Raport: Kurtyny, blokady, przyciski bezpieczeństwa

Nawet 70% wypadków w przemyśle jest związanych z eksploatacją maszyn i urządzeń, dlatego niezbędne jest stosowanie odpowiednich zabezpieczeń, takich jak kurtyny, blokady czy przyciski bezpieczeństwa. Ich nadrzędnym zadaniem jest zapobieganie wypadkom podczas pracy, a w razie zaistnienia niebezpiecznej sytuacji – kontrola powstałego ryzyka.

Przykładowe elementy systemu bezpieczeństwa maszyny (Źródło: Turck)

Jedną z konsekwencji wprowadzenia w Unii Europejskiej dyrektyw i norm dotyczących bezpieczeństwa pracy jest obowiązek stosowania odpowiednich zabezpieczeń, chroniących operatorów oraz osoby postronne przed uszkodzeniami ciała spowodowanymi przez ruchome elementy maszyn i urządzeń.

Jak wynika z badania przeprowadzonego wśród czytelników magazynu Inżynieria i Utrzymanie Ruchu, przemysłowe systemy bezpieczeństwa, w tym kurtyny, blokady i przyciski bezpieczeństwa, odgrywają istotną rolę w zakładach przemysłowych. Wszyscy respondenci są jednomyślni co do tego, że są one bardzo ważne. Niezaprzeczalne jest, że tytułowe komponenty stanowią skuteczną ochronę przed zagrożeniami wynikającymi z użytkowania maszyn, robotów czy innych automatycznych urządzeń. Obecny rynek systemów bezpieczeństwa jest bardzo rozbudowany i bezustannie pojawiają się na nim nowe, coraz lepsze i coraz bardziej skomplikowane, a jednocześnie funkcjonalnie zaawansowane rozwiązania.

Kurtyny świetlne

Spośród wszystkich elementów składających się na optoelektroniczne wyposażenie ochronne na szczególną uwagę zasługują kurtyny bezpieczeństwa. Z powodzeniem są wykorzystywane wszędzie tam, gdzie wymagane są częste interwencje w pracę maszyny. Kurtyny, tworzące niewidzialny obszar chroniony za pomocą promieni światła podczerwieni, pozwalają na pracę maszyny tylko wtedy, gdy w obszarze chronionym nie znajdują się żadne przeszkody. Rozwiązanie to skutecznie wykrywa ruch w strefach zagrożenia i zapewnia operatorom maszyn i urządzeń wysoki stopień ochrony. Są stosowane w zakładach ok. 70% respondentów.

Jak wynika z odpowiedzi udzielonych przez 68% sondowanych użytkowników oraz 100% dostawców, najważniejszym kryterium branym pod uwagę podczas zakupu kurtyn jest przede wszystkim kategoria bezpieczeństwa (rys. 1).

Na rynku dostępne są kurtyny świetlne o dwóch kategoriach bezpieczeństwa. Kategoria 2 zapewnia wystarczający poziom bezpieczeństwa w sytuacji, gdy ryzyko wypadku jest stosunkowo niewielkie. Urządzenia tej kategorii są przeznaczone do ochrony stref, w których ryzyko urazów jest niskie, lub takich, które nie są dostępne przez cały czas. Z kolei kategoria 4 gwarantuje wystarczający poziom bezpieczeństwa w sytuacji, gdy ryzyko wypadku jest bardzo duże i występuje często. Urządzenia tej kategorii są produkowane w oparciu o najnowocześniejsze rozwiązania techniczne, a ich zadaniem jest umożliwienie bezpiecznego, całkowitego zatrzymania maszyny lub urządzeń. Kurtyny świetlne bezpieczeństwa typu 4 są wykorzystywane najczęściej do aplikacji nadzorujących maszyny. Odpowiedni dobór kurtyny świetlnej powinien bazować na dokładnej analizie ryzyka.

Zdaniem ankietowanych użytkowników drugim ważnym kryterium wyboru kurtyny bezpieczeństwa jest czas reakcji (62%) – parametr określający czas, jaki upływa od momentu przerwania promienia świetlnego do uruchomienia alarmu. Na trzecim miejscu znalazł się zasięg działania (59%), czyli maksymalna odległość między nadajnikiem a odbiornikiem kurtyny, a na kolejnej pozycji – strefa aktywna (53%), która określa wysokość oraz głębokość strefy chronionej.

