Techniczne środki bezpieczeństwa

maszyn i urządzeń

Wykład przygotowany przez pracownika

Instytutu Technik Wytwarzania PW

Wojciecha Kramarka

Środki techniczne zwiększające

bezpieczeństwo

Kiedy działanie maszyny lub prowadzonego procesu wiąże się z
ryzykiem odniesienia obrażeń, zagrożenie to należy
wyeliminować lub ograniczyć. Metody usunięcia lub
minimalizacji zagrożenia zależą od typu maszyny lub procesu
oraz zagrożenia. W pierwszej kolejności należy położyć nacisk
na bezpieczne, niezawodnie działające układy sterujące a
zwłaszcza podsystemy odpowiedzialne za bezpieczeństwo.
Zwiększenie bezpieczeństwa można zrealizować przez
zastosowanie dodatkowych zabezpieczających środków
technicznych. Możliwe do zastosowania środki zabezpieczające
to metody zapobiegania dostępowi do zagrożenia lub
wykrywające taki dostęp. Wyróżniamy w tym miejscu
urządzenia takie jak osłony stałe, osłony blokujące, kurtyny
świetlne, maty bezpieczeństwa, sterowanie oburęczne oraz
łączniki zezwalające.

Przykłady środków technicznych

Przykład układu bezpieczeństwa

maszyny

Normy związane z bezpieczeństwem

Systemy bezpieczeństwa maszyn

Systemy odpowiedzialne za bezpieczeństwo maszyn

należą do ich standardowego wyposażenia. Na bazie analizy
ryzyka przeprowadzonej przez projektanta należy
zdecydować, jakie elementy bezpieczeństwa muszą być
zastosowane. Mogą to być wyłączniki, odłączniki, przyciski
stop-awaria, czujniki otwarcia osłon, rygle
elektromagnetyczne, kurtyny świetlne, przyciski
zezwolenia, maty bezpieczeństwa, skanery laserowe i inne
elementy.

Aby zapewnić bezpieczną współpracę tych elementów

tak, by maszyna była bezpieczna dla obsługi, potrzebne są
układy logiczne nadzorujące całość bezpiecznego systemu
sterującego.

Możliwości wyboru urządzeń

ochronnych

Zapobieganie nieoczekiwanym

załączeniom

Celem zapobiegania nieoczekiwanym załączeniom jest

umożliwienie bezpiecznego wejścia pracowników do

niebezpiecznych stref maszyny.
Przy różnych rozwiązaniach tego problemu przyjęto jedną

zasadę :
-podstawową metodą zapobiegania nieoczekiwanym

załączeniom jest usunięcie energii (hydraulicznej,

pneumatycznej, grawitacyjnej) z systemu i zablokowanie

zasilania w stanie bezpiecznym.
Po zakończeniu procesu odłączania należy sprawdzić, czy

energia skumulowana w maszynie uległa rozproszeniu.
Nowe maszyny muszą posiadać możliwość zastosowania

lockout-u czyli zablokowania urządzenia odłączającego
energię. Zdjęcie blokady może być wykonane tylko przez

osobę która ją założyła lub jego przełożonego w ściśle

określonych, kontrolowanych warunkach.

Odłączanie maszyny

Odłączanie maszyny jest wymagane w czasie prac

serwisowych lub remontowych.
Niewielkie czynności regulacyjne i serwisowe, które są

wykonywane podczas normalnych operacji produkcji, nie

wymagają zablokowania maszyny. Zaliczamy tutaj czynności

jak ładowanie i rozładowywanie materiałów, wymianę i

ustawianie narzędzi produkcyjnych, serwisowe smarowanie,

usuwanie odpadów produkcyjnych lub cykliczne mycie

maszyny. Czynności takie są powtarzalne, dobrze opanowane

przez operatorów maszyny. W czasie czynności produkcyjnych

wykonywanych przez maszynę pracownicy są chronieni przez

istniejące zabezpieczenia.
Zabezpieczenia to urządzenia, które zapewniają należytą

ochronę pracownikom, takie jak osłony blokujące, kurtyny

świetlne i maty bezpieczeństwa. Odpowiednio zaprojektowane

i wykonane pozwalają operatorom na bezpieczny dostęp do

maszyny podczas normalnych zadań produkcji i prostych

czynności serwisowych.

