Які стандарти безпеки (наприклад, ISO 13849) регулюють системи керування автоматичних пресів для фасонної обтиски?

Стандарт ISO 13849-1:2023 та вимоги до рівня продуктивності (PL) щодо безпеки машин фасонної обтиски

Основні правила архітектури безпечних частин систем керування (SRP/CS)

Стандарт ISO 13849-1:2023 встановлює конкретні вимоги до безпечних частин систем керування (SRP/CS), групуючи їх на різні категорії від B до 4 залежно від того, наскільки ефективно вони усувають несправності та які діагностичні функції пропонуються. Що стосується машин для обтискання кутів, де гідравлічне зусилля легко може перевищувати 500 кН, більшість установок повинні відповідати стандартам Категорії 3. Що це означає на практиці? Системи повинні мати резервні шляхи забезпечення безпеки, постійно контролювати власну роботу та забезпечувати мінімальний показник MTTFD не менше 100 років для рівня продуктивності PLd. Також рівень діагностичного покриття має перевищувати 90 %, щоб будь-які несправності важливих засобів безпеки, таких як світлові завіси або кнопки аварійного зупину, виявлялися практично одразу. Це важливо, оскільки небезпечні перезапуски дуже часто трапляються під час заміни інструментів, і саме ці інциденти залишаються однією з основних причин серйозних травм стиснення в умовах виробництва.

Визначення необхідного рівня продуктивності (PLr) на основі даних оцінки ризиків

Необхідний рівень продуктивності (PLr) визначається безпосередньо з даних оцінки ризиків згідно з ISO 12100. Для машин кутового обтиснення типові параметри небезпеки включають:

• Серйозність (S) : Катастрофічна (S2), через високу ймовірність ампутації під дією багатотонних зусиль
• Частота впливу (F) : Постійна (F2) у автоматичних лініях виробництва
• Ймовірність уникнення (P) : Низька (P2), враховуючи обмежений час реакції оператора поблизу зони виконання операції
• Ймовірність виникнення небезпеки (O) : Висока (O3), зумовлена постійними заклинюваннями матеріалу

Для критичних функцій безпеки, таких як дворучне керування або захист світловою завісою, зазвичай очікувані значення рівня PLr становлять d або e. Наприклад, PLr = e вимагає компонентів, у яких MTTFD становить щонайменше 30 років, а коефіцієнт діагностики (DC) — 99% або вище, при цьому всі параметри перевіряються відповідно до стандартів ISO 13849-2. Правильна реалізація на практиці призводить до реальної зниження кількості нещасних випадків, можливо, на 98% менше інцидентів порівняно з системами PLc під час автоматизованих операцій обтиснення кутів. Звісно, досягнення таких показників — це не лише математика, а й забезпечення правильного взаємодії всього обладнання на виробничій ділянці.

Основи оцінювання ризиків згідно з ISO 12100: Виявлення небезпек, пов’язаних із верстатом для обтиснення кутів

Кількісна оцінка ступеня тяжкості, частоти та ймовірності уникнення ризиків при операціях обтиснення з високим зусиллям

ISO 12100 передбачає системний, підтверджений даними підхід до кількісної оцінки трьох основних параметрів ризику. При обтисненні кутів:

• Ступінь відображає найгірші наслідки для здоров'я — сильні стискальні навантаження понад 100 кН зазвичай відповідають критерію S2 («серйозний») через постійні ушкодження опорно-рухового апарату або ампутацію.
• Частота впливу залежить від режиму роботи: F2 («постійний») застосовується при повністю автоматизованому завантаженні; F1 («частий») може застосовуватися, коли ручне завантаження відбувається кілька разів на зміну.
• Ймовірність уникнення оцінюється як P2 («низька»), коли швидкість закриття інструменту перевищує 0,5 м/с — цього недостатньо для того, щоб уникнути небезпеки.

Точне визначення параметрів вимагає документування сценаріїв найгірших випадків травмування, вимірювання тривалості небезпеки протягом повного циклу обтиснення та підтвердження просторових обмежень для відходу оператора. Ця об'єктивна основа забезпечує відповідність залишкового ризику принципам ALARP (As Low As Reasonably Practicable).

