V industrijskih procesih srečujemo različne stroje in naprave, pri katerih je potrebno poskrbeti za ustrezno varovanje ljudi pred poškodbami, ki jih ta oprema lahko povzroči. Odvisno od posamezne aplikacije je potrebno poskrbeti za zagotovitev varnosti, bodisi pri poseganju v same naprave, ali na določeni oddaljenosti, v okolici potencialno nevarne opreme, kot so roboti, stiskalnice, stružnice, rezalni in krivilni stroji in podobno.
V okviru programa rešitev za zagotavljanje varnosti v industriji, nudimo tudi varnostne komponente italijanskega proizvajalca GREIN. Poleg varnostnih svetlobnih zaves, ki smo jih predstavili v eni izmed od prejšnjih izdaj revije Svet mehatronike, podjetje GREIN izdeluje tudi mehanske varnostne stikalne elemente, kot so varnostne preproge, robovi in odbijači. Vse navedene komponente so, ob varnostnih izvedbah, na voljo tudi kot komponente za avtomatizacijo, brez varnostne funkcije, za namen detekcije, štetje objektov, pozicioniranje, krmiljenje procesov in podobno.
Varnostni program GREIN, od mehanskih krmilnih elementov do varnostnih svetlobnih zaves
V tokratnem članku bomo predstavili varnostne mehanske stikalne elemente: varnostne preproge, odbijače in robove, dotaknili pa se bomo tudi izvedbe teh komponent brez varnostne funkcije, za druge namene avtomatizacije proizvodnih procesov.
Stikalne preproge
Delovanje
Ob obremenitvi pohodne površine preproga zazna prisotnost človeka ali drugega objekta preko aktiviranja mehanskih stikalnih elementov, ki v primeru varnostne izvedbe aktivirajo pripadajoči varnostni modul, preko katerega se sproži zaustavitev gibanja potencialno nevarne naprave. V primeru klasične izvedbe stikalni izhod uporabimo neposredno za krmiljenje želenih procesov zaznavanja prisotnosti, signalizacije, štetja in podobno.
Prikaz aktiviranja stikalnih elementov v stikalni preprogi ob obremenitvi
Zgradba
Preproge so pohodni ali prevozni talni elementi izdelani iz dveh, po obodu spojenih plasti iz vinilne smole s karbonskimi dodatki, ki zagotavljajo višjo stopnjo odpornost proti obrabi. Med tema slojema so vgrajeni mehanski stikalni elementi, ki v primeru ustrezne mehanske obremenitve sklenejo nadzorni tokokrog in tako aktivirajo varnostni modul, na katerega je priključena varnostna preproga (štirižilni priklop), oziroma uporabljene krmilne elemente v primeru klasičnih izvedb preprog, ki imajo dvožilni priklop. Stikalni elementi so v preprogi porazdeljeni vzporedno po površini tako, da zanesljivo zaznajo obremenitev na različnih predelih preproge. Plasti preproge zagotavljata zaščito stikalnih elementov stopnje IP65, torej dovolj visoko odpornost na zunanje dejavnike, kot so prisotnost vlage, olj in drugih tekočin, mineralih soli in prahu. Preproge so odporne na udarce in vibracije ter izdelane iz nevnetljivih materialov.
Varnostne preproge ustrezajo standardom varovanja po normativih EN 13856-1. V kombinaciji s krmilnim modulom PS3 lahko dosežejo varnostno kategorijo 3 / PL “e”, skladno s standardom ISO 13849-1.
Varnostna preproga
Komplet za izklop stroja: varnostna preproga in varnostni modul PS3-A5
Primer iz prakse: varovanje na nevarnem mestu pod dvigalom
Podjetje v proizvodnji plastičnih izdelkov kot surovino uporablja plastični granulat. Tega ob dostavi z vozički transportirajo do skladiščnih mest, ki so dvignjena v zgornji nivo proizvodne hale. Vozičke z granulatom na dvižnem mestu dvignejo v zgornji nivo, kjer jih transportirajo do različnih skladiščnih lokacij. Ob dvigu vozička se aktivira nadzor stanja varnostne preproge, ki varuje delavca v primeru, da stopi pod dvižno mesto. Na lokaciji dviganja in spuščanja vozičkov je nameščena varnostna preproga dimenzije 1500 x 1500 mm. V primeru, da delavec, ki v ročnem režimu delovanja s pomočjo ročnega upravljalnika upravlja dvigalo, ali katerakoli druga oseba stopi na dvižno mesto (na varnostno preprogo), se dviganje ali spuščanje vozička ustavi.