Przełączniki sterujące i rozłączniki

System rozproszenia energii zawartej

w hydroakumulatorze

Układy do monitorowania i sterowania

sygnałów bezpieczeństwa

Sygnały z elementów związanych z bezpieczeństwem

są wprowadzane jako sygnały wejściowe do modułów

bezpieczeństwa, sterowników bezpieczeństwa lub

sterowników bezpieczeństwa PLC (grupa nosząca nazwę

układów logicznych bezpieczeństwa). Układy logiczne

wytwarzają z kolei sygnały sterujące elementami

wykonawczymi jak styczniki lub zawory. Wybór układu

logicznego jest uzależniony od wielu czynników jak ilość

sygnałów wejść i wyjść, koszty, potrzeba zminimalizowania

oprzewodowania przez wykorzystanie sieci SafeEthernet lub

konieczność przesyłania sygnałów na duże odległości.

Wspomniane uwarunkowania przyczyniły się do

intensywnego rozwoju norm związanych z

bezpieczeństwem elektrycznych i elektronicznych,

programowalnych systemów.

Zadania logicznych układów

bezpieczeństwa

Zadania logicznych układów są następujące:

-umożliwienie startu maszyny po spełnieniu warunków

bezpieczeństwa,
-bezpieczne zatrzymanie maszyny w sytuacji przywołania

funkcji bezpieczeństwa,
-uniemożliwienie samoczynnego startu maszyny,
-monitorowanie obwodów bezpieczeństwa i sygnalizacja

poprawności działania stanów maszyny.

Funkcje bezpieczeństwa realizowane były do tej pory

na jeden z dwóch sposobów:
-przez przekaźniki (moduły) bezpieczeństwa (SRM),
-przez sterowniki bezpieczeństwa (Safety PLC).

Moduły bezpieczeństwa

Układy sterujące odpowiedzialne za bezpieczeństwo

muszą działać niezawodnie zgodnie z wymogami norm

europejskich i amerykańskich. Zastosowanie układów

redundantnych nie oznacza jeszcze niezawodności

sterowania. Poza redundancją musi występować monitoring

obwodu bezpieczeństwa aby mieć pewność, ze

redundancja jest utrzymywana. Monitoring może być

zrealizowany przez zastosowanie modułów bezpieczeństwa.

Występuje wiele typów i rozwiązań modułów

bezpieczeństwa nakierowanych na konkretne zastosowania.

System bezpiecznego sterowania

Porównanie układów sterujących

a) bez modułu bezpieczeństwa b) z modułem

bezpieczeństwa

Zastosowanie modułu bezpieczeństwa

Przykład redundantnego układu z modułem

bezpieczeństwa

System bezpieczeństwa

maszyny

System bloku modułów

bezpieczeństwa

Zastosowanie sterowników

bezpieczeństwa

Zapewnienie funkcji bezpieczeństwa przez moduły

bezpieczeństwa sprawdza się dla nieskomplikowanych

maszyn, gdzie funkcje maszyny nie są rozbudowane. Przy

konieczności rozbudowy funkcji maszyny lub systemu układ

sterujący wymaga dużej ilości modułów bezpieczeństwa,

staje się drogi, skomplikowany elektrycznie i zajmuje dużo

miejsca.

Z tego powodu w złożonych układach stosowane są

rozwiązania oparte na sterownikach bezpieczeństwa (Safety

PLC). Są to rozwiązania elastyczne, wymagają jednak

opracowania
dedykowanego oprogramowania. Poprawność stworzenia

tego oprogramowania decyduje o bezpieczeństwie. Koszt

opracowania takiego oprogramowania jest najczęściej duży.

Program wymaga czasochłonnego testowania i certyfikacji.

Programowalne sterowniki

bezpieczeństwa- przykłady

a) firma Sick

b) firma ABB

Przykład zastosowania sterownika

bezpieczeństwa

Nowa koncepcja sterownika

bezpieczeństwa

Firma IDEC opracowała nowa koncepcję sterownika

bezpieczeństwa. Został on nazwany sterownik Safety One.

Jest to sterownik uniwersalny, mogący realizować złożone

funkcje podobnie jak inne sterowniki bezpieczeństwa.

Różnica polega na tym, że nie wymaga on specjalnego

oprogramowania. Konfigurowanie tego sterownika polega

na wyborze jednego z ośmiu gotowych schematów

działania. Wybór jest dokonywany przez odpowiednie

ustawienie mikroprzełączników na sterowniku. Sterownik

może być zabezpieczony przed zmianą programu

wykonywaną przez nieupoważnione osoby. W ramach

wybranego schematu działania wystarczy jedynie podłączyć

elementy układu bezpieczeństwa (wyłączniki blokujące,

kurtyny świetlne, skanery, itp..) do odpowiednich wejść i

wyjść sterownika. Proponowane przez producenta schematy

działania posiadają szczegółowy opis wymaganego

okablowania.

