Dodano: 2024-09-03
Czym są i jak działają kurtyny świetlne bezpieczeństwa?
Zapewnienie bezpieczeństwa i łatwego dostępu przy zachowaniu ciągłości produkcji, to najważniejsze korzyści, jakie zapewniają kurtyny świetlne bezpieczeństwa. Czym są, jak działają i gdzie się je stosuje? Przeczytaj i dowiedz się więcej urządzeniach, które pomagają tworzyć niezawodne systemy bezpieczeństwa.
Nowoczesne zakłady przemysłowe muszą brać pod uwagę takie kwestie jak efektywność działania, ciągłość procesów produkcyjnych, spełnianie szeregu narzucanych odgórnie przepisów, a także ciągły rozwój technologiczny, który pozwala nadążyć za konkurencją. To sporo wymagań, a w tym wszystkim trzeba jeszcze pamiętać o niezwykle ważnej, jeśli nie najważniejszej kwestii – bezpieczeństwie.
Każda maszyna, stanowisko robocze czy linia produkcyjna musi być zabezpieczona w taki sposób, aby nie stanowiła dla nikogo zagrożenia. Jednak zabezpieczenie nie powinno utrudniać dostępu do urządzeń, spowalniać pracy czy zaburzać jej ciągłości. Tam, gdzie operator musi często przebywać w obszarze zagrożenia, np. w celu dokładania elementów do obrobienia, sprawdzają się kurtyny świetlne, które skutecznie chronią wybrany obszar, nie blokując fizycznego dostępu.
Czym są kurtyny świetlne?
Kurtyny świetlne bezpieczeństwa, nazywane są też czasem barierami optycznymi. To urządzenia typu „safety”, które wykorzystują niewidoczne dla ludzkiego oka światło podczerwone do wykrywania obiektów. Przerwanie wiązki światła powoduje natychmiastowe zatrzymanie pracy urządzenia, które mogłoby być potencjalnie niebezpieczne. Kurtyny świetlne stosowane są szeroko w przemyśle w celu ochrony pracowników.
Można wyróżnić kurtyny jednowiązkowe i wielowiązkowe. Pierwsze, jak sama nazwa wskazuje, wykorzystują do wykrywania obiektów jedną wiązkę światła. Są one wystarczające w miejscach gdzie ryzyko wypadków jest niewielkie. Kiedy potrzebna jest mocniejsza ochrona, stosuje się kurtyny wielowiązkowe, składające się z kilku równoległych wiązek światła.
Kurtyny świetlne są urządzeniami ochronnymi (ESPE), które stanowią jeden z elementów układów bezpieczeństwa w zakładach przemysłowych. Muszą być one zgodne z wymaganiami Dyrektywy Maszynowej 2006/42/WE, a szczegółowe wytyczne dla nich, takie jak np. maksymalne osiągane poziomy bezpieczeństwa, są określone w normie EN IEC 61496-1 oraz EN IEC 61496-2.
Kurtyny świetlne bezpieczeństwa XUSL2 i XUSL4 służą
do wykrywania palców, dłoni, ciała i różnych przedmiotów w pobliżu urządzeń,
które mogą stanowić zagrożenie
Źródło: DYNAMOTION
Kurtyny bezpieczeństwa – zasada działania
Technologia kurtyn świetlnych opiera się na współpracy dwóch podstawowych komponentów: nadajnika i odbiornika. Urządzenia te nie są ze sobą fizycznie połączone. Każde z ich składa się z szeregu diod. Diody nadawcze generują równoległe wiązki światła podczerwonego, które są odbierane przez diody odbiornika.
Pomiędzy tymi dwoma urządzeniami tworzy się w ten sposób płaszczyzna, złożona z wiązek optycznych. Pojawienie się w tej płaszczyźnie nieprzezroczystego obiektu np. ludzkiego ciała, powoduje przerwanie wiązki. Światło z nadajnika nie dociera do odbiornika, a to skutkuje wygenerowaniem sygnału niskiego na dwóch redundantnych wyjściach bezpieczeństwa OSSD (ang. output signal switching device) i prowadzi do automatycznego zatrzymania maszyny.
