Praktyczne podejście przy wyborze środka ochronnego w postaci drzwi bezpieczeństwa zgodnie z normą EN ISO 14119

Norma EN ISO 14119 zastąpiła normę EN 1088 "Bezpieczeństwo maszyn - Urządzenia blokujące sprzężone z osłonami - Zasady projektowania i doboru" ("Safety of machinery - Interlocking devices associated with guards - Principles for design and selection"). Omówiono tu blokujące osłony bezpieczeństwa, które dla lepszej przejrzystości będą dalej nazywane osłonami bezpieczeństwa, jednakże przedstawione rozważania mogą być wykorzystywane do każdego wieka, każdej pokrywy ochronnej lub do każdego innego urządzenia, które jest odpowiednie do ochrony operatora maszyny przed zagrożeniami generowanymi przez maszynę.

Termin "blokowanie" jest wciąż nieco mylący, ponieważ blokowanie lub urządzenie blokujące nie odnosi się do drzwi bezpieczeństwa jako takich, lecz do funkcji blokującej jednostki sterującej, która zapobiega uruchomieniu maszyny. Oznacza to, że maszyna nie może się uruchomić, dopóki osłona nie zostanie zamknięta. Po otwarciu osłony maszyna jest automatycznie zatrzymana. Dla rozróżnienia norma używa pojęcia "zaryglowania" w sytuacji, kiedy urządzenie ryglujące uniemożliwia operatorowi otwarcie drzwi.

Omówienie wyboru urządzenia blokującego jest ważną częścią w normie EN ISO 14119. Jednakże rozważania w normach są zawsze poprzedzone analizą sytuacji, które mogą wystąpić w czasie pracy maszyny. Często bardzo ważnym kryterium jest aktualna przestrzeń instalacji wokół drzwi bezpieczeństwa. W praktyce ryglowanie osłony jest stosowane jako towarzyszące funkcji blokującej osłony, ponieważ np. proces klejenia nie może zostać natychmiast przerwany.

W takim przypadku można od razu rozpocząć proces doboru urządzenia blokującego wyposażonego w funkcję ryglowania osłony, pomimo że służy ono do ochrony procesu, a nie do ochrony personelu. Inną kwestią jest rodzaj drzwi bezpieczeństwa - przykładowo automatyczne drzwi bezpieczeństwa w obrabiarce wymagają innego rozwiązania niż ręcznie otwierane drzwi w wygrodzeniu (płocie) bezpieczeństwa.

Jednym z rozwiązań do ręcznej obsługi osłony bezpieczeństwa jest wielofunkcyjny system MGB (Multifunctional Gate Box) firmy Euchner. Obejmuje on opcję blokowania i ryglowania dla ochrony procesu lub ryglowania dla ochrony personelu. Ponadto zawiera klamkę (klamka ewakuacyjna z wewnątrz strefy jako opcja) oraz ogranicznik ruchu drzwi. Dostępne są tu też opcjonalne rozwiązania, takie jak przełączniki wyboru, urządzenia zatrzymania awaryjnego, przyciski i obrotowe przełączniki kluczykowe. Ponadto do drzwi obsługiwanych automatycznie dostępne są transponderowo kodowane wyłączniki bezpieczeństwa z funkcją ryglowania lub tylko z funkcją blokowania, takie jak CET lub CES firmy Euchner.

Inną kwestią, która wynika nie z wymagań normy EN ISO 14119, lecz normy EN ISO 13849-1, jest klasyfikacja wyposażenia bezpieczeństwa na odpowiednim poziomie bezpieczeństwa PL (Performance Level). Można użyć składników prowadzących do wymaganego PL albo użyć systemów, które z natury same w sobie oferują wymagany PL. Przykładem takiego systemu jest wielofunkcyjne urządzenie MGB zapewniające najwyższy PL e. W wielu przypadkach idealnym rozwiązaniem mogą być również elektromechaniczne wyłączniki bezpieczeństwa z funkcją ryglowania. W trakcie wielu lat użytkowania potwierdziły one swoją wartość, a co więcej, w zależności od zaprojektowania, umożliwiają uzyskanie każdego PL.

OCENA PRAKTYCZNEGO DOBORU

Dobór urządzenia blokującego należy zweryfikować zgodnie z procedurą zawartą w normie EN ISO 14119. W przypadku transponderowych systemów blokujących CES i CET z funkcją ryglowania lub bez niej, w pierwszej kolejności należy określić, że są to urządzenia o wysokim poziomie kodowania oraz typu 4 i jaki jest czas zatrzymania maszyny. Czas zatrzymania będzie decydował o tym, czy do ochrony personelu będzie wymagana funkcja ryglowania, czy wystarczy jedynie funkcja blokowania.

