorsque l'appréciation du risque conduit à exiger la sécurité en cas de défaut unique, les dispositifs de
commande bimanuelle de types II et IIIB doivent être conformes à la catégorie 3 de l’ISO 13849-1, et à 6.3.2, 6.3.3
et 6.3.4.
6.3.2 Un défaut unique dans un dispositif de commande bimanuelle ne doit pas entraîner la perte de la fonction
de sécurité.
6.3.3 Le dispositif de commande bimanuelle ne doit pas se transformer en dispositif de commande à une seule
main à la suite d'un défaut unique.
6.3.4 Un signal de sortie ne doit pas être généré comme conséquence d'un défaut unique.
NOTE Ces exigences ne signifient pas que tous les défauts seront détectés. En conséquence, l'accumulation de défauts
non détectés peut entraîner la perte de la fonction de sécurité et un signal de sortie intempestif du dispositif de commande
bimanuelle.
6.4 Utilisation de la catégorie 4
6.4.1 Lorsque l'appréciation du risque conduit à exiger une autosurveillance, les dispositifs de commande
bimanuelle de type IIIC doivent être conformes à la catégorie 4 de l’ISO 13849-1 et à 6.3, 6.4.2, 6.4.3 et 6.4.4.
6.4.2 Le défaut unique doit être détecté lors, ou avant, le prochain appel à la fonction de sécurité.
6.4.3 Après l'occurrence d'un défaut, il ne doit pas être possible d'initier un nouveau signal de sortie.
6.4.4 Un signal de sortie en cours au moment de l'apparition d'un défaut peut être maintenu, mais doit
s'interrompre dès que l'un des signaux d'entrée ou les deux sont interrompus. Si un défaut unique n'est pas
détectable, une combinaison de défauts ne doit pas conduire à la perte de la fonction de sécurité.
7 Utilisation de systèmes électroniques programmables
Lorsqu'un système électronique programmable (PES) est utilisé pour réaliser les caractéristiques fonctionnelles du
dispositif de commande bimanuelle, les spécifications de la sécurité des parties matérielle et logicielle du PES
doivent être validées conformément à l'appréciation du risque.
Des moyens de protection doivent être prévus au niveau des parties logicielle et matérielle du PES pour garantir la
non-altération des caractéristiques fonctionnelles prévues.
Le signal de sortie des dispositifs de commande bimanuelle de types IIIB et IIIC ne doit pas être généré et transmis
uniquement par un PES à canal unique au système de commande de la machine.
NOTE De nombreux travaux sont en cours sur l’évaluation des systèmes électroniques programmables; une liste de
documents portant sur ce sujet est fournie en annexe C.
8 Prévention de la manœuvre accidentelle et de la fraude
8.1 Considération commune
Les organes de service d'un dispositif de commande bimanuelle doivent être conçus et disposés de manière qu'il
soit difficile de «frauder» la protection offerte par le dispositif de commande bimanuelle et que l
...
Questions, Comments and Discussion
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