V sodobnih industrijskih procesih, ki temeljijo na avtomatizaciji proizvodnje, ob delovnih strojih in opremi obstajajo področja, ki so potencialno nevarna za pojav poškodb ljudi. Vsako poseganje v nevarno področje stroja lahko povzroči poškodbo posluževalca. Za omejitev in preprečitev nevarnih tveganj in poškodb zaposlenih, je predpisana uporaba ustrezne varnostne opreme, ki v primeru pojava resne nevarnosti, ustavi delovanje stroja in s tem prepreči poškodbo tako oseb, kot materiala.
V podjetju FBS ELEKTRONIK d.o.o., v sklopu programa rešitev za področje industrijske varnosti, nudimo tudi varnostne komponente italijanskega proizvajalca GREIN. Te zajemajo različne varnostne elemente za varovanja človeka pri delu s potencialno nevarnimi stroji, kot so elektro-optični brezdotični elementi – varnostne svetlobne zavese in mehanski izklopni elementi (varnostni robovi, preproge in odbijači), ki po potrebi izvedejo izklop potencialno nevarnega gibanja strojev preko ustreznih varnostnih modulov.
GREIN predstavlja na trgu svoje rešitve za področje varovanja v industriji, kot so:
- varnostne svetlobne zavese EFESTO in KEEPER,
- varnostni robovi za varovanje nevarnih preščipnih con,
- pohodne ali prevozne varnostne preproge,
- varnostni odbijači (ob pritisku-naletu ustavijo vozilo, stroj),
- varnostni moduli za priklop varnostnih elementov in izklop delovanja naprav.
V tokratnem članku se bomo osredotočili na program varnostnih svetlobnih zaves.
Varnostne svetlobne zavese EFESTO – za stiskalnice, izsekovalne stroje,…
EFESTO je linija varnostnih svetlobnih zaves varnostne kategorije 4 (SIL3), za varovanje človeka na potencialno nevarnih delovnih mestih v industriji. Te so večžarkovni optoelektrični senzorski elementi različnih ločljivosti zaznavanja objektov, ki se pojavijo v detekcijskem polju med obema letvama svetlobne zavese.
Svetlobne zavese, glede na svojo funkcijo in ločljivost, zaznavajo prehod prstov, dlani, roke in/ali telesa pri morebitnem posegu v nevarno področje stroja. Zavesa je sestavljena iz para oddajne letve, ki oddaja infrardečo svetlobo in sprejemne letve, ki to sprejema. V primeru prekinitve katerega od optičnih žarkov, vzpostavljenih med oddajnimi in sprejemnimi optičnimi elementi obeh letev, se izključi varnostni izhod sprejemne letve ter preko varnostnega modula ali varnostnega krmilnika, na katerega je ta spojena, izključi oziroma zaustavi pogon, ki izvaja potencialno nevarno gibanje.
Varnostne zavese za zaznavanje prstov se največkrat uporabljajo na mestih, kjer delavec poslužuje stroj (vstavljanje materiala v kalup, stroj, pozicioniranje na pravo mesto,..), pri robotih, kjer so hitrosti gibanja visoke in želimo hiter odziv zavese in ustavitev robota, pri prebijalnih in krivilnih strojih, stiskalnicah, CNC stružnicah, žagah, mlinih, mešalcih, tiskarskih rezalnih strojih, skratka povsod, kjer zaradi poseganja v nevarno področje gre za veliko nevarnost poškodbe prstov in dlani, ali pa je oddaljenost operaterja in s tem tudi varovalnega polja svetlobne zavese od točke oziroma cone, kjer lahko pride do poškodbe, relativno majhna, zaradi česar je za pravočasno zaustavitev nevarnega giba nujno, da svetlobna zavesa zanesljivo reagira že, ko v njeno polje zaidejo prsti.
Varnostni element mora ob prekinitvi optičnega žarka v najkrajšem možnem času (praviloma do nekaj deset milisekund) povzročiti izklop varnostnega izhoda svetlobne zavese (največkrat 2 x PNP izhod) in s tem aktivirati elekromehanski varnostni modul za dosego izklopa naprave. Svetlobno zaveso z varnostnima OSSD izhodoma lahko namesto na samostojni elektromehanski varnostni modul, priključimo tudi na napredne varnostne sisteme, kot je varnostni krmilnik, na katerega so priključeni vsi varnostni elementi. Varnostni izhodi krmilnika se aktivirajo glede na vhodne signale posameznih varnostnih elementov, priključenih na njegove vhode.