Dla co trzeciego respondenta głównym czynnikiem mającym wpływ na wybór kurtyny świetlnej jest rozdzielczość, stanowiąca swego rodzaju próg wykrywania obiektów o określonych wymiarach. Ogólnie można powiedzieć, że rozdzielczość wskazuje na najmniejszy rozmiar obiektu, który w wyniku wprowadzenia w obszar kontrolowany kurtyny i przesłonięcia wiązek świetlnych spowoduje zadziałanie urządzenia. Przy wyborze rozdzielczości należy wziąć pod uwagę, która część ciała będzie narażona na potencjalne niebezpieczeństwo (kończyny, dłoń, palce). W praktyce do wykrywania palców służą kurtyny o rozdzielczości 14 mm, do wykrywania dłoni – 2040 mm, natomiast do detekcji kończyn – 5090 mm. Oczywiście inaczej sytuacja będzie wyglądała w przypadku detekcji wtargnięcia osoby do strefy zagrożenia. Jednak – co istotne – za każdym razem, gdy dochodzi do bezpośredniego naruszenia płaszczyzny kurtyny, następuje zatrzymanie maszyny w obliczeniowym czasie, niezbędnym do pokonania odległości od obszaru wykrycia do obszaru zagrożenia.

Przy wyborze kurtyny bezpieczeństwa respondenci zwracają również uwagę na obecność takich funkcji, jak muting (37%) i blanking (22%). Funkcja muting służy do czasowego, bezpiecznego wygaszenia kurtyny świetlnej w celu umożliwienia transportu towaru albo innych obiektów do lub ze strefy niebezpiecznej. Natomiast funkcja wygaszania (blanking) umożliwia, w określonych trybach działania, detekcję obecności lub wprowadzania nieprzezroczystych obiektów w strefę wykrywania czujnika, nie powodując przy tym żadnych zmian stanu wyjściowego. Blanking pozwala wyodrębnić obszar, w którym konkretne elementy zostaną pominięte. Funkcja ta jest szczególnie przydatna, gdy w obszarze wykrywania znajduje się obiekt, który nie powinien zostać wykryty.

Warto wspomnieć też o funkcji multiscanningu, wskazanej przez 16% ankietowanych użytkowników, umożliwiającej dokonanie wielokrotnego odczytu w jednostce czasu. Funkcja ta jest stosowana w przypadku kurtyn pracujących w bardzo trudnych warunkach otoczenia, a zwłaszcza wtedy, gdy konieczne jest wyeliminowanie wpływu zewnętrznych źródeł promieniowania świetlnego.

Natomiast jeśli chodzi o opinię sondowanych dostawców na temat parametrów technicznych kurtyn świetlnych mających wpływ na decyzję zakupową klientów, za najważniejsze zostały przez nich uznane: kategoria bezpieczeństwa i rozdzielczość (100%), zasięg działania (60%) oraz strefa aktywna (52%).

Rynek oferuje duży wybór kurtyn, na który składają się konwencjonalne modele, a także rozwiązania zaawansowane technicznie, cechujące się m.in. bardzo szybkim czasem reakcji (mniejszym niż 10 ms), brakiem stref martwych, możliwością programowania parametrów za pomocą komputera PC oraz dużą odpornością np. na zgięcia czy uderzenia, a także na czynniki środowiskowe (działanie kurzu, cieczy, niskie i wysokie temperatury itd.). Oferta dostawców obejmuje także kurtyny wyposażone w unikatową technologię ustawiania wiązki, co jest bardzo pomocne w instalacji kurtyn. W tym wypadku ilość i jakość odbieranego światła można zaobserwować poprzez kolor diody LED, a także na wyświetlaczu. Dodatkowo diody LED pokazują, czy powierzchnia wykrywania kurtyny nie jest zabrudzona i czy kurtyna jest odpowiednio ustawiona. Wskaźniki te są wykorzystywane do uruchamiania, a także w celach zapobiegawczych.

