Schmersal AZM40 w praktyce. Kiedy osłona maszyny wymaga ryglowania?

Wielu konstruktorów maszyn i automatyków staje przed dylematem: czy na drzwiach wygrodzenia ochronnego wystarczy zamontować zwykły, bezkontaktowy czujnik położenia, czy też konieczne jest zastosowanie wyłącznika z blokadą ryglowaną? Błędna decyzja na tym etapie może prowadzić do niepotrzebnego zawyżenia kosztów szafy sterowniczej albo – co znacznie gorsze – do stworzenia śmiertelnego zagrożenia dla operatora. Analizując kompaktowy rygiel elektromagnetyczny Schmersal AZM40, przyjrzyjmy się kryteriom doboru zabezpieczeń osłon, różnicom funkcjonalnym oraz najczęstszym błędom popełnianym w praktyce inżynieryjnej.

Dlaczego zwykły wyłącznik osłony czasem nie wystarcza?

Zastosowanie zwykłego wyłącznika blokującego (bez ryglowania) opiera się na założeniu, że w momencie otwarcia drzwi maszyna natychmiast przejdzie w stan bezpieczny, zanim człowiek zdoła fizycznie sięgnąć do strefy niebezpiecznej.

Ważnym parametrem jest tu całkowity czas zatrzymania ruchu niebezpiecznego (oznaczany jako T) w relacji do czasu dojścia operatora. Zgodnie z normą PN-EN ISO 13855, minimalną odległość bezpieczną (S) wylicza się ze znanego wzoru:

S = (K x T) + C Gdzie:

• K to prędkość zbliżania części ciała (zazwyczaj przyjmuje się 1600 mm/s dla ruchu ręki),
• T to całkowity czas zatrzymania (czas reakcji układu sterowania plus czas mechanicznego wyhamowania napędu),
• C to odległość dodatkowa wynikająca z konstrukcji osłony i możliwości sięgnięcia.

Jeśli maszyna posiada dużą bezwładność mechaniczną (np. ciężkie koło zamachowe, piła tarczowa czy wrzeciono o wysokich obrotach) i po odcięciu zasilania wiruje jeszcze przez kilka sekund, montaż osłony tuż przy strefie roboczej bez ryglowania jest nielegalny i skrajnie niebezpieczny. Operator po pociągnięciu za klamkę otworzy drzwi w 0,2 sekundy i włoży dłoń wprost w wirujący mechanizm. W takim przypadku ryglowanie osłony jest bezwzględnie wymagane.

Blokowanie a ryglowanie osłony

W języku codziennym pojęcia te bywają stosowane zamiennie, jednak norma PN-EN ISO 14119 wyraźnie je rozdziela:

• Blokowanie osłony (z ang. Interlocking): funkcja, która zapobiega uruchomieniu maszyny, gdy osłona jest otwarta, oraz wysyła sygnał STOP, gdy osłona zostanie otwarta podczas pracy. Nie ogranicza jednak możliwości fizycznego otwarcia drzwi w dowolnym momencie.
• Ryglowanie osłony (z ang. Guard locking): funkcja, która fizycznie więzi osłonę w pozycji zamkniętej za pomocą mechanicznego rygla. Zezwala na jej odryglowanie i otwarcie dopiero wtedy, gdy ryzyko stworzone przez maszynę całkowicie ustało.

Ochrona osób a ochrona procesu

Wybór rygla nie sprowadza się jedynie do faktu, że urządzenie posiada cewkę blokującą. Istotna jest norma ISO 14119 oraz to, co fizycznie nadzorują bezpieczne wyjścia OSSD urządzenia. Schmersal AZM40 występuje w dwóch zasadniczych wariantach, które idealnie ilustrują ten podział:

• Wersja do ochrony osób (AZM40Z – monitorowanie ryglowania): Wyjścia bezpieczne OSSD przełączają się w stan wysoki (24 V) tylko wtedy, gdy aktywator jest wsunięty ORAZ trzpień rygla został fizycznie zaryglowany. Jeśli cewka nie zarygluje drzwi, linia produkcyjna nie ruszy. To jedyne ryglowanie, które można zastosować do ochrony zdrowia i życia przed bezwładnością maszyny.
• Wersja do ochrony procesu (AZM40B – monitorowanie aktywatora): Wyjścia OSSD przełączają się w stan wysoki już w momencie wsunięcia aktywatora w głowicę, niezależnie od tego, czy rygiel został aktywowany. Elektromagnes służy tu jedynie do tego, aby operator przypadkowo nie otworzył drzwi i nie przerwał cyklu technologicznego (np. podczas spawania czy klejenia). Zastosowanie wersji AZM40B do ochrony ludzi na maszynie z bezwładnością jest poważnym błędem konstrukcyjnym.

Najczęstsze błędy w praktyce inżynieryjnej

• Stosowanie wersji do ochrony procesu (AZM40B) do ochrony ludzi: pomylenie wariantów katalogowych skutkuje brakiem nadzoru rygla przez system bezpieczeństwa.
• Brak odporności na siły mechaniczne (brak odboju): używanie zamka AZM40 jako fizycznego zderzaka dla ciężkich drzwi przesuwnych. Zamek służy do ryglowania, a nie do wyhamowywania masy drzwi. Należy zawsze stosować mechaniczne odboje krańcowe.
• nieuwzględnienie konsekwencji zaniku napięcia: Brak analizy zachowania rygla po zaniku zasilania. Zaletą AZM40 jest bistabilność, ale projektant musi przewidzieć procedurę ewakuacji (np. wersję ze zwolnieniem awaryjnym N lub ewakuacyjnym T od wnętrza strefy).
• Automatyczny reset po zamknięciu drzwi: niedopuszczalne jest, aby samo zamknięcie osłony i ponowne zaryglowanie AZM40 powodowało automatyczny start ruchu niebezpiecznego. Wymagany jest ręczny przycisk resetu umieszczony w miejscu, z którego widać całą strefę niebezpieczną.
• Nieweryfikowanie możliwości pozostania człowieka wewnątrz: zamknięcie drzwi za operatorem, który wszedł do wnętrza wygrodzenia. Jeśli strefa jest duża, sam zamek AZM40 nie wystarczy – konieczne jest zwolnienie ewakuacyjne (klamka ewakuacyjna od środka) lub zastosowanie kluczy serwisowych i strefowych.

Rygiel to przemyślane rozwiązanie dla nowoczesnych, modułowych maszyn. Wybierając to urządzenie, należy pamiętać o dokładnym określeniu czasu dobiegu napędów, świadomym doborze wersji (ochrona osób kontra ochrona procesu) oraz o poprawnym zaprojektowaniu logicznym funkcji resetu i odryglowania.