Za zaznavanje roke/dlani se uporabljajo varnostne svetlobne zavese z resolucijo 30 mm (razmik med žarki svetlobnega polja zavese, oziroma najmanjši premer objekta, ki zanesljivo povzroči prekinitev optičnih žarkov in izklop zavese). To pomeni, da ob posegu v nevarno območje z roko prekinemo vsaj en žarek in s tem povzročimo izklop naprave. Takšna resolucija se uporablja za varovanje oseb tam, kjer za pravočasno zaustavitev nevarnega gibanja, preden človek s katerimkoli delom telesa doseže potencialno nevarno točko zadostuje, če svetlobna zavesa zanesljivo zazna objekt premera 30 mm ali več (n.p.r. roko). Primere takšne uporabe srečamo pri dostopu v delovna območja robotov ali drugih strojev, pri stiskalnicah, kjer je svetlobna zavesa lahko postavljena dovolj daleč od preščipne cone, strojih s počasnejšimi gibi, dostopu do navijalnih valjev v tiskarski industriji, spajalnih stroji za lepljenje lesnih elementov, dvižnih ploščadih in podobno.
Varnostne svetlobne zavese KEEPER z MUTING funkcijo
KEEPER je linija varnostnih svetlobnih zaves varnostne kategorije 4 (SIL3), za varovanje oseb na nevarnih mestih transportnih in pakirnih linij. Ob prehodu materiala skozi optično polje svetlobne zavese, ki varuje dostop ljudi do nevarnih con delovnih strojev, se s prekinitvijo optičnih žarkov dodatnih optičnih svetlobnih zapor začasno premosti izklop svetlobne zavese in tako omogoči nemoten prehod materiala. Pri tem se stanje začasno neaktivne svetlobne zavese (muting funkcija) signalizira z vklopom opozorilne rumene luči na vrhu letve svetlobne zavese. Posebnost te serije je vgradnja MUTING senzorjev v vodoravni letvi, ki preprečuje premik optičnih senzorjev in s tem neželeno prekinitev njihovih optičnih žarkov na mestih, kjer so prisotne vibracije. Serija ima možnost prilagoditve vgrajenih muting senzorjev z nastavitvijo višine zaznavanja (pomik vodoravne letve gor/dol), odvisno od dimenzije palet oziroma transportiranega materiala.
Delovanje varnostne svetlobne zavese, reakcijski čas in čas zaustavitve stroja
Varnostno svetlobno zaveso moramo montirati vsaj na predpisani minimalni razdalji od potencialno nevarnega dela stroja, ki ji pravimo minimalna varnostna razdalja. To razdaljo izračunamo na podlagi formul, predvidnih za posamezne primere aplikacij in odvisnih od različnih dejavnikov kot so: resolucija svetlobne zavese, način njene postavitve, odzivni čas varnostnega sistema, čas zaustavitve nevarnega gibanja, možnosti poseganja proti nevarnemu mestu pod, nad ali okoli svetlobne zavese in podobno.
Načelni princip izračuna minimalne varnostne razdalje od nevarne točke stroja, na kateri smemo postaviti svetlobo zaveso je takšen, da oseba, ob predpisani hitrosti gibanja skozi zaščitno polje svetlobne zavese proti nevarni točki, do nevarne točke z nobenim delom telesa ne pride, preden se nevarno gibanje ustavi.