Norma określa, że funkcja ryglowania do ochrony procesu z funkcją blokowania może być stosowana na równi z funkcją ryglowania do ochrony personelu, jednakże taki typ ryglowania musi spełniać wszystkie zawarte w normie wymagania (takie jak dla urządzenia bez funkcji ryglowania). Dotyczą one wyboru właściwego wyłącznika bezpieczeństwa, który musi zawierać co najmniej jeden styk z wymuszonym prowadzeniem.

Inne aspekty obejmują prawidłowe mocowanie wyłącznika i aktywatora, odpowiednie zderzaki zapobiegające uszkodzeniu wyłącznika i ograniczające siły działające na czujnik. Norma EN ISO 14119 nie reguluje jednak sposobu wyliczenia czasu zatrzymania. Musi on zostać określony niezależnie przez każdego producenta maszyny dla każdego urządzenia. W tej kalkulacji z definicji musi zostać określony czas, który upływa od momentu wydania polecenia zatrzymania do zakończenia trwania stanu niebezpiecznego maszyny.

Następnie musi on zostać porównany do czasu dostępu, jaki ma operator. Wyliczenia te należy przeprowadzić, używając prostej formuły zawartej w normie EN ISO 13855, która definiuje możliwe prędkości zbliżania się osób oraz szereg innych czynników istotnych przy otwieraniu drzwi bezpieczeństwa.

Jeśli stosuje się urządzenie tylko z funkcją blokowania, wtedy czas dostępu musi być dłuższy niż określony czas zatrzymania. W przeciwnym razie należy użyć urządzenia ryglującego do ochrony personelu.

Po dokonaniu wstępnej selekcji wiadomo, czy będzie użyte urządzenie blokujące z ryglowaniem, czy też bez ryglowania. Dla urządzenia ryglującego należy następnie określić zasadę ryglowania. Tylko dwie zasady - aktywowanie ryglowania przez siłę sprężyny, zwolnienie przez załączoną energię oraz aktywowanie przez załączenie energii oraz zwolnienie przez załączenie energii - nadają się do ochrony personelu. Obie zasady są tzw. zasadami zamkniętego obiegu prądu (closed-circuit-current principles), co oznacza, że przy braku energii drzwi pozostają zaryglowane.

Pierwsza zasada jest tradycyjną wersją z normy EN 1088 - tutaj zamek ryglujący w przypadku awarii zasilania przechodzi w pozycję zamkniętą. Druga zasada opisuje opcję urządzenia ryglującego pozostającego w danym stanie bez energii. Przykładem takich wyłączników elektromechanicznych są urządzenia STP- BI firmy Euchner z magnesami bistabilnymi. Inne opcje wymienione w normie opisują otwarty obieg prądu i są one dopuszczalne dla urządzeń ryglujących do ochrony personelu tylko w wyjątkowych sytuacjach, jednakże zawsze są wystarczające dla ochrony procesowej.

W przypadku stosowania urządzeń ryglujących następnym krokiem jest sprawdzenie, czy wymagane są inne dodatkowe zwolnienia ryglowania, odryglowanie ewakuacyjne, mechaniczne lub awaryjne. Norma podaje wymagania dotyczące wszystkich rodzajów zwolnienia zamka, z których część musi być spełniona przez producenta urządzenia ryglującego, zaś część przez użytkownika końcowego.

Jednym z tych wymogów jest zapewnienie wymuszonego otwarcia styków monitorujących ryglowanie osłony po aktywowaniu zwolnienia w celu natychmiastowego zatrzymania maszyny. Jedynym wymogiem dla klasyfikacji zwolnienia jest spełnienie wymagań kategorii B zgodnie z normą EN ISO 13849-1, które od dawna spełniają wszystkie urządzenia firmy Euchner. Użytkownik musi zapewnić jedynie, by dostęp do odryglowania ewakuacyjnego nie był możliwy z zewnątrz.

Innym wymaganiem stawianym urządzeniom z funkcją ryglowania jest wymóg, by siły wywierane na urządzenie ryglujące przez osłonę bezpieczeństwa nie były większe od granicznej wartości określonej przez producenta takiego urządzenia. Jedną z nich jest możliwa statyczna siła wynikająca z pociągnięcia lub popchnięcia osłony bezpieczeństwa przez operatora, która jest przekazywana na urządzenie ryglujące. Dodatek pierwszy do normy EN ISO 14119 zawiera tabelę możliwych statycznych sił z przykładowymi wartościami dającymi punkt odniesienia. Ze względów bezpieczeństwa występujące siły muszą być szczegółowo określone. Jest to konieczne do zapewnienia właściwego doboru urządzenia ryglującego, który będzie w stanie wytrzymać występujące siły rzeczywiste.

