Specificații și achiziția perdelelor luminoase

Perdelele luminoase sunt dispozitive de siguranță care delimitează axele utilajelor periculoase pentru a preveni rănirea operatorilor și a altor membri ai personalului instalației care lucrează lângă sau cu utilajul. Perdele de lumină folosiți un emițător în formă de bară care generează fascicule de lumină fotoelectrice pentru a fi detectate de un receptor (Figura 1). Întreruperea oricăror grinzi servește ca un semnal pentru controlorii mașinilor că au existat mișcări în spațiul de lucru și că operațiunile periculoase ar trebui să înceteze sau să încetinească la viteze care nu prezintă riscuri pentru operatorul uman. Utilizarea perdelelor de lumină de siguranță este în creștere, deoarece acestea sunt mai puțin atractive și mult mai configurabile decât limitele bazate pe gard.

Figura 1: Perdele luminoase de astăzi conferă siguranță fără precedent mașinilor. Multe sunt concepute pentru a simplifica procesul de înlocuire a sistemelor de siguranță bazate pe senzori de zonă. (Sursa imaginii:Design World )

Acest articol oferă o prezentare generală a considerațiilor la specificarea și instalarea perdelelor de lumină. Deoarece aceasta este o activitate critică pentru siguranță, toate standardele naționale și internaționale relevante trebuie consultate înainte de a încerca instalarea. Chiar mai bine ar fi să folosiți serviciile unui instalator profesionist obișnuit să lucreze în conformitate cu aceste standarde. Acest articol ar trebui tratat ca o introducere și un ghid la unele dintre standardele relevante, precum și să ofere câteva cunoștințe de bază pentru a ajuta la discutarea cerințelor de proiectare cu un instalator profesionist de sistem de siguranță.

Identificarea pericolelor și riscurilor

Înainte de a specifica orice sistem de siguranță, ar trebui efectuată o evaluare completă a riscurilor pentru mașinile periculoase care sunt protejate. Aceasta va stabili zonele periculoase ale utilajului și potențialele puncte de intrare. Nivelul de risc pe care îl prezintă un pericol va forma o parte importantă a specificației măsurilor de protecție adecvate.

Capacitate minimă de detectare a senzorului

Capacitatea minimă de detectare a senzorului este dimensiunea minimă a obiectului care va declanșa cortina de lumină. Diferite perdele de lumină au grinzi dispuse la distanțe diferite. Dacă distanța dintre grinzi are un diametru de 5 mm, atunci un deget introdus oriunde prin perdeaua de lumină va avea ca rezultat o comandă de oprire. Cu toate acestea, o capacitate minimă de detectare a senzorului de 150 mm ar face posibil ca personalul instalației să ajungă în interiorul zonei cu perdea cu un braț întreg fără a determina mașinile să se oprească. Dimensiunea obiectului pe care o perdea de lumină o poate detecta va determina distanța pe care trebuie să o așeze de părțile periculoase ale mașinilor.

Distanta minima

Spre deosebire de gardieni, perdelele de lumină nu împiedică fizic o persoană să ajungă într-o zonă de pericol. În schimb, perdeaua de lumină emite o comandă pentru ca o operațiune periculoasă să se oprească sau să se reducă la o viteză sigură. Aceasta înseamnă că perdeaua de lumină trebuie să fie poziționată suficient de departe de pericol pentru a da mașinii timp să se oprească înainte ca persoana să ajungă la ea (Figura 2). Această distanță depinde de trei parametri - performanța generală de oprire a sistemului, distanța de intruziune și viteza de apropiere.

Figura 2: Specificația corectă a unei perdele ușoare necesită un calcul precis al distanței de siguranță dintre zona de detectare a perdelei și zona periculoasă a mașinilor - și apoi menținerea unei distanțe egale sau mai mari decât această valoare. Există standarde care ajută la definirea unor astfel de distanțe și, de fapt, standardul EN ISO 13855 privind distanța de siguranță a fost scurtat pentru a beneficia de perdele din ce în ce mai capabile, permițând în același timp utilaje de producție mai compacte. (Sursa imaginii:Vânzări de automatizări industriale Panasonic )

Performanța generală de oprire a sistemului este timpul total dintre o persoană care trece cortina de lumină și mașina care se oprește efectiv. Include întârzierea sistemului de control electric și efectele inerțiale care determină cât de repede se poate opri mașina în mișcare. Performanța generală de oprire a sistemului este reprezentată de variabilăT .