Blokady bezpieczeństwa

Blokada elektromagnetyczna bezpieczeństwa do stref zagrożonych wybuchem (Źródło: steute)

Z punktu widzenia bezpieczeństwa ważnymi komponentami stosowanymi w zakładach są blokady bezpieczeństwa. Jak wynika z odpowiedzi udzielonych przez ankietowanych, znajdują się one w zakładach 94% respondentów. Blokady używane są często w celu zabezpieczenia stref potencjalnie niebezpiecznych w zakładach produkcyjnych przed wtargnięciem pracowników lub niepowołanych osób. Montowane są zazwyczaj na drzwiach w systemach wygrodzeń lub na ruchomych osłonach maszyn (przesuwanych, uchylnych i zdejmowanych) w celu uniemożliwienia ich otwarcia do czasu ustania potencjalnego zagrożenia stwarzanego przez dane urządzenie. Blokady bezpieczeństwa są także często wykorzystywane w systemach transportu bliskiego, czego przykładem są windy towarowe.

Komponenty te są stosowane głównie w przypadku maszyn, w których bezpośrednio po wyłączeniu zasilania odbywa się jeszcze przez pewien czas ruch niebezpiecznych elementów. Blokady są też chętnie używane w celu niedopuszczenia do niekontrolowanych zatrzymań następujących w wyniku nieautoryzowanego otwarcia zasłony, czego konsekwencją może być zatrzymanie cyklu produkcyjnego i uszkodzenie obrabianego detalu.

Jak wynika z badania, największą popularnością cieszą się blokady elektromagnetyczne, które – w przeciwieństwie do znacznie rzadziej stosowanych blokad pneumatycznych – mogą być ryglowane na dwa sposoby. Jednym z nich jest ryglowanie sprężyną, które polega na tym, że po zamknięciu drzwi (osłony) następuje ich automatyczne zaryglowanie. Żeby je otworzyć, konieczne jest podanie napięcia na cewkę elektromagnesu. Drugim sposobem jest ryglowanie napięciem. W tym wypadku po zamknięciu drzwi nie dochodzi do ich zaryglowania. Aby je zaryglować, należy podać napięcie – wówczas zaryglowanie drzwi będzie trwało do momentu odłączenia napięcia. Jeśli chodzi o blokady pneumatyczne, urządzenie może być ryglowane jedynie sprężyną, a odryglowane przez podanie ciśnienia do wbudowanego cylindra.

W ofercie rynkowej znajdują się blokady bezpieczeństwa, które mogą być używane w różnych warunkach pracy, m.in. w strefach zagrożenia wybuchem gazów i pyłów, a także takie, które charakteryzują się bardzo dużą siłą ryglowania (rzędu 10 000 N). Ciekawą propozycją są np. blokady czysto magnetyczne, bez ryglowania mechanicznego, a także blokady elektromagnetyczne, zbudowane w oparciu o czujniki elektroniczne oraz rygiel napędzany silnikiem elektrycznym. W przypadku tych blokad aktywator jest wyposażony w tag RFID oraz otwór, w który wprowadzany jest rygiel. Wykorzystanie technologii RFID ma na celu zapewnienie wysokiego stopnia ochrony przed nieautoryzowanymi manipulacjami.

Przyciski bezpieczeństwa

Bardzo ważnymi komponentami ochronnymi są również przyciski bezpieczeństwa, których używa się wszędzie tam, gdzie działa napęd. Ich zadaniem jest rozłączenie obwodu sterowania i/lub zasilania w celu natychmiastowego zatrzymania maszyny. Przyciski te, występujące praktycznie w każdej maszynie, powinny być dostosowane do działania każdego mechanizmu wykonującego prace. Są one prawie zawsze ryglowane, co oznacza, że po wciśnięciu następuje blokada przycisku. By go odryglować, należy przekręcić przycisk lub mocno go odciągnąć bądź przekręcić kluczyk. Co istotne, przyciski bezpieczeństwa nie mogą mieć stałego połączenia ze stykiem. W celu rozłączenia styków należy stanowczo wcisnąć przycisk, co spowoduje ruch trzpienia styku. Przyciski bezpieczeństwa są mało skomplikowanymi produktami, które są coraz częściej zintegrowane z blokadami bezpieczeństwa, klamkami oraz innego rodzaju urządzeniami.

