Valoverhojen mykistystoimintojen määrittely ja käyttö

Kirjoittaja Scott Orlosky

Julkaisija Digi-Keyn kirjoittajat Pohjois-Amerikassa

Valoverhot ovat käteviä ja huomaamattomia automaatio- ja turvallisuuskomponentteja, jotka suojaavat koneita ja vähentävät onnettomuuksia. Monissa tapauksissa valoverhot voivat täydentää verkkoaitoja ja muita kovia mekaanisia suojuksia. Valoverhot voivat jopa korvata ne ja tarjota järjestelmälle lisätoimintoja. Tosiasiassa monet koneenhoitotehtävät (kuten raaka-aineen syöttö koneisiin ja valmiiden tuotteiden poistaminen koneen ulostulosta) ovat mahdollisia vain valoverhojen avulla. Näiden turvakomponenttien muunneltavuus sopii myös laitoksiin, joissa perinteisiä teollisuusrobotteja käytetään lähellä tuotantohenkilöstön työsoluja, jolloin loukkaantumisriski pienenee merkittävästi.

Kuva: Valoverhot ovat yksinkertaisia ja hyödyllisiä komponentteja työntekijöiden suojaamiseksi vahingoiltaKuva 1: Oikeaoppisesti asennettuna ja säännöllisesti testattuna oikein toimivat valoverhot ovat yksinkertaisia ja hyödyllisiä komponentteja, jotka suojaavat työntekijöitä vahingoilta. Tämän messuesittelyn keltaiset valoverhotolpat ovat läpinäkyvän akryylilevyn takana. Todellisessa käyttökohteessa levyä ei olisi. (Kuvan lähde: Design World)

Kuten aikaisemmassa Digi-Key-artikkelissa valoverhojen perusteita ja perusparametreja, mainittiin, mykistäminen on vain yksi monista asetuksista, jotka on määriteltävä suunnitteluprosessin aikana. Muita aiheeseen liittyviä valoverhoparametreja ovat resoluutio, asemointi, pysäytysmatka, EN ISO 13849-1 -tyyppiluokitus ja peilaaminen ympäröivän alueen valvontaa varten.

Valoverhon mykistyksen asettaminen, toiminta ja testaus

Alkuasetukset ja kalibrointi ovat ratkaisevia valoverhon asianmukaisen toiminnan kannalta. Tämän asennusprosessin helpottamiseksi useimmat valoverhojen valmistajat integroivat nykyään komponentteihinsa ledejä. Yksinkertaiset punaiset ja vihreät ledit toimivat siten, että ne ilmaisevat (vihreällä värillä), kun lähetinverho ja vastaanotinverho on kohdistettu oikein tai (punaisella värillä), kun ne tarvitsevat lisäsäätöä. Asennushenkilökunnan tulee varmistaa, että:

  • Kaikki valoverhon aktiivisiin alueisiin liittyvät ledit palavat vihreinä (mikä osoittaa, että ne on asetettu ja toimivat asianmukaisesti).
  • Valoverhon etäisyys vaarallisista koneista tai robottiakseleista on valoverhon valmistajan antamien arvojen sekä sovellettavien ISO-, OSHA- ja/tai ANSI-standardien mukainen.

Asennus on tehtävä kahdessa vaiheessa. Ensinnäkin valoverho on asennettava, kun suojattava vaarallinen kone tai robottirakenne on täysin virrattomana – noudattaen asianmukaisia lukitus- ja merkintämenettelyjä (lockout/tagout). Tämän jälkeen (kun valoverhon itsenäinen toiminta on varmistettu) asennushenkilöstön on liitettävä verho työalueen hätäpysäytykseen (e-stop) ja testattava järjestelmä uudelleen, kun suojattu laite on käynnistettynä ja toimii turvatilassa.

Kuva: Banner Engineering SLC4 -valoverhoKuva 2: Tässä näkyvä valoverho on suunniteltu suojaamaan pääsyä pienikokoisen tuotantokoneen laitteiden luo. Laite on saatavilla suojakorkeuksilla 160, 240 ja 320 mm sekä etäisyydellä 0,1–2 metriä. Resoluutio on 14 mm (sormen tunnistus) tai 24 mm (käden tunnistus). Tunnistus päästä päähän estää sokeat alueet. (Kuvan lähde: Banner Engineering)