Distanța de intruziune este distanța pe care o mică parte a corpului, cum ar fi un deget sau o mână, ar putea să treacă dincolo de perdeaua de lumină spre zona de pericol înainte ca aceasta să fie activată. Acest lucru este cel mai important atunci când capacitatea minimă de detectare a senzorului este mare, ceea ce înseamnă că doar corpul unei persoane ar declanșa comanda de oprire. În acest caz, o persoană ar putea ajunge prin perdeaua de lumină, iar brațul nu ar opri mașina.

Conform standardului EN ISO 13855 privind distanța de siguranță - stabilit de Organizația Internațională pentru Standardizare și utilizat la nivel global - distanța minimă până la zona de pericolS se calculează (în mm) folosind ecuația:

UndeK este o viteză maximă de apropiere umană (braț sau corp) în mm / sec,T este performanța generală de oprire în câteva secunde șiC este distanța de intruziune în mm. În ceea ce privește K, EN ISO 13855 definește K ca 2.000 mm / sec pentru cel mai rapid care se poate mișca un braț uman și 1.600 mm / sec pentru cel mai rapid care se poate mișca un corp uman.

De exemplu, să presupunem că o celulă de lucru are o perdea ușoară capabilă să detecteze obiecte cu diametrul de până la 40 mm. Distanța minimă ar trebui calculată mai întâi folosind K = 2.000 mm / sec. Dacă rezultă o distanță mai mică de 100 mm (așa cum este definită de EN ISO 13855), atunci această valoare rezultantă mai mică trebuie ignorată - și trebuie utilizată o valoare de 100 mm. Dacă valoarea rezultată depășește 500 mm (așa cum este definită de EN ISO 13855), atunci distanța ar trebui calculată din nou folosind K = 1.600 mm / sec (pentru a preveni rănirea personalului care intră într-o zonă periculoasă) și se poate utiliza noua distanță inferioară; cu condiția să nu fie mai puțin de 500 mm. Valorile pentru alte capacități de detectare a senzorilor sunt, de asemenea, date în ISO 13855.

La calcularea distanței minime față de un robot, trebuie să se țină seama de acoperirea maximă a robotului. În acest sens, programul robotului nu ar trebui să se bazeze pe acesta pentru a limita robotul la un subset al volumului său total de lucru. Cu toate acestea, limitatoarele pot fi utilizate pe axele robotului ca parte a unui sistem de interblocare care limitează în siguranță întinderea robotului.

Este adecvată o perdea de lumină?

În etapa inițială a specificațiilor sistemului de siguranță, este important să se stabilească dacă o perdea de lumină este adecvată. Aici, Comisia Electrotehnică Internațională (IEC) și clasificările standardelor ISO sunt indispensabile. Acestea clasifică standardele de siguranță drept standarde de siguranță de tip A de bază, standarde de siguranță de funcție generală de tip B și standarde de siguranță de tip C specifice mașinii.

Prima considerație este dacă există un standard de tip C pentru funcționarea mașinii în cauză - și exact ce tip de protecție necesită pentru acea aplicație specială. De fapt, standardele de tip C sunt adesea specifice atât tipului de mașină la îndemână, cât și industriei - și pot fi definite de NFPA, BN, ANSI, RIA sau alte organisme de reglementare care au adoptat de-a lungul anilor sistemul de clasificare EN ISO standarde conform unui sistem ABC. Dacă un standard de tip C se aplică funcționării mașinii, atunci trebuie respectate liniile directoare din acel standard (inclusiv cele referitoare la perdelele de lumină). Asta pentru că standardele de tip C cuantifică în mod clar toate pericolele și măsurile necesare de reducere a riscurilor pentru funcția mașinii la îndemână - și înlocuiește utilizarea tuturor standardelor mai puțin specifice. Dacă nu există un standard de tip C care să se aplice funcției mașinii la îndemână și o perdea de lumină pare a fi o opțiune bună, ar trebui calculată distanța minimă. Dacă distanța minimă este practică, atunci inginerul de proiectare poate continua cu specificația unei perdele de lumină. Cu toate acestea, dacă spațiul este limitat sau o mașină necesită o cantitate semnificativă de timp pentru a opri, atunci ar trebui luată în considerare o altă formă de protecție (cum ar fi o protecție fizică).

Tipuri de perdele luminoase

Standardul IEC 61496 utilizat la nivel internațional clasifică perdelele de lumină ca tip 2 sau tip 4. Perdelele de lumină tip 2 au un cost mai redus, cu electronice mai lente și mai puțin fiabile. Dacă apare o defecțiune în circuitele de siguranță ale unei perdele de lumină de tip 2, poate exista o perioadă de timp înainte de detectarea defecțiunii atunci când nu oferă protecție. În schimb, perdelele de lumină de tip 4 utilizează o verificare încrucișată automată continuă pentru defecte și erori. Dacă apare o eroare, acesta emite imediat un semnal de oprire, ceea ce înseamnă că există o protecție continuă a siguranței.