Montaža preproge pri normalnih mehanskih obremenitvah (pohodne površine)
Dodatna težava, ki se je v preteklosti pojavljala v tej konkretni aplikaciji je bila prekomerna obraba površine varnostne preproge zaradi rotacije koles vozička na mestu, na preprogi. Kolesa vozička zaradi večkratnega obračanja težkega tovora povzročijo povečane točkovne obremenitve, ki s časom povzročijo poškodbe PVC plasti preproge. V preteklosti so na varovanem mestu uporabili varnostna preprogo iz PVC materiala, brez dodatne mehanske zaščite.
Varnostna preproga z aluminijasto zaščito, za primer povečanih obremenitev
Z namenom povišanja odpornosti proti obrabi zaradi opisanih točkovnih obremenitev smo namestili izboljšano varnostno preprogo z aluminijasto zaščito. Ta prepreči prenos točkovnih obremenitev na površino preproge tako, da ne pride do poškodb vgrajenih stikalnih elementov, kot se je dogajalo v preteklosti. Ob pričakovani obremenitvi, ko posluževalec stopi na varnostno preprogo pa se obremenitev še vedno v zadostni meri prenese na stikalne elemente, da se ti sklenejo in aktivirajo varnostni modul za zaustavitev dvigala.
Uporaba varnostnih preprog za namen varovanja oseb pri posluževanju potencialno nevarnega stroja
V primeru strojev z več potencialno nevarnimi conami lahko varnostne preproge razporedimo okoli stroja in jih povežemo na skupni varnostni modul. Varnostni modul aktivira ustavitev nevarnega gibanja stroja ob aktivaciji katerekoli varnostne preproge.
Poleg uporabe stikalnih preprog v različnih industrijskih aplikacijah, tako za namene varovanja oseb v okolici potencialno nevarnih strojev in naprav, kot za detekcijo prisotnosti, štetje ali krmiljenje avtomatiziranih procesov, brez potrebe po zagotavljanju varnostne funkcije, so stikalne preproge uporabne tudi v različnih neindustrijskih aplikacijah. Tudi v teh so lahko uporabljene z namenom varovanja oseb, kot na primer v jaških dvigal (za servisne namene), pri avtomatiziranih otroških igralih in podobno, ali pa so uporabljene z namenom krmiljenja naprav, kot na primer pred tekočimi stopnicami za njihov zagon.
Svoje mesto najdejo tudi v sodobnih sredstvih javnega prevoza, kot so avtobusi in vlaki, kjer so lahko nameščene na pomičnih dostopnih ploščadih, namenjenih zagotavljanju dostopa osebam na invalidskih vozičkih.
Dvižna rampa z vgrajeno varnostno preprogo za zaznavanje oseb (npr. na invalidskem ali otroškem vozičku): dokler je preproga aktivirana/obremenjena je onemogočen njen premik in speljevanje vozila.
Stikalni robovi
Stikalni rob je praviloma daljši linearni element z gumijastim telesom, namenjen detekciji prisotnosti ob pritisku na njegovo površino. Kot v stikalnih preprogah je tudi v stikalnem robu vgrajen linearni mehanski stikalni element, ki pa je v varnostnem robu za razliko od preprog le en. Izdelan je lahko v varnostni izvedbi, s štirižilnim ali v standardni izvedbi, z dvožilnim priklopom.