Sterownik bezpieczeństwa firmy IDEC

Parametry Safety One

Sterownik Safety One jest wyposażony w :

-14 wejść bezpieczeństwa (6 kanałów dwuprzewodowych

oraz 2 wejścia do kontroli styczników),
-4 wyjścia bezpieczeństwa (2 kanały podwójne,

redundantne),
-2 wejścia startu,
-10 wyjść monitorujących,
- 2 wyjścia do sterownia ryglem elektromagnetycznym lub

lampą
sygnalizacyjną (muting lamp).

Układ sterownika bezpieczeństwa

współpracujący z elementami

bezpieczeństwa

Układ sterownika bezpieczeństwa

współpracujący z elementami

bezpieczeństwa

Odłączanie maszyny

Do niedawna zadania serwisowe związane z maszyną jak:

czyszczenie maszyny, przezbrojenie, zmiana ustawień,

wymagały, zgodnie z przepisami dotyczącymi bezpiecznej

pracy, odłączenia zasilania od całej maszyny. Przy dużej

częstotliwości tych zabiegów procedury odłączania maszyny

zwiększają czasy przestojów.
Najnowsze napędy servo wyposażane są obecnie w funkcję

safe-off . Jest to opcja bezpiecznego wyłączenie. Opcja ta

wyłącza wyjścia tranzystorowe, nie pozwalając na

pojawienie się momentu obrotowego na silniku. Napęd

maszyny w tym rozwiązaniu jest cały czas zasilany, dzięki

czemu jego powrót do normalnego stanu pracy następuje o

wiele szybciej niż w rozwiązaniach klasycznych. Rozwiązanie

takie zapewnia większą produktywność maszyny.
Zastosowanie napędów z opcją safe-off eliminuje potrzebę

stosowania dodatkowych komponentów bezpieczeństwa jak

styczniki bezpieczeństwa lub moduły hamujące.

Metody odłączenia napędu

Tradycyjne rozwiązania bezpiecznego odłączenia

napędu:

SR- safety relay, SC- safety contactor, Drive- napęd

Styczniki bezpieczeństwa

Styczniki i przekaźniki bezpieczeństwa to odmiany

styczników i przekaźników spełniające normy

bezpieczeństwa.

Elementy te posiadają zestyki połączone ze sobą,

mechanicznie,
(z wymuszonym prowadzeniem), co uniemożliwia
zamknięcie zestyków NC, gdy nastąpi zgrzanie zestyku NO.

Uszkodzenie zestyków (zespawanie) jest zawsze

sygnalizowane. Uniemożliwia to niezamierzone

uruchomienie maszyny i zaistnienie sytuacji niebezpiecznej.

Obudowa styków dodatkowych jest trwale zamontowana i

oznaczona czerwonym kolorem.

Stycznik posiada pokrywę ochronną uniemożliwiającą

wysterowanie ręczne.

Stycznik bezpieczeństwa

Metody odłączenia napędu

Współczesne rozwiązania bezpiecznego odłączenia

napędu

Inteligentny napęd POWERFLEX 40P

Zapobieganie dostępowi za pomocą

osłon

W przypadku zagrożenia dotyczącego części maszyny

nie wymagającej dostępu w czasie cyklu produkcyjnego, do

maszyny należy przymocować osłonę stałą. Demontaż

takich osłon musi być prowadzony z użyciem narzędzi.

Osłony stałe muszą odpowiadać następującym

warunkom:
-być odporne na środowisko pracy maszyny lub instalacji,
- chronić przed wyrzucanymi odłamkami,
-nie stwarzać zagrożenia (ostre krawędzie, możliwość

zgniecenia ręki lub nogi operatora, itp.).
Osłony stałe mogą mieć otwory w miejscu styku z maszyną

oraz otwory wynikające z zastosowania wygrodzenia z siatki

przy uwzględnieniu przepisów dotyczących dopuszczalnych

wymiarów tych otworów.

