Optoelektroniczne bariery i kurtyny bezpieczeństwa

copertina_03_m

Zdjęcie: SELS

 

Maszyny przemysłowe nie obejdą się bez odpowiednich rozwiązań mających na celu zapewnienie bezpieczeństwa operatorom. Przykładem rozwiązań w tym zakresie są optoelektroniczne kurtyny i bariery bezpieczeństwa.

W ramach wprowadzenia warto przypomnieć, że konieczność stosowania odpowiednich zabezpieczeń narzuca dyrektywa maszynowa. Mówi ona o ryzykach mechanicznych, które mogą wystąpić w czasie pracy maszyny. Pierwszym z nich jest ryzyko utraty stateczności maszyny. Chodzi przede wszystkim o zapobieganie wywróceniu, upadkowi lub niekontrolowanemu przemieszczaniu podczas transportu, montażu i demontażu. Maszyna narażona jest również na uszkodzenie powstające podczas pracy, zatem poszczególne jej części oraz elementy łączące muszą wytrzymać obciążenia, które mogą wystąpić w czasie pracy. Ryzyko stanowią również spadające i wyrzucane przedmioty, zatem rozwiązania konstrukcyjne maszyny powinny uwzględnić środki eliminujące skutki tego typu zdarzeń.

IM0025310_m

Zdjęcie: Sick

 

Maszyny stwarzają ryzyko powodowane przez powierzchnie, krawędzie i naroża, dlatego też zgodnie z wymaganiami dyrektywy maszynowej powinny zostać przewidziane środki zapobiegające obrażeniom powstałym wskutek tych elementów. Ryzykiem są maszyny zespolone, przeznaczone do wykonywania kilku różnych operacji z koniecznością ręcznego usuwania przedmiotu między poszczególnymi operacjami. Wymagania dyrektywy mówią o tym, aby możliwe było oddzielne uruchamianie i zatrzymywane każdego nie chronionego elementu.

IM0035048_m

Zdjęcie: Sick

 

Eliminując ryzyko związane z częściami ruchomymi producent maszyn powinien przewidzieć środki zapobiegające zetknięciu się z takimi podzespołami. Jeżeli ryzyko nadal istnieje należy uwzględnić zastosowanie osłon lub urządzeń zabezpieczających. Producent musi zadbać o to, aby zatrzymana maszyna nie mogła być uruchomiona podczas przemieszczania.

Urządzeniami ochronnymi nazywa się urządzenia, które mają za zadanie zapobieganie zagrożeniom mechanicznym realizując bezpośrednią lub pośrednią ochronę przed zagrożeniami ludzi. Urządzenia tego typu dzieli się na osłony oraz inne urządzenia ochronne.

 

Kurtyny bezpieczeństwa

copertina_04_m

Zdjęcie: SELS

Optoelektroniczne kurtyny bezpieczeństwa pozwalają na precyzyjne wyznaczenie strefy przy niewielkich rozmiarach zastosowanych urządzeń. Kluczowe miejsce zajmuje zminimalizowanie obszaru martwej strefy od strony złącza. W razie potrzeby można zastosować dwie kurtyny w kształcie litery „L”. Kurtyny niejednokrotnie instaluje się także kaskadowo.

W przypadku, gdy w bliskiej odległości pracuje kilka kurtyn konieczne jest wyeliminowanie wpływu jednego nadajnika na inne. Istotną rolę ogrywa wtedy kodowanie, które polega na odróżnianiu strumienia własnego nadajnika od pozostałych.

W kurtynach ważna jest funkcja tzw. pracy taktowej, która najczęściej znajduje zastosowanie w prasach. W praktyce rozróżnia się dwa rodzaje pracy taktowej. Z jednej strony jest to bowiem praca jednotaktowa, zaś z drugiej, praca dwutaktowa. Funkcje różnią się liczbą przerwań pola działania kurtyny (jeden raz lub dwa razy).

Na rynku nabyć można również optoelektroniczne kurtyny, przeznaczone do aplikacji, które wymagają pomiaru oraz identyfikacji obiektu. Stąd też urządzenia tego typu bardzo często znajdują zastosowanie w procesach związanych z kontrolowaniem wymiarów, wykrywaniem obiektów, zliczaniem przedmiotów oraz definiowaniem pozycji. W razie potrzeby należy uwzględnić obudowy wodoszczelne. Tym sposobem zyskuje się możliwość używania kurtyn w miejscach narażonych na wystąpienie wody lub pary. Dodatkowo obudowa wyposażona jest w zawór, który ma na celu zapobieganie wilgoci i kondensacji. Na rynku dostępne są modele obudów wodoszczelnych z kontrolowaną grzałką do systemów pracujących w ujemnej temperaturze. Urządzenia te bardzo często stosowane są na zewnętrz budynków oraz w chłodniach.