Wyjścia OSSD to najczęściej wyjścia półprzewodnikowe lub tranzystorowe. Wyróżniają się one na tle rozwiązań stosowanych w innych typowych elementach systemów bezpieczeństwa – technologia półprzewodnikowa umożliwia szybką reakcję systemu, kluczową w kwestii bezpieczeństwa operatora podczas pracy z maszyną.
Zastosowanie kurtyn świetlnych
Kurtyny świetlne bezpieczeństwa znajdują zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, przy wielu typach maszyn i stanowisk roboczych. Sprawdzają się przede wszystkim tam, gdzie stosowanie mechanicznych osłon jest niemożliwe lub nieefektywne. Kurtyny chronią przed przypadkowym uruchomieniem maszyny podczas pracy, zapobiegają kontaktom z niebezpiecznymi narzędziami itp.
W zależności od potrzeb, rodzaju stanowiska i charakteru wykonywanej na nim pracy, kurtyny mogą zapewniać różne stopnie ochrony. Tam, gdzie potrzebny jest cykliczny dostęp do maszyny, można ograniczyć się do zabezpieczenia jedynie strategicznego punktu. Kurtyna jest wtedy montowana bardzo blisko zagrożenia, ważne jest więc, żeby miała odpowiednią rozdzielczość, musi bowiem wykrywać nawet najmniejsze części ciała, takie jak palce.
Kiedy dostęp do niebezpiecznego obszaru jest sporadyczny, kurtyny stosuje się zazwyczaj do zabezpieczenia dostępu. W tym przypadku urządzenie bezpieczeństwa ma za zadanie wykryć wejście całego ciała człowieka, wystarczające są więc kurtyny z pojedynczymi wiązkami. Trzeba jednak pamiętać, że nie wykrywają one osób znajdujących się wewnątrz obszaru, powinny więc być stosowane tylko wtedy, gdy ocena ryzyka na to pozwala.
Kurtyny bezpieczeństwa można również zastosować do zabezpieczenia całego obszaru. Uniemożliwia to uruchomienie maszyny, gdy ktoś znajduje się w strefie zagrożenia. Takie urządzenia zazwyczaj muszą mieć rozdzielczość pozwalającą na wykrycie nogi człowieka, a jeśli nie używa się innych zabezpieczeń, długość kurtyny musi zapewniać bezpieczeństwo z całym obszarze.
Kurtyny świetlne XUSL firmy Telemecanique Sensors
Źródło: Telemecanique Sensors
Muting – najważniejsza z funkcjonalności
W przypadku niektórych aplikacji, szczególnie takich gdzie zachodzi potrzeba przemieszczania się elementów do strefy niebezpiecznej, konieczne bywa chwilowe zawieszenie działania ochrony. Wykorzystuje się do tego funkcję mutingu, czyli tzw. wyciszenia. Ma ona na celu umożliwienie przedmiotom, np. paczkom przemieszczającym się na taśmie, przechodzenie do strefy z robotem bez konieczności zatrzymywania maszyny. Jest to kluczowa funkcjonalność kurtyn świetlnych – pozwala zachować efektywność procesów produkcyjnych, przy jednoczesnym zapewnieniu odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa.
Muting jest aktywowany tylko wtedy, gdy system odczyta prawidłową sekwencję sygnałów wejściowych z czujników. Kiedy algorytm jest spełniony, kurtyna świetlna chwilowo zawiesza swoją funkcję ochronną i pozwala na swobodny przepływ przedmiotów. W trakcie używania mutingu konieczne jest zastosowanie dodatkowej lampki kontrolnej, która sygnalizuje chwilowe wyłączenie zabezpieczenia i informuje operatorów o bieżącym stanie systemu.