Ko torej oseba z delom telesa prekine optične žarke svetlobne zavese, ta po preteku svojega reakcijskega časa prekine svoj varnostni izhod, kar povzroči izklop delovnih kontaktov varnostnega modula. Tudi ta izklop se zgodi v okviru trajanja reakcijskega časa varnostnega modula. Opisani potek pa je šele začetek zaustavljanja nevarnega gibanja stroja. Ko varnostni modul (ali varnostni krmilnik) sproži proces zaustavljanja nevarnega gibanja oziroma, ko stroj prejme inštrukcijo za zaustavitev, je potreben določen čas, da krmilje stroja izvede zaustavljanje nevarnega giba (n.p.r. z izklopom pogona in aktivacijo zavore). Ta čas, imenovan zaustavitveni čas stroja, praviloma predstavlja večji del trajanja procesa zaustavitve stroja, od trenutka posega v polje svetlobne zavese, do ustavitve gibanja. Če v praksi reakcijski čas varnostne verige (skupni reakcijski čas varnostnih komponent), odvisno od izvedbe svetlobne zavese in varnostnega modula znaša tipično do nekaj deset milisekund, reakcijski čas večjih strojev, kot je na primer hidravlična stiskalnica, tipično lahko znaša 100 – 300 ms ali tudi več.
Zaustavitveni čas stroja je pogosto neznan, saj se, tudi v primeru, ko je podan v tehnični dokumentaciji stroja, s časom spreminja. Poleg reakcijskega časa krmilja stroja je namreč odvisen od trenutnega stanja mehanskih delov stroja, kot na primer od trenutne obrabe in s tem hitrosti ustavljanja zavore, teže trenutno uporabljanega orodja, stanja obrabe hidravličnega sistema in podobno. Ker pa je zaustavitveni čas stroja eden od nujnih podatkov za izračun minimalne potrebne oddaljenosti varnostne svetlobne zavese od nevarne točke stroja, brez njegovega poznavanja ni mogoče določiti, na kateri oddaljenosti od stroja moramo zaveso montirati. To pa je, za dosego varnostne odobritve stroja, nujno postaviti skladno z veljavnimi varnostnimi predpisi.
Meritev zaustavitvenega časa strojev in naprav
Za potrebe ugotavljanja ustreznosti namestitve varnostnih elementov in s tem priprave podlage za varnostno odobritev strojev v podjetju EBS ELEKTRONIK nudimo izvedbo meritev zaustavitvenega časa strojev in naprav. Meritve izvajamo z uporabo namenske merilne opreme in ustrezno usposobljenim kadrom. Določanje zaustavitvenega časa stroja je potrebno izvesti ob načrtovanju varnostnega sistema, da se varnostni elementi lahko pravilno namestijo, kot tudi rednem obdobju (tipično enkrat letno), za potrebe preverjanja ali varnostni sistem, ob obrabi zaradi redne uporabe, še deluje v okviru predpisanih varnostnih omejitev.
Pravilna montaža varnostne svetlobne zavese
Za ustrezno, zanesljivo in varno izvedbo varovanja, je varnostno svetlobno zaveso potrebno namestiti tako, da minimiziramo možnost nastanka poškodbe. Poleg preprečevanja možnosti poseganja do nevarne točke pod, nad ali okoli svetlobne zavese, je n.p.r. potrebno onemogočiti tudi možnost, da bi se posluževalec stroja lahko nahajal med svetlobno zaveso z neprekinjenim optičnim poljem in nevarnim območjem stroja. Spodnja slika prikazuje nekaj različnih praktičnih primerov namestitve letev svetlobne zavese tako, da so optični žarki svetlobne zavese ob poseganju posluževalca v stroj vedno prekinjeni in s tem izvedba nevarnega gibanja stroja onemogočena. V vsakem primeru pa izvedbe spodaj prikazanih načinov montaže svetlobne zavese ni dopustno prosto izbirati, brez izračuna potrebne minimalne varnostne oddaljenosti zavese od stroja.
Delovni režim stroja v povezavi z varnostno svetlobno zaveso
Odvisno od dopustnosti izvedbe v primeru posamezne aplikacije je mogoče izbirati med naslednjima režimoma delovanja stroja:
- Avtomatski zagon stroja: posluževalec s posegom v stroj prekine žarke optičnega polja svetlobne zavese, kar onemogoči delovanje stroja med procesom posluževanja. Ob odmiku delavca iz polja svetlobne zavese se njeno optično polje ponovno vzpostavi, nov delovni cikel stroja pa se samodejno začne izvajati.
- Ročni zagon stroja: po odmiku posluževalca iz optičnega polja svetlobne zavese se novi delovni cikel stroja ne začne izvajati avtomatično, ampak mora posluževalec, za izvedbo naslednje delovne operacije stroja, pritisniti tipko za ponovni zagon.