Perdele de lumină pentru controlul punctului de funcționare (POC) sunt proiectate pentru a fi instalate aproape de un pericol, în care operatorii interacționează frecvent cu o mașină. Prin urmare, acestea sunt proiectate pentru detectarea degetelor, mâinilor și brațelor. Este obișnuit ca paza fizică să fie utilizată pe părțile laterale ale unei mașini și o perdea de lumină POC instalată în față.

Perdelele ușoare de control al accesului perimetral (PAC) creează un perimetru de siguranță în jurul unei mașini care nu are nevoie de operatori pentru a se apropia de ea. De obicei, acestea oferă doar detectarea întregului corp.

Un control al accesului la zonă (AAC) poate fi, de asemenea, utilizat pentru a îndeplini această funcție. PAC-urile folosesc adesea oglinzi pentru a reduce hardware-ul cortinei luminoase necesar pentru a crea un perimetru complet.

Standarde internaționale legate de instalarea perdelelor de lumină

Există o serie de standarde relevante pentru instalarea corectă a perdelelor de lumină. Dacă o instalație instalează o perdea de lumină pentru o aplicație critică pentru siguranță, atunci trebuie să se refere direct la aceste standarde. ISO 13857 este preocupat de stabilirea distanțelor de siguranță pentru a împiedica membrele oamenilor să ajungă în zonele de pericol. Distanța de siguranță depinde de o estimare a riscului. De exemplu, atunci când ajunge în sus, o persoană nu ar trebui să poată trece la 700 mm de un pericol sau 500 mm dacă există un risc scăzut de rău. ISO 12100 se referă la stabilirea gravității și probabilității de a face rău. Un nivel scăzut de vătămare ar fi daune reversibile, cum ar fi vânătăi sau unghii rupte, sau temperatura și durata de contact care nu ating o valoare prag de arsură. Pragurile de ardere sunt date în ISO 13732, iar ISO 14121 oferă mai multe detalii despre estimarea riscului.

Așa cum este detaliat mai sus, ISO 13855 descrie poziționarea măsurilor de protecție având în vedere viteza de apropiere a diferitelor părți ale corpului uman. Acest lucru este în general mai relevant decât ISO 13857 pentru perdelele ușoare, deoarece perdelele ușoare nu împiedică o persoană să intre în zona de pericol, ci mai degrabă oprește operațiunile periculoase. Prin urmare, este important să se ia în considerare cât de departe ar putea călători o persoană în timpul dintre perdeaua de lumină care trimite semnalul de oprire și mașina care se oprește efectiv. Performanța generală de oprire a sistemului și viteza maximă posibilă de apropiere umană dictează împreună distanța minimă de siguranță a protecției împotriva luminii de procesul periculos.

ISO 14119 acoperă specificațiile și proiectarea dispozitivelor de interblocare asociate cu protecțiile fizice. Deși nu menționează în mod explicit perdelele de lumină, multe dintre principii sunt relevante - cum ar fi proiectarea pentru a minimiza posibilitățile de înfrângere.

ISO 14120 acoperă specificațiile și proiectarea în sine a protecțiilor fizice și, prin urmare, este mai puțin relevantă pentru instalațiile de cortină. Cu toate acestea, perdelele ușoare sunt adesea combinate cu protecții fizice. De exemplu, pot fi utilizate protecții fizice pentru a preveni accesul la o zonă de pericol din părți; cu o perdea ușoară în partea din față a zonei. Prin urmare, ISO 14120 poate fi, de asemenea, necesar să fie consultat.

Concluzie

Perdelele luminoase pot îmbunătăți foarte mult confortul operării mașinilor. Acestea permit o vizualizare clară a volumului de lucru al mașinii și permit operatorilor să ajungă în interior pentru a îndepărta piesele și a instala sculele fără inconvenientul deschiderii protecțiilor.

Cu toate acestea, perdelele luminoase nu oferă întotdeauna același nivel de protecție - mai ales împotriva proiectilelor scoase din funcționarea mașinii.

De asemenea, este important să ne amintim că, datorită necesității de a permite performanța generală de oprire, perdelele ușoare sunt montate de obicei mai departe de zona de pericol decât protecțiile. Toate acestea sunt considerente importante la selectarea unei garanții adecvate.