אילו תקנים לבטיחות (למשל, ISO 13849) חלים על מערכות בקרה של מכונות אוטומטיות לחיתוך פינות?

תקן ISO 13849-1:2023 ודרישות לרמת ביצוע (PL) לבטיחות מכונות חיתוך פינות

כללי הארכיטקטורה המרכזיים לרכיבים הקשורים לבטיחות במערכות בקרה (SRP/CS)

תקן ISO 13849-1:2023 קובע דרישות ספציפיות לרכיבים הקשורים לבטיחות במערכות בקרה (SRP/CS), ומקבץ אותם לקטגוריות שונות, מ-B עד 4, בהתאם לאופן שבו הם מטפלים בשגיאות ולסוג האבחנות שהן מציעות. כשמדובר במכונות לחיתוך פינות שבהן הכוח ההידראולי יכול בקלות לעלות על 500 kN, ברוב המקרים נדרשת התאמה לדרישות של קטגוריה 3. מה זה בעצם אומר? מערכות חייבות לכלול מסלולי בטיחות גיבוי, לבצע בדיקות מתמשכות של הביצועים העצמיים שלהן, ולשמור על דירוג MTTFD של לפחות 100 שנה לרמת ביצועים PLd. גם כיסוי האבחון חייב להיות מעל 90%, כדי שכל בעיה בציוד בטיחות חיוני כמו מסכי אור או כפתורי חירום תזוהה כמעט מיידית. זה חשוב מכיוון שפעמים רבות מתרחשות הפעלות מחדש מסוכנות בעת החלפת כלים, ומקרים אלו ממשיכים להיות אחת הסיבות העיקריות לפציעות דריסה חמורות בסביבות ייצור.

קביעת רמת הביצועים הנדרשת (PLr) מנתוני הערכת הסיכון

רמת הביצועים הנדרשת (PLr) נגזרת ישירות מנתוני הערכת הסיכון לפי ISO 12100. עבור מכונות קרע פינות, פרמטרי סיכון טיפוסיים כוללים:

• חומרת הפציעה (S) : חמורה ביותר (S2), עקב הסתברות גבוהה לאיבוד איבר תחת כוחות של מספר טונות
• תדירות החשיפה (F) : מתמשכת (F2) בקווי ייצור עם תזונה אוטומטית
• הסתברות להימנעות (P) : נמוכה (P2), בהתחשב בזמן תגובה מוגבל של המפעיל בסמוך לנקודת הפעולה
• הסתברות התרחשות של האיום (O) : גבוהה (O3), בשל תקיעות תכופות של החומר

למאפיינים קריטיים של בקרת בטיחות כמו בקרת שתי ידיים או הגנה באמצעות מסך אור, אנו לרוב רואים ערכים אלו נופלים ב-PLr שווה ל-d או e. ניקח למשל PLr שווה ל-e, המחייב רכיבים שבהם MTTFD הוא לפחות 30 שנה ו-DC מגיע ל-99% או יותר, הכול נבדק לפי התקנים של ISO 13849-2. כשעושים זאת נכון בפועל, יש ירידה אמיתית בתאונות, אולי עד 98% פחות תקלות בהשוואה למערכות PLc במהלך פעולות כיווץ אוטומטיות. כמובן, השגת המספרים האלה אינה רק עניין של חישובים מתמטיים, אלא גם ודאי שהכל פועל יחד בצורה נכונה על הרצפה של המפעל.

יסודות הערכת הסיכון לפי ISO 12100: זיהוי סיכונים במכונת כיווץ פינות

מדידת חומרת הסיכון, התדירות וההסתברות להימנעות בפעולות כיווץ בכוח גבוה

ISO 12100 מחייב גישה שיטתית ומושתתת על ראיות למדידת שלושת פרמטרי הסיכון המרכזיים. בכיווץ פינות:

• עוצמה משקף תוצאות פגיעה קיצוניות — כוחות דחיסה שמעל 100 קילו ניוטון מקיימים לרוב את קריטריון S2 ("חמורה") עקב נזק קבוע במערכת השלד-שרירים או איבוד איבר.
• תדירות החשיפה תלויה במצב הפעלה: F2 ("ממשמש") חל על טעינה אוטומטית לחלוטין; F1 ("נפוץ") עשוי להחיל כאשר יש טעינה ידנית מספר פעמים בכל משמרת.
• הסתברות הימנעות מוערכת כ-P2 ("נמוכה") כאשר מהירות סגירת הכלי עוקפת 0.5 מ/ש — מה שמשאיר זמן קצר מדי לפעולה מנעה.

כימות מדויק מחייב תיעוד של סצnenarios קיצוניים של פגיעות, מדידת משך הסיכון לאורך מחזורי הכריסים המלאים, ווידוא אילוצי מרחב להסגת המפעיל. יסוד אובייקטיבי זה מבטיח שהסיכנות השארית עומדת בעקרונות ALARP (בנמוך ככל האפשר באופן סביר).

המרה של סצnenarios של סיכונים לפונקציות בטיחות מוגדרות (למשל, עצירה בטוחה בקטגוריה 1)

סיכונים שזוהו באמצעות ISO 12100 מוזנים ישירות לדרישות הבטיחות הטכנית דרך מסגרת הפחתת הסיכון האיטרטיבית שלה. למשל:

• סגירה לא מבוקרת של כלי עבודה במהלך תחזוקה — עצירה בטוחה קטגוריה 1 , הדורשת בלימת אלקטרו-מכניקה ממונitored (זמן עצירה <150 מ"ש) בתוספת אימות מיקום.
• סיכוני דחיסה עקב אינרציה שארית של הכלי — הפסקת טורק ביטוח (STO) עם ניטור תנועה כיוונית.
• טעינה חוזרת של חומר — שילוב מסך אור עם רזולוציה ≤30 מ"מ ולוגיקת השתקה conforme ל-ISO 13855.
• הפרעות עקב רכיב תקוע — מפסקים לאישור עם שלושה מצבים , שמונע פיזית הפעלה אלא אם מחזיקים במצב "איפשור".

