MUNKABIZTONSÁG 2.1
Gép- és területvédelem üzemcsarnokokban Tárgyszavak: munkabiztonság; területvédelem; technológia; lézertechnika; fényfüggöny; balesetvédelem.
Az utóbbi években az új gép- és területvédő technológiák bevezetésével a tervezőmérnököknek a korábbinál is több lehetőség közül kell kiválasztaniuk a helyes megoldást, amely egyszerre tesz eleget a termelési és a biztonsági követelményeknek. A lézerszkennerek megjelenése az elmúlt néhány évben pl. újabb izgalmas technológiával egészítette ki a meglévő lehetőségeket, amelyeket az üzemi területek védelménél lehet felhasználni. A tervezőmérnök ilyenkor azzal a feladattal kerül szembe, hogy mikor használja ezek valamelyikét a régebbi bevált területvédő technológiák, például a biztonsági szőnyegek és a fényfüggönyök helyett.
A területvédelem alapjai A területvédelem tervezése ugyanazzal a folyamattal kezdődik, amelyet bármely gép védelmére alkalmaznak: a biztonsági szemlével. Ha fizikai védelemre van szükség a kockázat csökkentése érdekében, a hagyományos mechanikai akadályok – pl. egymásba csúszó védőkerítések, csúszókapuk és korlátok – elsősorban ott alkalmasak, ahol a védett területhez való hozzáférés gyakorisága igen alacsony. Bizonyos környezetek túlságosan mostohák ahhoz, semhogy meg lehetne engedni a kezelőszemélyzet közel kerülését a működő berendezéshez. Ide tartoznak például az olyan munkaterületek, ahová veszélyes hulladék, gáz, hő, sőt esetenként radioaktív sugárzás jut ki. Ilyen esetekben egy fénysugár vagy biztonsági szőnyeg nem véd meg a géppel vagy annak változó környezetével szemben, különösen ami a repülő szilánkokat, továbbá mérgező, rákkeltő vagy gyúlékony anyagokat illeti.
Ha azonban a mechanikai akadályok túlzottan korlátozzák a berendezések működtetését, illetve nem áll fenn extrém veszélyeztetettség, akkor fejlettebb, „felhasználóbarátabb” területvédő technológiák válnak szükségessé. Alkalmazási alapkövetelmények A biztonságos működés fenntartása céljából a biztonsági zóna alakját és méretét kell oly módon meghatározni, hogy a gép biztonságosan leállítható legyen. A „minimális biztonságos távolság” meghatározásánál minden esetben tekintetbe kell venni az alábbiakat: • a gép vezérlő áramkörének reakcióideje a gép fékrendszerének működésbe hozásához; • a veszélyes mozgás leállításáig eltelő teljes idő; • a maximális sebesség, amellyel egy ember megközelítheti a veszélyforrást; Természetesen a helyi körülmények számos további tényező figyelembe vételét is indokolhatják. Általánosságban, ha az adott alkalmazás ismétlődő tevékenységet igényel, akkor önmagában a kezelő kifáradása is nem biztonságos munkavégzéshez, például a berendezés biztonsági rendszerének megkerüléséhez vezethet. Ilyenkor területvédő berendezés lehet a helyes megoldás. Tekintet nélkül a kiválasztott technológiára, néhány fontos alapelvet mindenképpen be kell tartani: • Először is, helyesen ki kell számítani a tervezés során a biztonságos távolságot. Ha a felszerelés után bármilyen módosítást végeznek, az eredeti biztonsági intézkedéseket újra kell értékelni. A technológiát auditáltatni, további előre rögzített időszakonként karbantartani kell, írásos szabályzat követésével. Megfontolás tárgyát képezheti, hogy ezeket az előírásokat belevegyék a kezelő munkaköri leírásába. Ezenkívül annak is tudatában kell lenni, hogy a leállási idő meghosszabbodhat a gép kopása következtében, különösen mechanikus fékek esetében. • Ami a védett területet illeti, gondoskodni kell róla, hogy ne legyen más belépési pont, ami lehetővé tenné emberek veszélybe kerülését. Mivel a védett terület fotocellák alkalmazása esetén nem látható, a talajon szembeötlő módon fel kell tüntetni annak körvonalait. A határokat jelezheti felfestett vonal, sín vagy lánc. Egy másik megoldás figyelmeztető jelzések kihelyezése.
