Při pohybu na vertikálních osách nastává na základě gravitace obzvláště velké bezpečnostní riziko pro člověka a stroj: hmotnost nákladu stačí v mnoha případech k tomu, aby došlo k nechtěnému poklesu osy. V závislosti na aplikaci a druhu provozu jsou k dispozici v oblasti bezpečného monitorování pohybu na svislých osách k dispozici různá řešení.
Pohyby ve strojích a zařízeních v průmyslu znamenají vždy potenciální nebezpečí pro člověka. Nic není tedy vhodnější, než bezpečnostní technika úzce spjatá s vytvářením pohybu. Pohyb je popsán pomocí velikosti zrychlení, rychlosti a polohy. S ohledem na potenciální nebezpečí hrají důležitou roli také momenty, případně síly: u vertikální osy se musí brát ohled na gravitaci. Odpojení napájení není dostačující, aby se osa přivedla do bezpečného stavu. Vlastní hmotnost nákladu může být dostačující pro spuštění nebezpečného pohybu na ose.
Vertikální osy jsou zvláštní výzvou
Také na zvedacích zařízeních jsou lidé vystavováni různému nebezpečí. Vysoké rychlosti a síly, stejně tak nekontrolovatelné poklesy gravitací zatížených os mohou vést ke zraněním typu pohmožděnin, vytažení, zachycení nebo nárazu. Musí být přijata přídavná opatření, aby se bezpečně zabránilo nechtěným pohybům způsobených gravitací. K oblastem použití pro vertikální osy patří jeřáby a vrátky, lineární roboty pro manipulaci s těžkými dílci, nebo robotická kloubová ramena a vertikální osy od obráběcích center nebo soustružnických center.
Ve většině případů jsou pro toto použity brzdy, které se stávají účinné, klesne-li rychlost pod určitou minimální mez. V závislosti na výsledku posouzení rizika, potřebného v každém případě, může stačit jako ochranné opatření brzda s cyklickou zkouškou. To předpokládá, že pravděpodobnost spadnutí (poklesu) bude odstupňována o menší dráhu, neboť ochranná konstrukce zabraňuje přístupu pod vertikální osu nebo doba trvání je pro určenou činnost krátká. V případě použitých brzd se jedná vždy o systémy podléhající opotřebení. Mechanická opotřebení nebo unikající olej mohou způsobit pokles jmenovitého momentu brzdy. To může mít za následek spadnutí osy.
Toto je výzva: Jak lze opotřebení spolehlivě rozpoznat? Dosavadní řešení obcházela tento kritický aspekt, ve kterém osy před vypnutím byly nejprve odlehčeny dojetím na jejich spodní mechanický doraz, anebo byly provozovány pomocí mechanických pojistek. Nicméně bezpečnost závisí na brzdě, tak potom se její funkční bezpečnost musí kontrolovat. Protože přístupnost k brzdám je často omezená a testování je nákladné, jsou výhodou automatizované testovací sekvence. Testovací funkce poskytují tedy vedle zvýšené bezpečnosti také snížení prostojů díky eliminaci ručně prováděných údržbářských prací.
Řízení a bezpečnost v jednom systému
Integraci bezpečnostních funkcí v měniči, jako i bezpečné testovací funkce brzdy nabízí toto řešení: Dává motoru definovaný moment předem a potom zkouší, zda osa drží svou aktuální polohu. Při stanovení zkušebního momentu se musí brát v úvahu také moment, který způsobí síla od hmotnosti osy. Také tato funkce se aktivuje pomocí signálu a zprávy o dokončení úspěšně provedených testů. Poněvadž motorové integrované brzdy jsou části řízení brzdy měničem, vyžaduje to úzké spojení obou funkčních jednotek.
Servozesilovače, jako PMCprotego DS firmy Pilz, přezkouší díky „Bezpečnému testu brzdy (SBT)" funkce brzdy. V závislosti na aplikaci a požadavku vyplývajícího z analýzy rizik se provádí testování brzdy v každém výrobním cyklu, nebo každých 8 hodin.