Sterowniki dedykowane kurtynom_m

Sterowniki dedykowane kurtynom bezpieczeństwa. Zdjęcie: MBB

 

Dostępne na rynku kurtyny w zależności od modelu mogą być stosowane w aplikacjach wymagających różnych kategorii bezpieczeństwa. Niektóre kurtyny bezpieczeństwa służą do zabezpieczania osób w aplikacjach niskiego ryzyka (kategoria 2 wg EN954-1), takich jak: maszyny tekstylne, maszyny dla przemysłu drzewnego czy też ochrona dostępu. Kurtyny spełniają wymagania norm: EN61496-1, IEC61496-2 oraz dyrektyw: Maszynowej – 2006/42/WE, Nisko Napięciowej – 2006/95/WE oraz EMC –2004/108/WE.

Specjalne kurtyny oferuje się z myślą o 4. oraz kategorii 3. bezpieczeństwa. Służą one do zapewnienia bezpieczeństwa osób w przypadku zetknięcia z niebezpiecznymi maszynami i elementami aż do ryzyka klasy 4. Kurtyny tego typu stosuje się najczęściej w prasach metalu oraz robotach. Odpowiednie kurtyny nabyć można z myślą o pracy w strefach zagrożonych wybuchem.

 

Odpowiedni wybór

Ze względu na bogatą ofertę rynkową właściwy wybór kurtyny optoelektronicznej odgrywa istotne znaczenie.

Przede wszystkim należy zadbać o odpowiednią rozdzielczość kurtyny. Urządzenia, które mają 2, 3, 4 wiązki zazwyczaj pozwalają na wykrywanie obecności w systemach odpowiedzialnych za kontrolowanie wejścia. Kurtyny o rozdzielczości 50–90 mm przeznaczone są do detekcji kończyn. Rozdzielczość od 20 do 40 mm pozwala na wykrywanie dłoni a rozdzielczość wynosząca 14 mm przeznaczona jest do wykrywania palców.

Np. kurtyny bezpieczeństwa Red Beam wyposażono w funkcję samokontroli, która stale sprawdza prawidłowość działania zarówno nadajnika jak i odbiornika. Kontrola wykonywana jest podczas kompletnego skanowania każdej wiązki czerwonej. W momencie wystąpienia nieprawidłowości dezaktywowane jest wyjście a w konsekwencji maszyna przechodzi ze stanu zagrożenia do stanu bezpieczeństwa. Bariera z 4. klasą bezpieczeństwa jest wyposażona w szereg układów, mających za zadanie sprawdzanie poprawności działania sygnałów bariery oraz obwodów decyzyjnych. Z kolei kurtyny bezpieczeństwa serii SG4-B Safeasy firmy Datasensor doskonale nadają się do aplikacji, w których nie wymaga się dodatkowych funkcji takich jak czasowe wyłączenie (muting), praca kaskadowa czy blanking. Istotna cecha urządzeń tych to również łatwy montaż, dzięki zastosowaniu specjalnych uchwytów. Komfort podłączania elektrycznego poprawi użycie standardowych złączy oraz brak połączenia między nadajnikiem i odbiornikiem. W porównaniu z serią SE4 Plus producent poprawił czasy reakcji i odległości pracy.

04_m

Zdjęcie: SELS

Konfiguracja kurtyn serii EZ-SCREEN nie wymaga użycia komputera. Odbywa się ona przy użyciu siedmiosegmentowego, diagnostycznego wyświetlacza LED oraz przełączników znajdujących się na obudowie. W kurtynach tych można wygasić część promieni świetlnych przysłoniętych przez elementy maszyny. Modele te nie wymagają synchronizacji, co w zdecydowany sposób upraszcza instalację.

Warto zwrócić uwagę na właściwości decydujące o możliwości pracy w określonych warunkach przemysłowych. Ważna jest więc odpowiednia budowa najlepiej o podwyższonym stopniu ochrony IP, po to aby zapewnić ochronę przed niekorzystnym działaniem cieczy i kurzu. Kluczowe miejsce odgrywa odporność na działanie pola elektromagnetycznego oraz możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur. Kurtyny zazwyczaj współpracują z systemami sterowania zatem trzeba uwzględnić odpowiedni sposób wymiany danych, a także cechy instalacyjne (sposób montażu, złącze połączeniowe itp.). Kurtyny bezpieczeństwa ASTER mogą pracować w temperaturze od -5°C do 65°C. Urządzenia te są odporne na światło widzialne do 25 000 lux, światło flesza, lampy stroboskopowe i iskry spawalnicze. Uwzględnia się napięcie zasilania wynoszące 24 VDC lub 110/230 VAC. W zależności od modelu wysokość strefy chronionej osiąga od 100 do 2000 mm.