• Végül, a biztonsági reteszkapcsolót a védett zónán kívül kell elhelyezni, és a kezelőnek ilyen esetben képesnek kell lennie arra, hogy áttekinthesse a teljes munkaterületet a berendezés megindítása előtt. A fokozott biztonság érdekében szükségessé válhat megerősített kapcsoló alkalmazása, a potenciálisan veszélyes tevékenység további korlátozása érdekében. Ezen alapkövetelmények tisztázása után hozzá lehet kezdeni annak értékeléséhez, hogy melyik elektronikus területvédő technológia lesz a legjobb az adott körülményekhez. A következőkben a technológia általános bemutatása után következnek a felszerelés részletei, az alkalmazásból származó előnyök és a tipikus felhasználási területek.
Biztonsági szőnyegek Az 1950-es évek óta automatikus ajtószőnyegeket használnak számos kereskedelmi és ipari alkalmazásban a világ minden táján. Meglepő módon azonban az első biztonsági szőnyegeket csak 30 évvel később kezdték alkalmazni ipari biztonságtechnikai célokra. Manapság ezek rendkívül praktikus megoldással szolgálnak sok alkalmazási területen. Általános technológia A biztonsági szőnyeg nem más, mint egy egyszerű, alapállapotban nyitott kapcsoló. Amikor egy előre meghatározott minimális súly (kb. 30 kg) nehezedik a biztonsági szőnyegre, a „kapcsoló” lezár. Ennek hatására az eszköz egy jelet küld a biztonsági szőnyeg vezérlőegységére, amely leállítójelet ad a védett gépre. Ha bármilyen üzemzavar lép fel, például vezetékszakadás vagy áthidalt lemez, a berendezés nem működik. Amikor a biztonsági szőnyeg nincs kitéve elégséges működtető erőnek, a jelek sértetlenek. A vezérlőegység kimeneti jelfogói feszültség alá kerülnek, ami lehetővé teszi a védett gép működését. A biztonsági szőnyegeket tipikusan egymilliónál többszöri működtetésre méretezik. Ha nagy területet kell védeni, akkor több biztonsági szőnyeg összekapcsolása a megoldás: szegélyükön csatlakoztatva őket egymáshoz. Az ilyen szőnyegek nagy választékban állnak rendelkezésre különböző szabványos méretekben. Rendelésre a vevő igényeihez szabott méreteket is készítenek.
Felszerelési tudnivalók Bár a biztonsági szőnyegek meglehetősen egyszerű készülékek, azért megfelelő felszerelést igényelnek. Először is síknak, simának és szennyeződésektől mentesnek kell lennie annak a felületnek, amelyre a biztonsági szőnyeget helyezik. Miután a szőnyeg a helyére került, gondot kell fordítani a szőnyeg kábeleinek vezetésére, hogy megelőzzék a szigetelés sérülését, továbbá a belső huzalok elvágását, illetve rövidre zárását. Végül biztosítani kell, hogy a szegélyeket megfelelően használják alátámasztásra, valamint több biztonsági szőnyeg egymáshoz kapcsolására. Speciális előnyök A biztonsági szőnyegeknek számos kulcsfontosságú előnyük van. Mindenekelőtt sok olyan területen képesek működni, továbbá alternatívát nyújtani a fényfüggönyökkel szemben, ahol például köd, por és füst korlátozza az optikai érzékelést. Ezen túlmenően ellenállók sóval, hegesztési fröccsenéssel, forgáccsal, köszörülési részecskékkel, vízzel, ásványi és szerves savakkal, alkoholokkal, aldehidekkel, maró folyadékokkal és olajszármazékokkal szemben. A kémiai ellenálló-képesség olyan tényezőktől függ, mint az idő, a hőmérséklet és a koncentráció. A biztonsági szőnyeg kémiai ellenálló-képességéről célszerű a gyártóval konzultálni a vásárlás előtt. A megfelelő felszerelés után a biztonsági szőnyeg nem igényel karbantartást az alkalmankénti leporolásokon és a teszteléseken kívül. Lehet a szőnyegeket a gépet vagy munkacellát védő más biztonsági berendezésekkel, például optoelektronikai eszközökkel együttesen is alkalmazni. Milyen ipari területekhez illik? Az eredményül adódó alkalmazási lehetőségek között vannak hegesztőrobotok, szerelőgépek, anyagmozgató berendezések, raklapot megrakó berendezések, csomagológépek, sajtológépek, élelmiszer-ipari gépek, fafeldolgozó és más automatizált szerelőberendezések.