Pri varnostnih svetlobnih zavesah GREIN lahko izbirate med izvedbami z naslednjimi funkcijami:
- osnovne funkcije (ročni / avtomatski reset)
- napredne funkcije (EDM, muting, blanking, kaskadna izvedba)
Posebne izvedbe mehanske zaščite varnostnih zaves Efesto
Za procese, pri katerih se izvaja čiščenje opreme s pranjem (največkrat z visokotlačnimi čistilci), kot se pogosto dogaja v mlekarski, prehrambeni, farmacevtski in kemični industriji, je za namen zagotavljanja ustrezne funkcionalnosti svetlobne zavese njeni optični letvi potrebno ustrezno zaščititi ali uporabiti izvedbe s primerno IP zaščito ohišja. V primeru vgradnje letev zavese v zaščitno ohišje se uporabljajo ustrezna transparentna ohišja s primernimi tesnilnimi elementi. Ta preprečujejo vdor čistilne tekočine do svetlobne zavese in zagotavljajo njeno zanesljivo delovanje tudi v mokrem okolju.
Obstajajo tudi izvedbe prozornih tesnilnih ohišij za uporabo v zunanjih aplikacijah, vse do temperature -15°C. Tak sistem ima vgrajeno grelno folijo, ki preprečuje kondenzacijo vlage in zameglitev prozornih delov v notranjosti zaščitnega ohišja. Takšna rešitev je primerna tudi za uporabo v hladilnicah in na delovnih mestih kjer prihaja do večjih temperaturnih nihanj ter s tem do možnosti rošenja.
Primeri uporabe varnostnih svetlobnih zaves
Varnostne svetlobne zavese uporabljamo za varovanje ljudi pri delu s potencialno nevarnimi stroji, kot so:
- Stiskalnice
- Rezalni stroji
- Sekalni stroji
- CNC obdelovalni centri
- Roboti (varovanje dostopa v delovno področje)
- Avtomatizirane proizvodne linije
- Stroji za brizganje plastike
- Različni obdelovalni stroji (žage v lesni industriji, stroji v keramični industriji)
Prednost svetlobnih zaves GREIN je tudi kratek dobavni rok. V primeru nujne potrebe znaša čas izdelave pri proizvajalcu 3 delovne dni, čas do odpreme kupcu pa 5 delovnih dni po prejemu naročila.
Poleg varnostnih komponent nudi podjetje GREIN tudi rešitve za področje avtomatizacije proizvodnih procesov kot so:
- kontaktni robovi za stikalne funkcije na daljših linijah npr. vklop luči na hodnikih, vklop stikala na liniji (elementi so zaščiteni pred vlago, prahom, dobavljivi v različnih barvah),
- procesne svetlobne zavese družine NI, s stikalnim izhodom za zaznavanje predmetov,
- procesne svetlobne zavese družine NS, za merjenje dimenzij objektov (višina/širina/globina).
Preprostost komponent z vidika vgradnje prinaša tako časovni, kot posledično finančni prihranek. V primeru zastojev proizvodnih procesov je možnost hitre odprave okvar ključnega pomena.
Več informacij o izdelkih proizvajalca GREIN za področje industrijske varnosti in avtomatizacije proizvodnje lahko pričakujete v naslednji številki revije Svet mehatronike.
V podjetju FBS elektronik d.o.o. nudimo za uporabo v vseh vrstah avtomatiziranih proizvodnih procesov tudi senzorje naše lastne proizvodnje (induktivna, kapacitivna, magnetna stikala in temperaturna tipala), s stalne zaloge v našem skladišču v Velenju.
Za hiter in enostaven nakup z nekaj kliki obiščite našo spletno trgovino: www.fbselektronik.com/trgovina
Za pomoč pri izboru varnostnih komponent nas lahko kontaktirate po e pošti, na naslov peter.meh@fbselektronik.com, info@fbselektronik.com ali nas pokličite telefonsko, na številko 03/89-83-702.
Informacije: FBS elektronik d.o.o., Peter Meh, oddelek tehničnega svetovanja