Osłony stałe

Osłony ruchome

Jeśli nie jest wymagany częsty dostęp do maszyny

zalecane jest stosowanie osłon ruchomych. Osłona blokuje

źródło zasilania zagrożenia (najczęściej elektryczne,

czasami pneumatyczne lub hydrauliczne), aby w sytuacji

pozostawienia otwartej osłony połączenie zasilania z

odbiorami zostało przerwane. Rozwiązanie takie wymaga

zastosowania wyłącznika blokującego na osłonie. Sygnał

sterowania źródła zasilania zagrożenia przechodzi przez

wyjścia wyłącznika. W przypadku otwarcia osłony wyłącznik

blokujący aktywuje polecenie wyłączenia zasilania strefy

zagrożenia (przez stycznik mocy lub zawór).

Osłony ruchome

Przykłady osłon ruchomych: a) obrotowej, b)

przesuwnej, c) zdejmowanej

Osłony ruchome, przykład

Wyłączniki blokujące

Wyłączniki blokujące występują również pod nazwą urządzeń

ryglujących. Są stosowane w otwieranych środkach ochronnych

rodzaju osłony, furtki, bramy. Są to osłony wszelkiego rodzaju

montowane wokół maszyny w celu zmniejszenia ryzyka

uszkodzeń ciała. Otwarcie osłony ma prowadzić do wyłączenie

potencjalnie niebezpiecznego napędu maszyny. Informacja o

otwarciu osłony jest przekazywana przez różnego rodzaju

wyłączniki blokujące (bezpieczeństwa). Obowiązujące normy

podają zalecenia dotyczące konstrukcji i działania wyłączników

blokujących.
Wymagania dotyczące wyłączników są następujące:
- powinny mieć zwartą budowę i być dostosowane do pracy w

różnych warunkach środowiskowych,
- same nie powinny stwarzać dodatkowego niebezpieczeństwa,
- konstrukcja wyłączników nie powinna być łatwa do

„oszukania” przez obsługę.

Odmiany łączników blokujących

Czasowe uniemożliwienie dostępu

W wielu sytuacjach dostęp do miejsca zagrożenia

musi być uniemożliwiony do momentu przejścia maszyny
do bezpiecznego stanu. (zatrzymanie mas wirujących,
elementów o ruchu liniowym, itp..). Zatrzymanie pracy
maszyny następuje na żądanie obsługi. Odblokowanie
dostępu następuje po przejściu maszyny do bezpiecznego
stanu.

Wyłączniki ryglujące

Zgodnie z obowiązującymi przepisami, gdy czas zatrzymania

rozpędzonego elementu maszyny jest tak długi, że

pracownik zdąży otworzyć osłonę, wkroczyć w obszar

niebezpieczny i narazić się na niebezpieczeństwo, wówczas

osłona musi być zaryglowana i niemożliwa do otwarcia,

zanim maszyna nie znajdzie się w bezpiecznym położeniu.
Stosowane są w tym celu najczęściej kompaktowe i

niewielkie wyłączniki kluczowe z odryglowaniem

elektrycznym. Rygiel zwalnia klucz (otwiera osłonę lub

drzwi), kiedy maszyna znajduje się w położeniu

bezpiecznym. Sygnał sterujący doprowadzany do wyłącznika

ryglującego musi zapewniać poziom bezpieczeństwa zgodny

z oceną ryzyka. Sygnał wysyłany przez zwykły PLC lub

prosty przekaźnik czasowy lub czujnik obrotów nie zapewnia

odpowiedniej kategorii bezpieczeństwa. Wyłącznik musi być

podłączony do odpowiedniego modułu bezpieczeństwa lub

bezpiecznego sterownika PLC.

Wyłączniki ryglujące

Wyłączniki ryglujące sterowane czasowo

Wyłączniki ryglujące

• Wyłączniki ryglujące sterowane przez wykrywanie ruchu

elementu napędzanego

Wyłączniki ryglujące

• Wyłączniki ryglujące sterowane przez wykrywanie SEM

silnika

Wyłączniki magnetyczne

Wyłączniki magnetyczne należą do typu

bezdotykowych. Nie posiadają żadnych zagłębień, w

których mogłyby gromadzić się wióry lub zanieczyszczenia

(ważne w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym lub

kosmetycznym). Wyłączniki magnetyczne cechuje duża

tolerancja względem niedopasowanych osłon i bramek,

dzięki czemu są one łatwe do zamontowania. Ponieważ nie

są narażone na zużycie mechaniczne dlatego

charakteryzują się dużą trwałością.

Wyłączniki magnetyczne

Wyłącznik Sipha firmy Allen- Bradley to kodowany

wyłącznik magnetyczny, który wykorzystuje dwa magnesy z

odwróconymi biegunami, dzięki czemu jest odporny na

próby oszukania go.