W ofercie rynkowej znajdują się także przyciski bezpieczeństwa z wizualizacją załączenia. Jeśli taki przycisk nie jest wciśnięty, w okienku wizualizacji widoczny jest kolor zielony. Kolor ten jest widoczny również ze znacznej odległości, co pozwala upewnić się, że urządzenie pracuje. Każdorazowe wciśnięcie przycisku powoduje zmianę koloru na czerwony.

Przyciski bezpieczeństwa mogą występować zarówno w wersji podświetlanej, jak i niepodświetlanej. Podświetlane diodą LED, są z pewnością bardziej widoczne, a ich zastosowanie ma szczególne znaczenie np. w miejscach o dużym stopniu zapylenia. Ponadto sygnał awaryjny może być również wzmocniony przez użycie brzęczka z dźwiękiem ciągłym lub pulsującym. W ofercie rynkowej znajdują się m.in. przyciski bezpieczeństwa odporne na podlistwowanie, mające wysoki stopień ochrony IP, a także z obudową do montażu nawierzchniowego lub wersje do zabudowy.

Przyciski zatrzymania awaryjnego pełnią bardzo ważną funkcję w takich aplikacjach przemysłowych, jak tablice rozdzielcze czy konsole obsługiwane dwiema rękami, także – oczywiście – w przypadku różnego rodzaju maszyn, które stanowią potencjalne źródło zagrożenia. Na skutek wciśnięcia przycisku następuje automatyczne odcięcie zasilania (elektrycznego, hydraulicznego, pneumatycznego) układów napędzających. Zazwyczaj stosuje się czerwone przyciski grzybkowe, zamontowane na żółtym tle, przyciskane przez operatora w sytuacji wystąpienia zagrożenia. Należy jednak podkreślić, że stanowią one uzupełnienie sprzętu ochronnego i nie mogą być traktowane jak podstawowe urządzenia ochronne, ponieważ nie zapobiegają dostępowi do zagrożenia ani nie wykrywają tego dostępu.

Jakość ma znaczenie

Jak zostało to przedstawione na rys. 2, zdaniem ankietowanych użytkowników najważniejszymi czynnikami branymi pod uwagę podczas wyboru tytułowych komponentów bezpieczeństwa są: jakość (72%), parametry techniczne i zastosowanie urządzenia (68%), a także cena (62%). Dużo mniejsze znaczenie mają takie kryteria, jak: marka producenta, opinia innych użytkowników oraz opinia innych dostawców. W celu uzupełnienia warto dodać, że wśród odpowiedzi „inne” znalazła się m.in. dostępność produktu.

Jeśli chodzi o kryterium jakości, tak bardzo ważne dla uczestników badania, w praktyce ma ono bezpośrednie przełożenie na stopień awaryjności produktów. Respondenci zdają sobie sprawę z tego, że im wyższa jest jakość kurtyn, blokad i przycisków bezpieczeństwa, tym mniejsza jest ich awaryjność. Dla świadomych użytkowników cena jest, oczywiście, ważnym czynnikiem, ale nie pierwszoplanowym. Stosowanie produktów wysokiej jakości jest uzasadnione, gdyż ma odzwierciedlenie w częstotliwości występowania ich awarii. Okazuje się, że jedynie 3% ankietowanych uważa, że awarie są częstym zjawiskiem. Pozostali użytkownicy twierdzą, że występują one jedynie czasami (54%), rzadko (38%) lub wcale (5%).

Z kolei z doświadczenia dostawców opisywanych komponentów bezpieczeństwa wynika, że klienci zgłaszają usterki rzadko (60%), czasami (20%) lub wcale (20%).

Kluczowi odbiorcy

W opinii 80% dostawców głównymi odbiorcami systemów bezpieczeństwa są w Polsce producenci OEM (przemysł maszynowy) oraz integratorzy systemów. Oprócz tego 40% dostawców wskazało na klientów końcowych (zakłady przemysłowe), a 20% na dystrybutorów jako na czołowych odbiorców tychże systemów.