על כל פונקציה להתאים ולומרזר במדויק בהתאם לרמת חומרת, תדירות והסתברות ההימנעות מהסיכון המקורי—כדי להבטיח שאמצעי הבטיחות יתמקדו באופן מדויק במצבים של כשל מבלי להגזים בעיצוב.

שילוב בטיחותי של התקני הגנה במערכות בקרת קיפול פינות אוטומטיות

בחירת ואימות של מסכי אור, חומות נעול והתקני איפשור

בחירת התקני ההגנה חייבת לעמוד בכלל הארכיטקטורה וביעדי הביצוע לפי ISO 13849-1:2023. לצורך קיפול פינה בכוח גבוה:

• מסךי אור נדרשת רזולוציה ≤14 מ"מ לזיהוי אצבעות, וחייבת להשיג לפחות PLd, כפי שנבדק באישור עיצוב סוג 4 (IEC 61496-1).
• חומות נעול דורשים מפסקים מגנטיים דו-ערוצים עם ניטור צלבני למניעת עקיפה, בצירוף kontakte מונחים-בכפייה המקיימים דרישה לקטגוריה 3.
• הפעלת התקנים חייבת לכלול מנגנוני חזרה של קפיץ הדורשים לחץ מתמיד ושחרור בטיחותי במקרה של תקלה.

כל ההתקנים עוברים בדיקות שילוב תקלות כדי לאשר כיסוי אבחון של יותר מ-90%. הגנת היקף חייבת לעמוד בפני אנרגיית מכה של 200 ג'ול (לפי ISO 14120) ולקבל זמן תגובה של פחות מ-100 מ"ש לבלימת חירום (ISO 13850). אימות סביבתי – כולל עמידות לרעידים עד 15g וחסימה לפי דרגת IP65 מפני חדירת חלקיקי מתכת – הוא חובה להפעלה מהימנה בסביבות דוקן תעשייתי.

קטגוריות עצירה, לוגיקת הפעלה מחדש ואימות זמן תגובה למחזורי דוקן דינמיים

קטגוריות עצירה חייבות להתאים לאופי הדינמי של פעולות הדוקן. קטגוריה 0 (הפסקת זרם לא מבוקרת) חלה על סיכוני התנגשות מיידיים, בעוד ש- קטגוריה 1 (עצירה מבוקרת לאחריה הפסקת זרם) נדרשת מסיכונים אינרציאליים הדורשים בקרת האטה. לוגיקת הפעלה מחדש חייבת לאכוף הסכמה דו-ידנית עם זיהוי הפעלה לא סינכרונית כדי לפסול הפעלה חוזרת לא רצויה.

בעת אימות זמני תגובה, עלינו לקחת בחשבון את כל עיכובים קטנים אלו שמצטברים לאורך זמן. חישבו על דברים כמו עיבוד מסך אור שמשךו כ-10 מילישניות או פחות, ואז מחזור סריקת ה-PLC הבטיחותית שמגיע עד 15 מילישניות, ולבסוף פתיחת הקונטקטור עצמה שנמשכת בדרך כלל פחות מ-20 מילישניות. בסיטואציות הכוללות פעולות קrimp במהירות גבוהה, יצרנים חייבים להוכיח שהפונקציה הבטיחותית כולה פועלת בתוך חלון של 50 מילישניות כאשר היא נמדדת באמצעות משקף תנודות. למה זה חשוב? ובכן, לפי התקן EN ISO 13855:2019, נוסחת חישוב המרחק הבטיחותי S שווה ל-K כפול T ועוד C הופכת כאן לקריטית. עבור נקודות גישה ידנית, K מייצג 1600 מ"מ לשנייה. הגשת המספרים הנכונים מבטיחה שהעובדים ישארו בטוחים גם במהלך מחזורי העבודה המהירים והחוזרים האלה שמתרחשים לאורך ריצות הייצור.

שאלות נפוצות

מהו תקן ISO 13849-1:2023?

ISO 13849-1:2023 מגדיר דרישות לרכיבים הקשורים לבטיחות במערכות בקרה, ועוזר להבטיח שמכונות כמו מכונות קיפול פינות עונות על תקנים מסוימים של בטיחות.

למה חשובה כיסוי אבחוני לציוד בטיחות?

כיסוי אבחוני גבוה מבטיח שכל התקן בטיחות פגום, כגון כפתורי חירום, יזוהה במהירות, וכך יונעו הפעלות מחדש מסוכנות של המכונה העלולות לגרום לפציעות חמורות.

איך נקבע רמת הביצועים הנדרשת?

רמת הביצועים הנדרשת (PLr) נקבעת באמצעות הערכת סיכונים, שבה מעריכים גורמים כגון חומרת הפציעה, תדירות החשיפה וסבירות ההימנעות.

מהם תכונות הבטיחות החשובות עבור מכונות קיפול פינות?

תכונות בטיחות קריטיות יכולות לכלול בקרות לשתי הידיים, הגנה באמצעות מסך אור וקטגוריות עצירה, כולן מעוצבות כדי לצמצם באופן משמעותי תאונות.