Valoverhot eivät tietenkään sovellu kaikkiin koneiden suojaussovelluksiin. Ne ovat ongelmallisia esimerkiksi tilanteissa, joissa aktiivisen konealueen lähellä on voimakkaasti heijastavia pintoja. Ne voivat myös toimia virheellisesti ympäristöissä, joissa on hyvin savuisia prosesseja tai joissa ilmassa on paljon hiukkasia. Tällaisissa olosuhteissa valoverhoilla suojattujen laitteiden turvallinen pysähtyminen voi kestää liian kauan (liike laitteen suojakehän läpi). Ongelma voi myös johtaa siihen, että laite sinkoaa materiaalia määritellyn aktiivisen alueen ulkopuolelle. Siksi on tärkeää, että turvajärjestelmiä savuisiin ja pölyisiin ympäristöihin suunnittelevat suunnittelijat pohtivat huolellisesti, suojaavatko valoverhot tehokkaasti henkilöstöä – vai ovatko fyysiset konesuojat tehokkaampia.

Hyvän käytännön mukaan valoverhot tulisi testata nopeasti jokaisen työvuoron alussa niiden moitteettoman toiminnan varmistamiseksi. Lisäksi olisi tehtävä perusteellisempia puolivuosittaisia tarkastuksia. Näissä tarkastuksissa tulisi selvittää toiminnan heikkeneminen – erityisesti liittyen hitaisiin vasteaikoihin tai työalueen aktiivisen alueen peittymiseen. Jälkimmäinen on tärkeintä silloin, kun koneiden kokoonpanoa on muutettu uusien tuotesarjojen valmistamiseksi. Jos tällaiset muutokset ovat hyvin dramaattisia, ne voivat edellyttää valoverhojen siirtämistä tai jopa niiden vaihtamista työalueen ympärillä – ja valoverhojen resoluution ja muiden asetusten säätämistä työntekijöiden ja koneiden riittävän suojauksen varmistamiseksi.

Erityistilanteita, joissa valoverho mykistetään

Erittäin laajat työalueet edellyttävät yleensä valoverhojen yhteenkytkemistä. Ne kytketään sarjaan suoja-alueen kehän laajentamiseksi. Tällaiset asennukset edellyttävät yleensä sitä, että valoverhot suunnataan vuorottelevasti siten, että yhden verhon lähetintolppa on seläkkäin linjan seuraavan verhon vastaanotintolpan kanssa. Tämä lähetin-vastaanotin-lähetin-vastaanotin-tolppajärjestys estää ylikuulumisen.

Teknikkojen on tietenkin varmistettava näissä rakenteissa (kuten missä tahansa valoverhoasennuksessa), että jokaisen valoverhon lähetin- ja vastaanottotolpat suunnataan samalla tavalla ylhäältä alaspäin, niin että aktiivinen alue katetaan odotetulla tavalla ja haluttu resoluutio säilyy.

Jos suojattavalla alueella tarvitaan valoverhon kulmia, siihen on kaksi vaihtoehtoa: saranoidut tolppakokoonpanot (joissa on kaksi suoraa osuutta, jotka on yhdistetty nivelellä vähintään 90 asteen kulman muodostamiseksi) ja kulmapeilien käyttö. Jälkimmäisellä tavalla työalueen kolme sivua voidaan suojata lähetintolpalla, vastaanotintolpalla ja kahdella korkealla peilillä. Lyhyesti sanottuna lähetintolppa osoittaa kohti yhtä kulmaa, jossa on peili, joka on suunnattu 90 asteen kulmassa kohti seuraavassa kulmassa olevaa toista peiliä. Lähettimen signaalit kulkevat ensimmäisestä peilistä toiseen peiliin ja edelleen vastaanottimeen, joka sijaitsee valvottavan alueen neljännessä ja viimeisessä kulmassa. Tämä on yksinkertainen tapa kattaa suurempi alue, vaikka haittapuolena on, etteivät peiliheijastukset ole 100-prosenttisen tehokkaita, joten signaali heikkenee jokaisen heijastuksen myötä. Suunnittelijoiden kannattaisi tarkistaa valmistajan tekniset tiedot käytettäessä tällaisia kokoonpanoja; yleensä signaalin voimakkuus heikkenee noin 8–15 % jokaisen heijastuksen myötä.

Vielä yksi huomautus erittäin suurista työalueista: useimmissa niistä voi olla läpikulkutilanteita. Niitä tapahtuu, kun käyttäjä kävelee valoverhon poikki ja laukaisee koneen pysäytyksen tai turvatilan – mutta voi silti käynnistää vaarallisen koneen uudelleen (jos tarvittavat hallintalaitteet sijaitsevat valvotun alueen sisällä). Jos näin tapahtuu, käyttäjä seisoo valoverhon havaitsematta vaarallisella työskentelyalueella – ja on altis loukkaantumiselle tai pahemmalle. Eräs yleinen ratkaisu tällaisten tilanteiden estämiseksi on koneiden käynnistys- ja ohjauskytkinten jättäminen pois koneista tai niiden käytön estäminen ja resetointikytkimen sijoittaminen valvotun alueen ulkopuolelle – tyypillisesti käyttöpaneeliin lähelle työsolun käyttöliittymää. Tällöin koneen käyttäjien on pakko poistua vaaralliselta työalueelta laitteen käynnistämiseksi uudelleen.