Siła może być również dynamicznie wywierana na urządzenie ryglujące. Ma to miejsce na przykład wtedy, gdy drzwi bezpieczeństwa odbijają się od zderzaka przy zatrzaskiwaniu. Jeśli mechanizm ryglujący załączy się pierwszy, wtedy cała siła powrotna zostanie przekazana do mechanizmu ryglującego. Można tego uniknąć poprzez sprawdzenie, czy osłona znajduje się w pozycji zamkniętej i dopiero wtedy aktywując urządzenie ryglujące. Taka funkcja została opisana również w nowej, wspomnianej wcześniej normie.

OCHRONA PRZED OBEJŚCIEM OSŁON BEZPIECZEŃSTWA

Kluczową część normy EN ISO 14119 stanowi temat "obejścia osłon bezpieczeństwa" (rozdział 7). Pierwszym krokiem jest sprawdzenie zgodności z podstawowymi środkami przed manipulacją. Myślą przewodnią rozdziału 7 normy EN ISO 14119 jest odpowiednie zamocowanie aktywatora oraz urządzenia blokującego - jeśli urządzenie blokujące może samoistnie się poluzować, można je łatwo obejść.

W następnym kroku możliwe jest użycie bardzo praktycznej metody do oceny, czy należy oczekiwać manipulacji. Dostępna jest np. prosta tabela Excel, którą można pobrać z serwera Niemieckiego Stowarzyszenia Ubezpieczeń Wypadkowych (GGUV). Biorąc pod uwagę różnorodność trybów pracy, można na podstawie tej tabeli określić, czy użytkownik widzi korzyści w obejściu urządzenia bezpieczeństwa.

Jeśli nie ma dużych korzyści, wówczas obejście nie może być oczekiwane. Jeśli z wypełnionej tabeli wynika, że można oczekiwać manipulacji, norma przewiduje sposoby zapobiegające obejściu. Najprostszą metodą jest zastosowanie urządzeń bezpieczeństwa typu 4 o wysokim poziomie kodowania. Są to urządzenia blokujące działające na zasadzie bezkontaktowej, dla których dostępnych jest na rynku co najmniej 1000 różnych aktywatorów.

Kodowane transponderowo wyłączniki bezpieczeństwa, stosowane również przez Euchner, przewyższają to wymaganie, ponieważ są unikalnie kodowane. Oznacza to, że każdy aktywator jest unikalny. W zależności od potrzeb dostępne są wyłączniki bezpieczeństwa z ryglowaniem lub bez niego. Jedynym wymogiem przy ich stosowaniu jest połączenie na stałe aktywatora z osłoną bezpieczeństwa.

Norma przedstawia również sposoby zapobiegania manipulacjom występującym na wszystkich innych typach wyłączników bezpieczeństwa. Jednym z bardzo skutecznych sposobów jest montaż urządzenia w ukryciu, co wiąże się z koniecznością demontażu części maszyny lub jej obudowy w celu uzyskania dostępu do urządzenia.

OCHRONA PRZED WPŁYWEM ŚRODOWISKA

Ostatnim wyraźnie określonym w normie kryterium jest sprawdzenie, czy wybrane urządzenie blokujące jest odporne na wpływ środowiska w miejscu instalacji. Może to obejmować takie kryteria jak odporność na wnikanie płynów (stopień ochrony IP), pyłu lub odporność na zakłócenia elektromagnetyczne (EMC). Jeśli wzięto pod uwagę wszystkie przedstawione punkty, użytkownik może mieć pewność co do zgodności z normą EN ISO 14119 i w odniesieniu do urządzeń blokujących nie ma przeciwskazań do umieszczenia oznakowania CE na maszynie. Powodem publikacji nowej normy, zastępującej normę EN 1088, jest harmonizacja i domniemanie zgodności z Dyrektywą Maszynową. Norma EN 1088 obowiązywała do 30 kwietnia 2015 roku.

Podsumowując: nowa norma w rzeczywistości nie wprowadza wielu zmian co do stosowania urządzeń blokujących lub urządzeń ryglujących. Przedstawia natomiast w bardziej przejrzysty sposób zagadnienie doboru i stosowania urządzeń sprzężonych z osłonami.

DODATKOWE INFORMACJE:

W zakresie elektromechanicznych wyłączników bezpieczeństwa z ryglowaniem, na stronie Eltronu dostępne jest do pobrania opracowanie "Elektromechaniczne zamki ryglujące w praktyce". Można w nim znaleźć wskazówki w zakresie oceny technologii bezpieczeństwa, jak również informacje o wykonywaniu obliczeń, np. przy użyciu narzędzia Sistema.

Karol Węgiełek, product manager ds. bezpieczeństwa maszyn
Sebastian Remian, starszy specjalista ds. bezpieczeństwa maszyn
Eltron
www.eltron.pl