W maszynach z większą liczbą osłon (drzwi) można

podłączyć szeregowo kilka wyłączników magnetycznych do

przekaźnika bezpieczeństwa. Wyłącznik S23 posiada zestyk

sygnałowy, który można wykorzystać do sygnalizacji

otwarcia lub zamknięcia osłony. Zestyki 1 NO + 1 NC

podłącza się do przekaźnika bezpieczeństwa lub PLC

bezpieczeństwa.

Czujniki Sipha S21 i S23

Wyłączniki magnetyczne

Wyłączniki z kluczem

Wyłączniki z kluczem należą do grupy wyłączników

dotykowych. Zapewniają one określoną siłę trzymania
osłony.
W większości przypadków nie trzeba stosować innych
rozwiązań, aby zapewnić pewne zamknięcie osłony (drzwi).
Wyłączniki z kluczem sygnalizują położenie drzwi i
utrzymują je zamknięte.

Do cech wyłączników z kluczem zaliczamy:

-zintegrowaną siłę trzymania,
-zamocowanie zatrzaskowe jako wyposażenie dodatkowe.

Wyłączniki z kluczem

Redundantne rozmieszczenie

wyłączników bezpieczeństwa

Z powodu wpływu niekorzystnych warunków otoczenia

(pył, kurz, wilgoć) oraz na skutek defektów mechanicznych
lub elektrycznych w wyłączniku bezpieczeństwa lub
wskutek manipulacji pracowników przy tych elementach
może wystąpić krytyczne uszkodzenie pojedynczego
wyłącznika bezpieczeństwa.

Dlatego też jest niezbędne

w takich sytuacjach, szczególnie w przypadku wymaganego
wysokiego poziomu bezpieczeństwa, zastosowanie obok
tego wyłącznika jeszcze jednego wyłącznika
bezpieczeństwa, np. o funkcji przeciwbieżnej, i włączenie
ich obu w obwód bezpieczeństwa (najlepiej przez moduły
bezpieczeństwa).

Redundantne rozmieszczenie

wyłączników bezpieczeństwa

Schemat podłączenia wyłącznika

blokującego w układzie

bezpieczeństwa

System wyłącznikowy

• 7-moduł bezpieczeństwa, 6-wyłączniki blokujące, 5,4

-przewody łączeniowe, 3-złącze panelowe, 2, 1-bloki
rozdzielcze

Spowodowanie zatrzymania maszyny

lub instalacji

W wielu sytuacjach konieczne jest przejście maszyny

do bezpiecznego stanu (zatrzymanie maszyny lub zespołów
stwarzających zagrożenie ) w przypadku wkroczenia
człowieka w obszar niebezpieczny. Często wymagamy
zastosowania dodatkowych funkcji bezpieczeństwa, które
uniemożliwiają niespodziewane, samoczynne uruchomienie
zespołów stwarzających zagrożenie w niebezpiecznej dla
człowieka sytuacji.
Przykładem takiej sytuacji może być otwarcie drzwi
ochronnych (osłony) z urządzeniem blokującym lub
przerwanie promieni świetlnych bariery bezpieczeństwa
przez wkraczającą osobę.

Spowodowanie zatrzymania maszyny

lub instalacji

Konieczność częstego naruszania

strefy niebezpiecznej

W wielu sytuacjach pracownik musi często wkraczać do

strefy niebezpiecznej maszyny lub instalacji w określonych

częściach cyklu pracy maszyny, gdy czasowo zagrożenie nie

występuje. Godne polecenia jest zastosowanie wówczas

optoelektronicznego urządzenia ochronnego zamiast

mechanicznego urządzenia ochronnego.
Przy konieczności częstego wkraczania pracownika w obszar

niebezpieczny rozwiązanie polegające na otwieraniu drzwi

lub osłony ruchomej nie jest poprawne, zabiera bowiem zbyt

wiele czasu. Rozwiązaniem problemu jest zastosowanie

"wirtualnych" osłon i drzwi, tworzonych przez czujniki

optyczne. Zastosowanie w takich przypadkach

optoelektronicznych urządzeń ochronnych skraca czas

dostępu (operator nie musi czekać na otwarcie urządzenia

ochronnego), zwiększa produktywność (oszczędność czasu

przy ładowaniu materiału do maszyny) i poprawia ergonomię

w miejscu pracy. Występuje wówczas również zabezpieczenie

operatora i osób trzecich w równym stopniu.