Valoverhon mykistäminen ja siihen liittyvät pimennystoiminnot

Joillakin työalueilla valoverhon toiminta on ajoittain keskeytettävä. Tällaisia keskeytyksiä kutsutaan mykistykseksi. Niitä voi esiintyä yleensä työstöprosessin turvallisen osuuden aikana, jos tällöin vaaditaan koneen käyttäjän manuaalisia toimenpiteitä. Mykistys on välttämätöntä esimerkiksi silloin, kun kuljettajien on lastattava kuormalavoja pinoamislaitteen syöttöalueelle. Mykistystä käytetään yleisesti myös siihen, että käyttäjät voivat kerätä robottisolun tuottamat tuotteet.

Lyhyesti sanottuna valoverhon mykistystä koordinoidaan tarkasti joukolla läsnäolotunnistimia, jotka odottavat tietyn kokoisia ja muotoisia materiaaleja. Läsnäolotunnistinten on aktivoiduttava tietyssä järjestyksessä, jotta valoverhon osa, jonka läpi materiaali kulkee, passivoituu tilapäisesti. Kun materiaali on kulkenut läpi ja mykistystoimintoa edellyttävä tehtävä on suoritettu, valoverhon suojaustoiminto palautetaan.

Kaavio: Valoverhon mykistysvaiheen ajoitussekvenssiKuva 3: Valoverhon mykistystoiminto on käyttökohteesta riippumatta suunniteltu siten, että se sallii vain materiaalin kulkemisen verhon läpi, ei henkilöiden. Valoverhon mykistystoiminto voidaan määrittää aikakaavioilla. (Kuvalähde: Design World)

Mykistykseen liittyvä toiminto on valoverhon pimennys. Tässä tapauksessa valoverho laukaisee itse toiminnon läsnäolotunnistimien sijasta. Lyhyesti sanottuna valoverhon säteet pysyvät aktiivisina ja sallivat tilapäisesti rajoitetulle työalueelle tulevien esineiden pääsyn ilman, että kone pysäytetään. Kelluvan pimennyksen muunnoksessa valoverhon elektroniikka määrittää tyhjennettävän alueen sekä pienehkön toleranssialueen tämän tyhjennettävän alueen ympärille, jotta tavarat pääsevät läpi ilman, että operaattorin on pakko sijoittaa kohteita äärimäisen tarkasti.

Valoverhon pimennystä käytetään yleisesti konetoiminnoissa, joissa valmiiden osien on päästävä pois työalueelta.

Yhteenveto

Valoverhojen mitoitukseen ja määrittelyyn erikoistuneiden suunnittelijoiden tulisi dokumentoida kaikki suojattavaan koneeseen tai robotiikkaan sovellettavat standardit - mukaan lukien alakohtaiset että alueellisten ja ammattielinten vaatimukset. Kun tiedetään mitkä sovellettavat standardit ovat, ne voivat antaa tietoa tietyn valoverhoasennuksen asianmukaisista asennus- ja testausrutiineista. Ne saattavat myös kertoa estävätkö häiriöolosuhteet tai konetyyppi valoverhojen käytön.

Disclaimer: The opinions, beliefs, and viewpoints expressed by the various authors and/or forum participants on this website do not necessarily reflect the opinions, beliefs, and viewpoints of Digi-Key Electronics or official policies of Digi-Key Electronics.

Tietoja kirjoittajasta

Scott Orlosky

Scott Orlosky on 30-vuotisen uransa aikana suunnitellut, kehitellyt, kehittänyt, markkinoinut ja myynyt antureita ja aktuaattoreita teollisuuteen ja kaupallisille aloille. Hän on osakeksijänä neljässä inertia-antureiden suunnittelua ja valmistusta koskevassa patentissa. Orlosky on myös Encoders for Dummies -kirjan yhteiskirjoittaja ja hän on toimittanut teollisuuden BEI Sensors -uutiskirjettä lähes 15 vuoden ajan. Orlosky on suorittanut Maisterin tutkinnon Valmistus- ja ohjausteoriassa Kalifornian Berkeleyn yliopistosta.

Tietoja tästä julkaisijasta

Digi-Keyn kirjoittajat Pohjois-Amerikassa