Funkcja mutingu może być realizowana na dwa główne sposoby:
- Kurtyna z wbudowanym mutingiem i lampką sygnalizacyjną – takie kurtyny dostępne są w wersji z ramionami w układzie „T” lub „L”, które można dopasować do konkretnego stanowiska pracy. To wygodne i proste rozwiązanie, niewymagające skomplikowanej konfiguracji.
- Układ zbudowany ze sterownika z czujnikami wyposażonymi w lusterko lub z odbiornika z kurtyną – to bardziej elastyczne rozwiązanie, które pozwala na dostosowanie do różnorodnych konfiguracji przestrzennych i technologicznych. Wymaga jednak czynności programistycznych, związanych z określeniem algorytmu działania mutingu w sterowniku bezpieczeństwa. Nie można też zapomnieć o lampce sygnalizacyjnej, która informuje operatora o zawieszeniu działania kurtyny.
Wybór odpowiedniej wersji zależy od specyficznych potrzeb i warunków pracy, istotne jednak jest, aby cały system był prawidłowo skonfigurowany i wyraźnie sygnalizował momenty wyłączenia zabezpieczenia. Dzięki temu integracja mutingu w stanowiskach pracy z kurtynami bezpieczeństwa staje się nie tylko praktyczna, ale także bezpieczna.
W aplikacjach, gdzie zachodzi potrzeba przemieszczania się elementów funkcja mutingu jest niezastąpiona
Źródło: Telemecanique Sensors
Zalety korzystania z kurtyn bezpieczeństwa
Oprócz ochrony pracowników przed różnego rodzaju urazami, zastosowanie kurtyn świetlnych jako elementu systemu bezpieczeństwa w zakładzie przemysłowym daje też wiele innych korzyści. Do najważniejszych należą:
- Większa efektywność – w przeciwieństwie do fizycznych barier, zabezpieczenie stanowiska roboczego za pomocą kurtyny świetlnej nie utrudnia dostępu, co korzystnie wpływa na tempo i płynność pracy oraz poprawia logistykę.
- Elastyczność – kurtyny świetlne dają różnorodne możliwości dopasowania ich do wielu zastosowań i wymagań, specyficznych dla danej linii produkcyjnej lub stanowiska pracy.
- Zgodność z przepisami – kurtyny świetlne to istotny element systemów bezpieczeństwa, który pomaga w profesjonalny sposób zabezpieczyć potencjalnie niebezpieczne miejsca, a tym samym spełnić, nieraz bardzo rygorystyczne, wymagania dotyczące bezpieczeństwa i higieny pracy.
Bariera świetlna sprawdza się tam, gdzie brakuje miejsca na ogrodzenie
lub ingerencja w pracę maszyny jest częsta.
Źródło:DYNAMOTION
Jak wybrać odpowiednią kurtynę świetlną?
Kurtyna świetlna, aby zapewnić odpowiedni poziom bezpieczeństwa, musi być dobrana do konkretnego stanowiska lub maszyny. Istotne jest, aby wejście do strefy chronionej nie było możliwe bez przerwania wiązek światła, dlatego też trzeba wziąć pod uwagę kilka ważnych kwestii.
Jednym z głównych parametrów, który decyduje o skuteczności kurtyn świetlnych w wykrywaniu obiektów i zapobieganiu wypadkom jest ich rozdzielczość. Oznacza ona odległość pomiędzy poszczególnymi wiązkami światła, co ma znaczący wpływ na detekcję – obiekty o szerokości równej lub większej od rozdzielczości zawsze będą wykrywane, ponieważ przecięcie wiązki jest wtedy nieuniknione. Natomiast obiekty o szerokości mniejszej niż rozdzielczość mogą przejść pomiędzy wiązkami, pozostając niewykryte. Możemy wyróżnić trzy rodzaje rozdzielczości:
- Kurtyny wykrywające palec (rozdzielczość 14 mm).
- Kurtyny wykrywające dłoń (rozdzielczość 30 mm).
- Kurtyny wykrywające całe ciało (występujące w wersjach 2-, 3- lub 4-wiązkowych).