Elektroczułe wyposażenie ochronne

(ESPE)

Do najczęściej stosowanych elektroczułych urządzeń
ochronnych (ESPE-electrosensitive protective equipment

)

zaliczamy:
-kurtyny i bariery świetlne (określane też terminem AOPD –

active opto-electronic protective device, aktywne

optoelektroniczne urządzenia ochronne),
-skanery laserowe (określane też terminem AOPDDR – active

opto-electronic protective device responsive to diffuse

reflection, aktywne optoelektroniczne urządzenia ochronne

reagujące na rozproszone promieniowanie odbite),
-kamery.
Optoelektroniczne urządzenie ochronne można zastosować,

gdy operator nie jest narażony na jakiekolwiek

niebezpieczeństwo odniesienia obrażeń ciała poprzez

elementy wyrzucane z maszyny.

Kurtyna świetlna

Kurtyna świetlna jest urządzeniem służącym do ograniczenia

dostępu do strefy zagrożenia maszyny. Kurtyna składa się z

nadajnika dużej liczby promieni świetlnych i odbiornika

odbierającego wysyłane promienie. Liczba promieni świetlnych

w kurtynie jest określona przez jej wysokość oraz rozdzielczość

(odległość pomiędzy promieniami). Kurtyny mogą być

montowane zarówno w pozycji pionowej, jak i poziomej.
Kurtyna świetlna jest elementem systemu bezpieczeństwa

maszyny o bardzo dużych możliwościach zastosowań. Kurtyny

są wyposażone w wiele opcji, zarówno sprzętowych, jak i

programowych. W procesie projektowania, należy dokładnie

uwzględnić ryzyko związane z wykorzystaniem danego modelu.
Projektant stosując kurtynę musi uwzględnić wiele parametrów

kurtyny jak kategoria bezpieczeństwa, rozdzielczość i czas

reakcji. rozmiar kurtyny, jej przesłanianie, rodzaj pracy

(cykliczna czy rzadko uruchamiana).

Bariera świetlna

Bariera świetlna to korzystne ekonomicznie rozwiązanie do
wykrywania prób wejścia osób niepowołanych oraz ochrony
wszelkiego rodzaju systemów załadunkowych, paletyzerów,
podnośników, linii produkcyjnych. Posiada 2, 3 lub 4 promienie
świetlne oraz solidną obudowę.
Bariery są zaprojektowane tak, aby chronić ludzi pracujących w
sąsiedztwie maszyny. Powodują one zatrzymanie
niebezpiecznego ruchu elementów maszyny w sytuacji
przecięcia chociaż jednego promienia świetlnego wysyłanego
przez kurtynę świetlną. Bariery z powodu braku osłon
zmniejszają czas wymagany na załadunek półproduktu na
maszynę, sprawdzenie działania, przezbrajanie lub regulację. W
maszynach wyposażonych w bariery łatwiejszy jest dostęp do
maszyny lub instalacji w porównaniu do rozwiązań z osłonami.

Zabezpieczenia optoelektroniczne

a) kurtyna świetlna

b) bariera świetlna

Działanie kurtyny świetlnej

Zastosowanie kurtyn świetlnych

Laserowe skanery bezpieczeństwa

Laserowy skaner jest urządzeniem optycznym, który

działa bezdotykowo wysyłając okresowo impulsy świetlne.

Zwierciadło wirujące stanowiące część urządzenia odchyla

te impulsy świetlne na strefę pracy. Osoby lub obiekty,

które wejdą w określona strefę ochronną odbijają te

promienie, co oznacza, że zostały wykryte. Położenie

obiektu (człowieka) jest określane na podstawie kąta obrotu

zwierciadła. Na podstawie czasu przelot (time-of-flight)

odchylonego niewidzialnego promienia światła, skaner

może określić w jakiej odległości znajduje się wykryty

obiekt. Na podstawie odległości oraz położenia obiektu,

skaner laserowy może wyznaczyć jego dokładne miejsce w

strefie niebezpiecznej. Laserowy skaner bezpieczeństwa

zapewnia ludziom ochronę przed maszynami, robotami,

systemami przenośników, pojazdami, itp..

Zasada działania skanera laserowego

Pole widzenia skanera

Pole widzenia skanera jest zbliżone kształtem do

półkola, jednak kąt widzenia jest o 5° większy z każdej
strony. Skaner analizuje obecność obiektów znajdujących
się jedynie w jednej płaszczyźnie.

Ważną cechą skanera w układach bezpieczeństwa jest

maksymalny dystans rozpoznawania obiektów. Dla stref
bezpieczeństwa określony jest on promieniem o długości 4
metrów, dla definiowalnych stref ostrzegawczych zasięg
wynosi 15 metrów. Całkowity maksymalny zasięg lasera
wynosi 40 metrów.