Fényfüggönyök Fényfüggönyöket az 1950-es évek eleje óta használnak. Ártalmatlan infravörös sugarakat alkalmaznak a terület védelmére. Nevezik őket fényfalaknak, optikai őröknek és jelenlét-érzékelő készülékeknek is. Egy
adott terület védelmére a fényfüggönyöket vízszintesen lefektetik, hogy detektálni tudjanak bármely tárgyat az egész biztonsági területen. Alkalmazzák körkörösen és pontszerű alkalmazásokban is. Általános technológia A fényfüggönyök fotoelektromos adókat használnak szinkronizált, párhuzamos, infravörös fénysugarak kivetítésére egy vevő egység felé. Amikor valamilyen tárgy kerül egy vagy több fénysugár útjába, a fényfüggöny vezérlője leállítójelet küld az őrzött gépre. A legtöbb gyártó a fényfüggönyök széles választékát kínálja hossz, felbontás és környezetállóság tekintetében. Felszerelési tudnivalók A gyártó felszereléshez adott csomagját használva a fényfüggöny felszerelése aránylag egyszerű. Ami a konfigurációt illeti, az egyik egyedülálló opció, amit mérlegelni lehet, a tompítás. A tompítás lehetővé teszi a fényfüggöny érzékelőmezejének teljes megkerülését vagy akcióképtelenné tételét a védett gép közelében a gép működési ciklusának nem veszélyes részei alatt. A tompítás lehetővé teszi a védett területre belépést és az onnan kilépést, amikor a veszélyes helyzet nem áll fenn, például szállítószalagoknál anyagmozgatási alkalmazásokban. Speciális előnyök Más technológiákkal összehasonlítva a fényfüggöny alkalmazásával nyerhető előnyök között van az a tény, hogy széles területeken használhatók, akár 20 méteres területek védelme is előfordul. Ha már használják őket pontszerű veszélyforrások őrzésére, akkor a kezelőszemélyzet betanítási költségeit megtakarítva fel lehet használni a fényfüggönyöket területvédelemre is. Fényfüggönyöket ugyancsak lehet tervezni robbanásveszélyes környezetben való alkalmazásokhoz is. Egyúttal a fényfüggönyöknek van a legnagyobb felbontóképességük is. Milyen ipari alkalmazásokhoz megfelelő? A fényfüggönyök potenciális alkalmazásai között szerepelnek az olyan ipari területek, ahol robotok dolgoznak, szerelőgépek, anyagmoz-
gató és csomagológépek, lyukasztó- és sajtológépek, nagyméretű szövőgépek, élelmiszer-ipari berendezések, automatizált szerelőberendezések, raklapos rakodóterületek, hőformázó berendezések, nagyteljesítményű sajtók, kőrakodó és famegmunkáló gépek.
Lézerszkennerek A biztonsági érzékelésre szolgáló termékek körében a leggyorsabb piaci növekedést a lézerszkennerek körében jelzik előre. Ez egy aránylag új terméktípus, amely várhatóan a területvédelem leginkább költséghatékony módszerét nyújtja az üzemi alkalmazásokban. A lézerszkennerek a veszélyes területre belépő kezelőszemélyek alsó határpontjainak detektálására kínálnak optimális megoldást. Először is a szkenner fényimpulzusokat bocsát ki. A fény ezután beleütközik az útjába kerülő első tárgyba, ahonnan visszaverődik a szkennerre. A szkenner ezt a távolságot összehasonlítja a biztonsági zóna ismert méretével. Ha a szkenner behatolást érzékel a biztonsági zónába, leállítójelet küld az őrzött gépre. Ez a sorozat ismétlődik, miközben az optikai szerelvény forog, újra és újra végigpásztázva az őrzött területet. Felszerelési tudnivalók A lézerszkenner egy szabadon programozható terület érintkezésmentes monitorozását végzi. Mivel külön visszaverő eszközöket nem igényel, a felszerelés egyszerűsödik, tekintve, hogy az adó és a vevő egy készülékházban foglal helyet. A szkennert tipikus esetben a padlózat szintjére szerelik rögzített alkalmazásokban. Automatikus irányítású járműveknél (automatic guided vehicle = AGV) a szkennereket a jármű mindkét mozgásirányának megfelelően felszerelhetik az elejére és a hátuljára is. Speciális előnyök A szkennerek egyik egyedülálló előnye, hogy a biztonsági zónán túlmenően figyelmeztetési zóna is beprogramozható az egységbe, annak érdekében, hogy az arra járó személyek figyelmét felhívja a biztonsági zóna közelségére. Ehhez jönnek még a védett terület szabálytalan alakjának (körök, derékszögek, sokszögek) konfigurálhatóságából fakadó előnyök.