Ważnym aspektem jest również dystans wykrywania. Określa on jak szeroki obszar może być chroniony, czyli jaka jest maksymalna odległość pozwalająca na to, by światłoczułe komórki odbiornika przechwyciły wiązki wysyłane z nadajnika.
Warto również zwrócić uwagę na skuteczny kąt przysłony, czyli maksymalny kąt odbioru wiązki światłą. To ważne, aby zapobiec odbieraniu fałszywych sygnałów. W urządzeniach wyższych kategorii kąt ten jest znacznie mniejszy, niż w urządzeniach niższych kategorii.
Istotnym parametrem jest też wysokość kurtyn bezpieczeństwa – w zależności od potrzeb zakres wysokości chronionego obszaru może mieścić się w przedziale od 160 mm nawet do 1810 mm dla pojedynczej kurtyny.
Rezygnacja z mechanicznych zabezpieczeń na rzecz kurtyny umożliwia swobodny dostęp
do maszyny, skracając czas załadunku, czynności kontrolne czy regulacyjne.
Źródło: DYNAMOTION
Kurtyny bezpieczeństwa od Telemecanique
Kurtyny świetlne bezpieczeństwa od Telemecanique Sensors to produkty zgodne z Europejską Dyrektywą Maszynową 2006/42/WE i normami bezpieczeństwa SIL 3, PLe oraz z normami EN ISO 13849-1, IEC 62061, IEC 61496-1 i IEC 61496-2. Producent oferuje urozmaicone wersje urządzeń, przeznaczone dla różnych aplikacji.
Przykładem kurtyn świetlnych o prostej konstrukcji i atrakcyjnej cenie są produkty z serii XUSL2. To kurtyny laserowe typu 2, które stanowią odpowiednie zabezpieczenie tam, gdzie ryzyko obrażeń jest oceniane jako niskie. Regularnie testują one swoje wewnętrzne obwody, co daje gwarancję zachowania pełnej sprawności.
Dla bardziej wymagających zastosowań stworzono kurtyny laserowe typu 4 z serii XUSL4. To zaawansowane rozwiązanie bazujące na automatycznej redundantnej architekturze samokontroli. Kurtyny te umożliwiają natychmiastowe wykrycie awarii w określonym czasie reakcji, dzięki czemu doskonale radzą sobie wszędzie tam, gdzie występuje wysokie ryzyko obrażeń operatorów.
Podsumowanie
Kurtyny świetlne stanowią ważny element systemów „safety” w nowoczesnych zakładach przemysłowych. Inwestycja w tego typu rozwiązania to przede wszystkim inwestycja w bezpieczeństwo pracowników i spełnienie wymogów BHP, ale nie tylko. Zastosowanie kurtyn świetlnych to także postawienie na stabilność procesów przemysłowych. Precyzyjna detekcja, przy jednoczesnym braku fizycznych barier, a także wykorzystanie funkcji mutingu, umożliwiają łatwy, a zarazem bezpieczny dostęp oraz nieprzerwaną płynność procesów produkcyjnych.
Sprawdź ofertę kurtyn swietlnych bezpieczeństwa na naszym sklepie online!
Szeroka oferta kurtun bezpieczeństwa firmy Telemecanique Sensors dostępna na naszym sklepie online.
Zachęcamy również do kontaktu mailowego na adres info@dynamotion.pl!
W razie jakichkolwiek pytań, zapraszamy do kontaktu:
DYNAMOTION Sp. z o.o.
ul. Feliksa Wrobela 5, 30-798 Kraków
info@dynamotion.pl
+12 306 73 90
Autor
Filip Świetlicki
Inżynier ds. Czujników przemysłowych i Systemów bezpieczeństwa maszynowego
Absolwent Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie na kierunku Automatyka Przemysłowa i Robotyka. Zajmuje się doradztwem serwisowym, sprzedażą i wsparciem w zakresie systemów Telemecanique Sensors.
E-mail: filip.swietlicki@dynamotion.pl