Перетворення сценаріїв небезпеки на конкретні функції безпеки (наприклад, Безпечна зупинка Категорія 1)

Небезпеки, виявлені за допомогою ISO 12100, безпосередньо враховуються у технічних специфікаціях безпеки через її ітеративну модель зменшення ризиків. Наприклад:

• Неконтрольоване закриття інструменту під час обслуговування — Безпечне зупинення Категорія 1 , що вимагає контрольованого електромеханічного гальмування (час зупинки <150 мс) та перевірки положення.
• Небезпека стиснення через залишкову інерцію інструменту — Відключення безпечного моменту (STO) з контролем напрямку руху.
• Повторюване завантаження матеріалів — Інтеграція світлового бар'єру з роздільною здатністю ≤30 мм і логікою приглушення, що відповідає ISO 13855.
• Втручання при застряганні компонентів — Трипозиційні активні вимикачі , фізично не дозволяє активізації, якщо не тримати в положенні вільно.

Кожна функція повинна бути розмірена і перевірена, щоб відповідати первісному ступеню тяжкості небезпеки, частоті та профілю уникнення, що забезпечує контроль безпеки для точних режимів збою без надмірного проектування.

Безпечна інтеграція захисних пристроїв в автоматичні системи управління кримпінгом кутів

Вибір і перевірка світлових штор, з'єднаних оберегів та пристроїв

Вибір захисного пристрою повинен відповідати архітектурним правилам і цілям продуктивності ISO 13849-1:2023. Для кутового прикриття з високою силою:

• Світлові штори вимагають розрізнення ≤14 мм для виявлення пальців і повинні досягти принаймні PLd, підтверджений валідацією конструкції типу 4 (IEC 61496-1).
• Блокувальні огородження попит двоканальні магнітні перемикачі з перекрестним моніторингом для запобігання збитку, в поєднанні з примусовими керуваними контактами, що відповідають архітектурі категорії 3.
• Пристрої для включення повинні включати механізми з поверненням за допомогою пружини, які вимагають постійного тиску та безпечного звільнення у разі відмови.

Усі пристрої проходять тестування з імітацією несправностей для підтвердження діагностичного охоплення понад 90%. Огороджувальні пристрої повинні витримувати ударну енергію 200 Дж (згідно з ISO 14120) та забезпечувати реакцію на аварійне зупинення менше ніж за 100 мс (ISO 13850). Обов’язковою є експертиза в умовах навколишнього середовища, включаючи стійкість до вібрацій до 15g та герметизацію IP65 проти проникнення металевих частинок, для надійної роботи в промислових умовах опресування.

Категорії зупинки, логіка перезапуску та перевірка часу реакції для динамічних циклів опресування

Категорії зупинки повинні відповідати динамічному характеру операцій опресування. Категорія 0 (відключення живлення без керування) застосовується у разі безпосередньої небезпеки зіткнення, тоді як Категорія 1 (керована зупинка з подальшим відключенням живлення) потрібна для інерційних небезпек, що вимагають контролю уповільнення. Логіка перезапуску повинна передбачати дворучне підтвердження з виявленням асинхронного натискання, щоб уникнути випадкового повторного запуску.

Під час перевірки часу реакції потрібно враховувати всі ті невеликі затримки, які накопичуються з часом. Подумайте про такі фактори, як обробка світлового занавісу, що триває близько 10 мілісекунд або менше, цикл сканування безпечного ПЛК — максимум 15 мс, і, нарешті, власне розмикання контактора, яке зазвичай відбувається за 20 мс. У ситуаціях, пов’язаних із високошвидкісними операціями обтискання, виробники мають довести, що вся функція безпеки працює в межах 50 мілісекунд, коли вимірювання проводяться за допомогою осцилографа. Чому це важливо? Згідно зі стандартом EN ISO 13855:2019, формула розрахунку безпечної відстані S = K × T + C стає критичною. Для точок ручного доступу K дорівнює 1600 мм/с. Правильні розрахунки гарантують безпеку операторів навіть під час швидких повторюваних циклів, що відбуваються протягом виробничих серій.

Часто задані питання

Що таке стандарт ISO 13849-1:2023?

ISO 13849-1:2023 встановлює вимоги до безпечних частин систем керування, сприяючи забезпеченню того, що таке обладнання, як машини для фасонного обтиснення, відповідає певним стандартам безпеки.

Чому важливе діагностичне покриття для обладнання безпеки?

Високе діагностичне покриття забезпечує швидке виявлення несправного обладнання безпеки, наприклад, кнопок аварійного зупину, запобігаючи небезпечному перезапуску машини, що може призвести до серйозних травм.

Як визначається необхідний рівень продуктивності?

Необхідний рівень продуктивності (PLr) визначається шляхом оцінювання ризиків, під час якого аналізуються такі фактори, як тяжкість наслідків, частота впливу та ймовірність уникнення.

Які є критичні функції безпеки для машин фасонного обтиснення?

До критичних функцій безпеки можуть належати дворучні елементи керування, світловий захист та категорії зупинки, всі вони призначені для значного зменшення кількості нещасних випадків.