Stikalni element je vstavljen v gumijasto telo U oblike prereza, različnih dimenzij, ki zagotavljajo primernost za izpostavljanje različno velikim silam in pomikom, odvisno od razmer v posamezni aplikaciji (težka drsna dvoriščna vrata, dvižna miza, parkiriščna zapornica, dvižna garažna vrata, obdelovalni stroji, namizne delovne naprave…). Gumijasto telo s svojo deformacijo ob obremenitvi omogoča izpostavljenost večjim pomikom, kot bi jih dopuščal neposredno stikalni element, oziroma zmanjša silo pritiska nanj. Po drugi strani pa blaži udarce naleta oziroma pritiske, kar je, poleg zmanjšanja obremenitve stikalnega elementa, pomembno tako za preprečevanje poškodb objektov, ki pritisnejo ob rob, še posebno pa v primerih, ko pritisk na rob izvrši človek neposredno s svojim telesom. Gumijasto telo stikalnega roba je vstavljeno v aluminijasti nosilec, ki omogoča vijačenje na namestitveno podlago.
Različne oblike gumijastega blažilnika varnostnih robov, za različne sile oziroma deformacije
Tako kot stikalne preproge, so tudi stikalni robovi na voljo v varnostni izvedbi s štirižilnim priklopom, v kombinaciji s pripadajočim varnostnim modulom. V varnostni funkciji jih uporabljamo za zaustavitev potencialno nevarnih gibanj v primerih različnih strižnih ali udarnih con, kot se pojavljajo na primer pri dvižnih ploščadih, avtomatskih dvižnih vratih in rolojih, tekočih trakovih, različni obdelovalnih strojih in podobno.
V primerih, ko ni potrebno zagotavljati varovanja oseb, lahko tudi stikalne robove, v obliki klasične, dvožične izvedbe, uporabljamo za namene avtomatizacije procesov v smislu zaznavanja končnega položaja, detekcije prisotnosti, štetja i.t.d.
Varnostne robove pogosto srečamo vgrajene na kontaktnih površinah avtomatskih garažnih vrat in hitrih vhodnih industrijskih vrat s samodejnim zapiranjem/odpiranjem, namenjenih varčevanju z energijo (zmanjšanju vdora hladnega ali vročega zraka v prostor).
Gumi profil blažilnega elementa, v katerega je vstavljen stikalni element in prikaz delovanja
Na sliki vidimo različna stanja varnostnega roba ob pritisku nanj.
Faza 1 (rest position): Normalno stanje, ko gumijasto telo stikalnega roba ni obremenjeno s kontaktno silo.
Faza 2 (pre-travel): Aktivacijski objekt se dotakne gumijastega telesa in povzroči začetek njegove deformacije. Kontakt stikalnega elementa je še vedno odprt.
Faza 3 (activation): Ob zadostni sili na stikalni rob gumijasti blažilnik sproži mehanski stikalni element, ki se sklene. To bodisi aktivira varnostni modul, ki sproži ustavitev nevarnega gibanja (varnostna izvedba) ali pa povzroči drugačno spremembo stanja krmiljene aplikacije (klasična izvedba).
Faza 4 (overtravel): Gibanje objekta, ki aktivira stikalni rob se nadaljuje, stikalni element ostaja sklenjen, gumijasti blažilnik pa ublaži silo pritiska tako na stikalni element, kot na aktivacijski objekt.
Na voljo so tudi posebne izvedbe robov, primerne za aplikacije, ki zahtevajo namestitev ukrivljenega stikalnega roba (v loku). Izvedbe z aluminijastim nosilnim profilom so primerne za manjše loke (velik radij), ki jih enostavno upognemo ročno ali s pomočjo krivilnega orodja.
Nudimo pa tudi plastični upogljivi nosilec stikalnega roba, ki omogoča krivino loka do radija 1,4 m.
Plastični segmentni nosilec z nameščenim gumi robom za radije do min. 1,4 m
Stikalni robovi za avtomatizacijo so namenjeni vgradnji v ustrezni ALU nosilec, ki omogoča vijačenje na podlago. Na mestih, kjer vijačenje ni mogoče pa jih lahko na podlago tudi prilepite (lepilno sredstvo ni sestavni del izdelka).
2 žične izvedbe stikalnih robov za namene industrijske avtomatizacije
Stikalni robovi se lahko uporabijo za izvedbo stikalne funkcije na večji dolžili (vklop luči na hodniku, industrijskih linijah, kot signalna tipka za izstopno postajo v avtobusih in podobno). Dobavljivi so v izvedenkah za različne sile izklopa, kar je razvidno tudi na podlagi njihove barve (modra – vklop kontakta s silo 2N (0,2kg), rumena – vklop s silo 5N (0,5kg)).