Istotnym parametrem skanera jest rozdzielczość

kątowa wynosząca 0,36°.

Pole widzenia skanera

Maty bezpieczeństwa czułe na nacisk

Maty bezpieczeństwa czułe na nacisk są używane do

ochrony obszaru podłoża wokół maszyny. Sieć wzajemnie
połączonych mat układana jest wokół strefy zagrożenia.
Jeśli mata zostanie naciśnięta ( wejdzie na nią człowiek),
wówczas zostanie wyłączone zasilanie strefy
niebezpiecznej. Maty czułe na nacisk są często stosowane w
strefach zamkniętych z wieloma maszynami, np. elastyczne
systemy wytwarzania lub celki robotów. Jeśli wymagany jest
dostęp do celki (np. dla przeprogramowania robota),
przejście operatora ze strefy bezpiecznej na matę
zapobiega wykonywaniu niebezpiecznych ruchów przez
wyposażenie.

Zastosowanie mat bezpieczeństwa

Panele sterowania oburęcznego

Panele sterowania oburęcznego służą do zapewnienia

warunków bezpiecznej pracy operatorom niebezpiecznych
maszyn technologicznych Przykładem mogą być prasy
mechaniczne i hydrauliczne obsługiwane ręcznie. Działanie
paneli polega na zajęciu obydwu rąk użytkownika maszyny
w niebezpiecznej części cyklu pracy. Operator aby
uruchomić cykl pracy musi naciskać oburęcznie przyciski
sterujące panelu tak długo, aż maszyna przestanie stwarzać
zagrożenie dla rąk operatora (do chwili zamknięcia
tłocznika) Pracownik w tej sytuacji nie może włożyć rąk w
obszar niebezpieczny.

Przykład paneli oburącznego

sterowania

Panele sterowania oburęcznego

Oprócz standardowych przycisków sterowniczych oraz

grzybka stopu awaryjnego, panele mogą być wyposażone w

wiele urządzeń dodatkowych takich jak przyciski,

przełączniki, lampki sygnalizacyjne, a nawet proste panele

operatorskie. Dodatkowo wewnątrz obudowy można

zamontować listwy przyłączeniowe lub moduły

przekaźnikowe bezpieczeństwa.

Panele nie tworzą warunków bezpiecznej pracy dla

osób postronnych. W tym celu należy dodatkowo

zainstalować kurtyny świetlne, osłony ruchome lub skanery

laserowe.

Rozwiązania optoelektroniczne (kurtyny) pozwalają na

uzyskanie wyższej produktywności, panele dwuręczne są

natomiast niewrażliwe na działanie pyłu czy dymu, co

umożliwia stosowanie ich w trudnych warunkach otoczenia.

Czasowe uniemożliwienie dostępu

Parametry graniczne

W wielu zastosowaniach konieczny jest nadzór różnych

parametrów maszyny, aby nie przekroczyły wartości
granicznych (niebezpiecznych). W chwili przekroczenia
wartości granicznej parametru powinno nastąpić
zastosowanie odpowiednich środków
(zatrzymanie maszyny, załączenie światła ostrzegawczego
lub brzęczyka). Przykładami może być nadzór nad
prędkością, temperaturą lub ciśnieniem lub monitoring
pozycji granicznych.

Parametry graniczne

Kontrola niebezpiecznych parametrów

maszyny

Przyciski stopu awaryjnego

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 30 października 2002 r.

w sprawie minimalnych wymagań dotyczących

bezpieczeństwa i higieny pracy w zakresie użytkowania

maszyn przez pracowników podczas pracy, w rozdziale 3 § 14.

1 nakazuje:

Maszyna powinna być wyposażona co najmniej w jeden

wyłącznik awaryjny, w celu wyeliminowania istniejącego lub

możliwego do wystąpienia niebezpieczeństwa

. Przyciski stopu

awaryjnego są stosowane w układach zabezpieczających

maszyn oraz ciągów produkcyjnych i odgrywają ważną rolę w

zapobieganiu wypadkom lub uszkodzeniom maszyn. Przycisk

awaryjnego zatrzymania w przypadku braku miejsca na

korpusie maszyny może być zainstalowany na podłożu, gdzie

zamontowana jest maszyna i może być uruchamiany poprzez

nacisk stopą pracownika. Wszystkie przyciski stopu

awaryjnego powinny spełniać wymogi normy EN 418.