Kurtyny C4000 ATEX II 3G/3D firmy SICK mogą być stosowane strefach zagrożonych wybuchem dzięki spełnianiu wymagań normy ATEX II 3G/3D (strefy 2/22). W urządzeniu przewidziano kontrolę styków wykonawczych (EDM) oraz blokadę restart (RES). Kodowanie wiązki zapewnia łatwe rozmieszczenie systemów a dodatkowy Clone Plug używany jest jako pamięć konfiguracji. Kurtyny tego typu cechują się oznaczenie gazowe: Ex nA o pis IIC T4 0°C<Ta<55°C Gc X, oznaczenie pyłowe: Ex tD A22 IP65 T123°C X. Z oferty tego samego producenta wybrać można optyczne kurtyny bezpieczeństwa deTec4 Core, w których cała obudowa aż po końce generuje ciągłe pole ochronne o wysokiej rozdzielczości. Umożliwia to zminimalizowanie odległości zabezpieczania w kontekście integracji z maszynami. Wysokość pola ochronnego sięgająca 2100 mm umożliwia optycznym kurtynom bezpieczeństwa deTec4 Core ograniczenie niechronionego obszaru nad i pod polem ochronnym zgodne z aktualnymi normami bezpieczeństwa.

Koniecznie trzeba zadbać o właściwą kategorię bezpieczeństwa oraz odległość kurtyny od obszaru potencjalnie niebezpiecznego. Podczas wyboru zwraca się uwagę na wysokość obszaru wykrywania. Kurtyny zazwyczaj pozwalają na ochronę do wysokości wynoszącej 2050 mm.

Nie można zapominać o bogatej ofercie akcesoriów do kurtyn. I tak też z pewnością przydadzą się przyrządy pomiarowe pozwalające na przyspieszenie prac montażowych. Chodzi przede wszystkim o przyrządy laserowe przeznaczone do ustawiania kurtyn. Dzięki nim jest emitowana widzialna wiązka światła czerwonego o zasięgu do 100 m, co pozwala na precyzyjne poziomowanie wiązek na większych odległościach.

W przypadku maszyn wibrujących warto zadbać o podkładki tłumiące wibracje. Jeżeli system bezpieczeństwa będzie bazował na detekcji obwodowej do czterech stron, pamiętać należy o lustrach odbijających. Lustra regulowane są za pomocą wsporników.

IM0024567_m

Zdjęcie: Sick

 

Niejednokrotnie kurtyny są montowane na podłodze za pomocą kolumn i luster odbijających. Niektóre kolumny wykonano z aluminiowego odlewu, a montaż bazuje na specjalnych zatrzaskach. Bardzo często zastosowanie znajdują uproszczone wersje kolumn przeznaczone do współpracy z kurtynami, które mają 2, 3 lub 4 wiązki. Odpowiednie uchwyty pozwalają na montaż kurtyn pod kątem. Jest więc możliwe obracanie kurtyny wzdłuż długiej osi oraz regulowanie zarówno w pozycji poziomej jak i pionowej.

Dzięki specjalnym skrzynkom pomiarowym można podłączać kurtyny oraz obsługiwać funkcje podstawowe i kontrolne. Istotną rolę odgrywa przycisk restartu i wyłącznik kluczykowy, który zezwala na ręczne sterowanie.

Kurtyny pracujące miejscach narażonych na występowanie wibracji warto wyposażyć w podkładki tłumiące.

 

Odległości

Dla zapewnienia prawidłowej pracy optoelektronicznej kurtyny bezpieczeństwa ważna jest odpowiednia odległość urządzenia od powierzchni odbijającej światło oraz od strefy zagrożenia. Przy obliczaniu odległości kurtyny od strefy zagrożenia można uwzględnić normy EN 999 i EN 294 oraz OSHA § 1910.217 i ANSI/RIA R 15.06. Zgodnie z normami EN 999 i EN 294 na etapie obliczania odległości kurtyny od strefy zagrożenia bierze się pod uwagę rozdzielczość kurtyny lub odległość osi strumienia, czas zadziałania systemu kompleksowego systemu zabezpieczenia, prędkość wtargnięcia lub zbliżania oraz czas zatrzymania maszyny lub urządzenia. Jeżeli ten ostatni parametr jest odczytywany z dokumentacji to pozyskaną w ten sposób wartość trzeba zweryfikować poprzez pomiar. Sposób obliczeń odległości oraz powierzchni, które odbijają światło zazwyczaj jest zawarty dokumentacji technicznej bariery.

sf4b podczas mutingu_m

Zdjęcie: MBB

 

 

Autor: Mariusz Kozłowski

 

Artykuł pochodzi z czasopisma Główny Mechanik 2/2015

Okladka GM2 i Dodatek 600x417

Authors

Related posts

Góra
English