Přitom je brzda zatížena přídavným momentem. Změní-li se při testování poloha, je to rozpoznáno jako nepřípustný stav a následuje hlášení, které brání pokračování provozu. Zařízení se bezpečně uvede do klidového stavu a brzda může být znovu uvedena do pohotovosti.
Kromě „Bezpečného testu brzdy (SBT)" mohou být realizovány prostřednictvím integrované bezpečnostní karty další bezpečnostní funkce díky Safe Motion. Pohybové funkce, jako „Bezpečně snížená rychlost (SLS)" a funkce stop, jako „Bezpečně odepnutý moment (STO)" umožňují redukovat přípravné časy a zvýšit využití času pro provoz. Bezpečnostní funkce s PMCprotego DS splňují požadavky Strojírenské směrnice založené na IEC 61800-5-2 a jsou ve shodě až do PL e podle EN ISO 13849-1, případně SIL CL 3 podle EN/IEC 62061. Díky integraci bezpečnostních funkcí v měniči je dosahováno krátkých časů reakce.
V měniči musí být přímo k dispozici pro monitorování požadované aktuální hodnoty a tím je umožněno přímé zpracování reakcí na chybu.
Externí řešení pro co nejvyšší bezpečnost
Pro monitorování a řízení externích brzd jsou vhodná specielní bezpečnostní relé. Externí brzdy se používají například tam, kde je nutné redundandní zařízení pro ochranu proti pádu. Protože je v motoru standardně integrována pouze jedna brzda, je nutná přídavná externí brzda.
Pomocí řešení externího řízení mohou být nejen motorové brzdy, ale i bezpečnostní brzdy bezpečně řízeny a monitorovány. S bezpečnostním relé PNOZ s50 od firmy Pilz lze bezpečně řídit a monitorovat nezávisle na výrobci nejen motorové brzdy, ale také bezpečnostní brzdy až do PL e. PNOZ s50 ovlivňuje energetickou účinnost v zařízeních: Doby trvání taktu v aplikacích byly zkráceny, neboť po dočasném přebuzení následuje programově snížení napětí (pulzně šířková modulace – PWM). Bezpečnostní relé umožňuje rychlé přepínání v nebezpečných situacích a pomalé spínání v normálním provozu, což má vliv na menší opotřebení. To redukuje výdaje za údržbu.
Různé cesty, jeden cíl
Vertikální osy si zasluhují zvláštní pozornost, jde-li o úvahu týkající se bezpečnostní techniky. Díky Safe Motion a bezpečnostnímu relé PNOZ s50 pro bezpečné řízení brzdy nabízí firma Pilz různá řešení, aby bylo možné ekonomicky implementovat bezpečnostní koncepty až do PL e.
Hodnocení rizik jako klíč k bezpečnosti strojů
V rámci posouzení rizik musí být analyzována potenciální nebezpečí v různých druzích provozu stroje a rovněž u prací vykonávaných pracovníkem. Z toho jsou pak odvozena v závěru nezbytná opatření. Různé požadavky ze Strojírenské směrnice se setkávají s druhy provozů, z nichž vyplývá lidský zásah na strojích jako nutný. Tento zásah lze provést také při částečném vypnutí ochranných zařízení. Podle konstrukce, nebo doby trvání pobytu jsou přípustná různá řešení. I když v mnoha aplikacích většinou vypne motor, což je bezpečné řešení, může u vertikálních os vlivem vypnutí vzniknout nebezpečí.
U vertikálních os závisí opatření, která mají být hlavně přijata, na tom, zdali pracovník může vstoupit pod vertikální osu celým tělem, nebo zda se pod vertikální osou nalézají pouze paže a ruce. Dalším aspektem je četnost pobytu člověka v nebezpečné zóně.
Ze součtu těchto faktorů vyplývá dosažitelná úroveň vlastností (PL) pro bezpečnostní funkce.
Systemotronic, s.r.o.
Hybešova 38, CZ- 602 00 Brno
Tel.: +420 538 707 107
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
http://www.systemotronic.cz