Wymagania dotyczące stopów

awaryjnych

Konstrukcja urządzeń zatrzymywania awaryjnego

powinna odpowiadać charakterowi pracy maszyn, z którymi
współpracują oraz usytuowania na miejscu pracy. Mogą to
być wyłączniki uruchamiane przyciskiem, cięgnem lub
nieosłoniętym pedałem. Urządzenia te powinny być
samozatrzaskujące się i powodować niezawodne
osiągnięcie rozdzielenia styków. Przywrócenie normalnego
działania maszyny powinno być możliwe po doprowadzeniu
elementu sterowniczego STOP-u do stanu wyjściowego i
zresetowaniu. Resetowanie urządzenia powinno być
możliwe tylko przez ręczne zadziałanie na element
sterowniczy. Samo resetowanie nie powinno powodować
wywołania sygnału ponownego uruchomienia maszyny.

Urządzenia stopu awaryjnego

Linkowe wyłączniki bezpieczeństwa

Linkowe wyłączniki bezpieczeństwa powinny być stosowane
w urządzeniach przenośnikowych lub w maszynach o dużej

długości, w których jest wymagane istnienie wielu pozycji

STOP.

W porównaniu z układem, w którym zastosowano wiele

przycisków bezpieczeństwa, jest rozwiązaniem bardziej

ekonomicznym, ponieważ pozwala na zmniejszenie ilości

zastosowanych elementów bezpieczeństwa, przewodów

oraz robocizny.
Linkowe wyłączniki bezpieczeństwa są stosowane w:
-maszynach tekstylnych,

-maszynach do obróbki drewna,
-na wyposażeniu kopalń,

-prasach drukarskich.

Linkowe wyłączniki

bezpieczeństwa

Sposób mocowania linkowych wyłączników

bezpieczeństwa

Linkowe wyłączniki bezpieczeństwa

Linkowe wyłączniki

bezpieczeństwa

Przykład montażu

Błędne oraz prawidłowe mocowanie

linki

Uwagi dotyczące działania linkowego

wyłącznika bezpieczeństwa

Linkowy wyłącznik bezpieczeństwa powinien działać

przy pociąganiu linki w dowolnym kierunku. Należy
stosować dwa linowe wyłączniki bezpieczeństwa, po jednym
na każdym końcu linki. W przypadku krótszych linek można
zastosować wyłącznik na jednym końcu linki, a na drugim
sprężynę. Jeśli linka został napięta prawidłowo w trakcie
instalacji, zestyki bezpieczeństwa wyłącznika linkowego
zostaną zamknięte. Pociągnięcie za linkę lub zerwanie linki
prowadzi do otwarcia zestyków bezpieczeństwa. Reset
układu sterującego nie może nastąpić przed ponownym
napięciem linki.

Przyciski zatrzymania awaryjnego

Kasowanie (reset) przez obrót

Przyciski zatrzymania awaryjnego

Kasowanie (reset) przez wyciągnięcie

Przyciski zatrzymania awaryjnego

Kasowanie (reset) kluczem

Urządzenia zezwalające

Podczas dokonywania nastaw, prac serwisowych

istnieje konieczność czasowego wyłączenia działania
urządzeń ochronnych. Oprócz środków minimalizujących
ryzyko (zmniejszona siła/prędkość itp.) konieczne jest
wówczas zastosowanie urządzeń sterujących, które muszą
być uruchomione przez cały czas wyłączenia urządzeń
ochronnych. Taką możliwość dają urządzenia zezwalające
które umożliwiają obsłudze wejście do strefy niebezpiecznej
wokół maszyny w celu sterowania jej ruchem przy pracach
serwisowych lub regulacyjnych, przy oprogramowaniu
maszyny lub testach i przy koniecznej obserwacji procesu
produkcji z bliska.

Urządzenia zezwalające

Urządzenia zezwalające to z reguły przyciski ręczne lub

przełączniki nożne. W przypadku gdy operator upuści
łącznik lub mocno naciśnie przycisk, zostaje wysyłany
sygnał stop, co uchroni operatora przed obrażeniami. Przy
pracach prowadzonych w niebezpiecznych obszarach
bardzo przydatny do zastosowania jest zezwalający łącznik
3-położeniowy. W pierwszej i trzeciej pozycji przełącznika
łącznik wysyła do maszyny sygnał stop, a w pozycji drugiej
zezwala na wolną pracę maszyny po zainicjowaniu innych
zabezpieczeń.