Različni obliki stikalnih elementov glede na silo aktivacije
Stikalni robovi proizvajalca Grein so hitro dobavljivi (dobava možna v cca. enem tednu), hkrati pa omogočajo prilagoditev izdelave specifičnim potrebam naročnika, kar zvišuje njihovo prilagodljivost posamezni aplikaciji.
Varnostni odbijači za stroje in vozila
Naslednji segment mehanskih varnostnih elementov predstavljajo varnostni odbijači. Te uporabljamo za namene ustavitve nevarnega gibanja na mestih, kjer lahko prihaja do naletov, trkov, udarcev.
Največkrat jih uporabljamo na industrijskih vozilih kot so avtomatizirani transportni vozički, manjši viličarji in podobno, pri katerih obstaja možnost trka z osebami ali drugimi objekti pri izvajanju transporta po transportnih poteh industrijskih hal. Nameščamo jih tudi na stacionarne lokacije, pri katerih obstaja možnost naleta, trka, stiska oseb ali predmetov obnje, kot so določena mesta transportnih trakov ali na delovnih strojev.
Varnostni odbijač
Varnostni odbijači so posebna izvedenka varnostnih robov, ki namesto gumijaste osnove, v katero je vstavljen stikalni element, uporabljajo telo iz pene, obdano s tekstilno prevleko. To je debelejše in mehkejše kot gumijasto telo stikalnih robov in tako omogoča večje stikalne pomike in še zniža sile naletnih obremenitev. Tako kot varnostni rob, tudi varnostni odbijač priključimo na pripadajoči varnostni modul, ki preko izklopa svojih relejnih kontaktov poskrbi za sprožitev zaustavitve nevarnega gibanja (n.p.r. aktivacijo zavore in ustavitev vozila, na katerega je nameščen).
Varnostni odbijač na vozilu za industrijski transport. Penasta površina varnostnega odbijača (črno rumene barve) absorbira naletno energijo v primeru trka ob oviro medtem, ko stikalni element varnostnega odbijača aktivira zaustavitev vozila.
Varnostni odbijač nameščen na nevarnem mestu pred mlinom za mletje materiala (ob pritisku človeka na površino odbijača se stroj ustavi).
Varnostni rele PS3
Za zagotavljanje varnostne funkcije vse opisane varnostne stikalne elemente priključimo na ustrezni varnostni modul. Po aktivaciji stikalnega elementa priključene varnostne komponente (preproga, odbijač, rob) pride do izklopa varnostnih relejnih kontaktov varnostnega modula (prekinitev varnostne verige), kar aktivira postopek ustavite potencialno nevarnega gibanja nadzorovane naprave. Varnostni modul preverja tudi siceršnje stanje priključene varnostne komponente in v primeru ugotovitve njene napake oziroma napake njene priključitve (prerez vodnika, poškodba stikalnega elementa) prav tako povzroči ustavitev naprave, ki jo nadzira ter tako prepreči morebitni pojav nevarnosti poškodb ljudi in opreme.
PS3 serija varnostnih modulov je namenjena za priklop varnostnih robov, preprog in odbijačev preko 4 žične povezave.
Za namen pravilne izvedbe namestitve varnostnih komponent glede na zaustavitveni čas delovne opreme vam v FBS ELEKTRONIK nudimo storitev izvedbe merjenja zaustavitvenega časa strojev in naprav.
Za svetovanje glede ustreznih stikalnih elementov nas lahko kontaktirate po e pošti na naslov info@fbselektronik.com ali pa nas pokličite na telefonsko številko 03/89-83-702 in z veseljem vam bomo pomagali pri izbiri.
Za pridobitev dodatnih informacij lahko obiščete tudi našo spletno stran: www.fbselektronik.com , za hitro izvedbo naročil pa lahko obiščite našo spletno trgovino: www.fbselektronik.com/trgovina .
Informacije: FBS elektronik d.o.o., Peter Meh, oddelek tehničnega svetovanja