Jeśli chodzi o główne branże będące odbiorcami kurtyn, blokad i przycisków bezpieczeństwa, to zdaniem dostawców są to przede wszystkim: przemysł motoryzacyjny, produkcja maszyn i OEM, robotyka, obrabiarki, prasy, a także przemysł produkcyjny.

Z kolei według ankietowanych użytkowników najwięcej kurtyn, blokad i przycisków bezpieczeństwa jest stosowanych w przemyśle produkcyjnym (ok. 80% wskazań). W dalszej kolejności znalazły się następujące obszary: robotyka (65%), obrabiarki, prasy itp. (62%), produkcja maszyn i OEM (56%), branża motoryzacyjna (40%), przemysł spożywczy (34%), energetyka (25%), górnictwo (22%), sektor farmaceutyczny (18%), transport (10%) oraz branża budowlana (3%).

Stan obecny i wgląd w najbliższą przyszłość

Na rynku komponentów bezpieczeństwa działa wiele firm, zarówno polskich, jak i zagranicznych, przy czym duża część rynku należy jednak do kilku największych graczy. Bardzo duża konkurencja panuje zwłaszcza na rynku kurtyn świetlnych – liczba dostawców/producentów tych produktów na naszym rynku jest naprawdę imponująca. Podobnie wygląda sytuacja na rynku blokad bezpieczeństwa, jednak podmiotów działających w tym obszarze rynku jest nieco mniej.

Mimo niemałej konkurencji bieżąca koniunktura na polskim rynku tych komponentów jest postrzegana przez dostawców jako dobra (64% wskazań). Pozostałe 28% osób ocenia ją jako bardzo dobrą, a 8% ankietowanych uważa, że pozostawia ona wiele do życzenia (rys. 3).

Zgodnie z odpowiedziami udzielonymi przez dostawców, podzespoły bezpieczeństwa (w tym kurtyny, blokady, przyciski) sprzedają się częściej w systemach (60%) niż samodzielnie (40%).

Zdaniem większości dostawców (70%) sprzedaż opisywanych produktów w ciągu najbliższego roku będzie się kształtować na podobnym poziomie w porównaniu z minionymi dwoma latami. Z kolei 30% dostawców przewiduje, że w ciągu nadchodzących 12 miesięcy wzrośnie sprzedaż kurtyn, blokad i przycisków bezpieczeństwa, co jest spowodowane m.in. polepszającą się koniunkturą oraz coraz większą świadomością korzyści związanych ze stosowaniem systemów bezpieczeństwa oraz następstw wynikających z zaniedbań w tym obszarze.

Wśród osób, które nie prognozują zwiększenia się w najbliższym czasie sprzedaży komponentów bezpieczeństwa, panuje opinia, że stan bezpieczeństwa maszyn w zakładach poprawił się na tyle, że uzyskanie wzrostowej sprzedaży nie będzie łatwe. Zdaniem tej grupy dostawców rynek jest już w stanie skrajnego nasycenia tymi produktami. Respondenci podkreślają też, że ostatnio nie doszło do istotnych zmian w przepisach czy wymaganiach, które skutkowałyby nagłą zmianą popytu. Pojawiły się też opinie o wstrzymaniu inwestycji przez wielu potencjalnych odbiorców, co ma związek m.in. z bieżącą sytuacją w kraju.

Co do planów zakupowych respondetów na najbliższych 12 miesięcy, 54% osób zamierza zwiększyć wydatki na zakup tych produktów, 3% przeznaczy na ten cel mniej pieniędzy, a 43% utrzyma wydatki na ten cel na poziomie porównywalnym z okresem wcześniejszym.

Raport powstał na podstawie danych z ankiety, na którą odpowiedzieli Czytelnicy magazynu Inżynieria i Utrzymanie Ruchu. Oprócz tego przy tworzeniu raportu bazowano na informacjach pochodzących od dostawców napędów i serwonapędów. Raport nie odzwierciedla pełnego obrazu rynku.

Autorka: Agata Abramczyk jest dziennikarką, publicystką, autorką tekstów, pasjonatką nowoczesnych technologii; od wielu lat związaną z branżą wydawniczą. 

Tekst pochodzi z nr 3/2017 magazynu “Inżynieria i Utrzymanie Ruchu”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.