Sok gyártó szkennereket használ a termelőüzemekben egyre népszerűbbé váló AGV-kre szerelhető ütközők helyett. Ezzel együtt a szkennerek kis mérete könnyen adaptálhatóvá teszi őket alkalmazások széles köréhez. Tekintetbe véve a szkennerek fejlett diagnosztikáját és kommunikációs buszokhoz vezető interfészeiket, érthető, hogy miért növekszik ilyen gyorsan népszerűségük. Milyen ipari alkalmazásokhoz megfelelő? A biztonsági szkennerek potenciális alkalmazásai között vannak automatikus irányítású járművek, szerelő- és gyártósorok; használhatók továbbá automatikus nyomóformacseréhez gyártósori sajtológépeknél, hátralépés-védelemnél, emelődaruknál, kereszteződéseknél gyártóüzemekben, emelővillás targoncáknál, sajtóknál, kiszolgáló robotoknál, csomagológépeknél, előre-hátra járó átvivő járműveknél, csőhajlító gépeknél, automatikus gyártósori hegesztőcelláknál, munkaállomásoknál és töltőállomásoknál. 1. táblázat Területvédő technológiák tulajdonságainak összehasonlítása 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Minősített tulajdonság Könnyű használhatóság Szennyezett környezet (por, köd, füst stb.) Vízzel lemoshatóság Reakcióidő Területegységre eső költség Legnagyobb hatásterület Tárgyérzékenység/felbontóképesség Robbanásbiztosság Interfész kommunikációs buszokhoz Könnyű felszerelhetőség Alkalmasság szabálytalan alakú területhez Figyelmeztetési zóna / több zóna Nagy kiterjedésű terület AGV (automatikus irányítású járművek)
Szőnyeg ++ ++ ++ ++ + + – – – – + – – –
Függöny + + ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ + – – + +
Szkenner – – – – ++ – ++ – ++ ++ ++ ++ ++ ++
A területvédő technológiák összehasonlítása Az 1. táblázat 14 szempont alapján hasonlítja össze a három technológiát. A technológiák értékelésénél elemezték műszaki hátterüket,
felszerelési követelményeiket, legfontosabb előnyeiket és alkalmazási lehetőségeiket. A 14 tulajdonság közül csak kettő vagy három olyan van, amely egyértelműen megszabja, hogy melyik technológiát kell használni. Ha ezek döntő fontosságú kritériumok, akkor az adott alkalmazást kell választani, ha nem, akkor az egyes kritériumok szerinti minősítések öszszegezése alapján lehet dönteni. Általánosságban, a biztonsági szőnyegeket egyszerűségük és robusztusságok alapján szokás választani. A fényfüggönyök fő előnye, hogy alkalmasak nagy területek magas felbontású védelmére. A szkennerek álló helyzetű, szabálytalan alakú területekhez vagy olyan mobil alkalmazásokhoz a legmegfelelőbbek, ahol figyelmeztetésre, továbbá választható és konfigurálható zónákra van szükség. Összeállította: Molnár László Gábor Lazzara, J.; Wood, R.: An area-guarding puzzle. = Occupational Hazards; 68. k. 5. sz. 2006. p. 53–58. Wood, R.: Transparent machine safety. = Occupational Hazards; 68. k. 7. sz. 2006. p. 37–40.
