ข้อกำหนดม่านปรับแสงและการจัดซื้อ

ม่านปรับแสงเป็นอุปกรณ์นิรภัยที่กั้นแกนเครื่องจักรที่เป็นอันตรายเพื่อป้องกันการบาดเจ็บของผู้ปฏิบัติงานและบุคลากรในโรงงานอื่น ๆ ที่ทำงานใกล้หรือกับเครื่องจักร ม่านปรับแสง ใช้ตัวปล่อยรูปแท่งที่สร้างคานแสงโฟโตอิเล็กทริกเพื่อตรวจจับโดยเครื่องรับ (รูปที่ 1) การหยุดชะงักของคานทำหน้าที่เป็นสัญญาณไปยังผู้ควบคุมเครื่องจักรว่ามีการเคลื่อนที่เข้ามาในพื้นที่ทำงานและการดำเนินการที่เป็นอันตรายควรหยุดหรือชะลอความเร็วที่ไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อผู้ควบคุมเครื่องจักร การใช้ม่านแสงนิรภัยกำลังเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีการรบกวนน้อยกว่าและสามารถกำหนดค่าได้มากกว่าขอบเขตที่ใช้รั้ว

รูปที่ 1: ม่านปรับแสงในปัจจุบันให้ความปลอดภัยกับเครื่องจักรอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน หลายอย่างได้รับการออกแบบมาเพื่อลดความซับซ้อนของกระบวนการเปลี่ยนระบบความปลอดภัยโดยใช้เซ็นเซอร์พื้นที่ (ที่มาของภาพ: โลกแห่งการออกแบบ)

บทความนี้แสดงภาพรวมของข้อควรพิจารณาเมื่อระบุและติดตั้งม่านปรับแสง เนื่องจากนี่เป็นกิจกรรมที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัยจึงต้องปรึกษามาตรฐานระดับชาติและระดับสากลที่เกี่ยวข้องทั้งหมดก่อนที่จะพยายามติดตั้ง ที่ดีไปกว่านั้นคือการใช้บริการของผู้ติดตั้งมืออาชีพที่คุ้นเคยกับการทำงานตามมาตรฐานเหล่านี้ บทความนี้ควรถือเป็นบทนำและเป็นแนวทางในมาตรฐานที่เกี่ยวข้องรวมทั้งให้ความรู้พื้นฐานเพื่อช่วยในการหารือเกี่ยวกับข้อกำหนดในการออกแบบกับผู้ติดตั้งระบบความปลอดภัยระดับมืออาชีพ

การระบุอันตรายและความเสี่ยง

ก่อนที่จะระบุระบบความปลอดภัยใด ๆ ควรมีการประเมินความเสี่ยงทั้งหมดเพื่อให้เครื่องจักรอันตรายได้รับการปกป้อง สิ่งนี้จะสร้างพื้นที่อันตรายของเครื่องจักรและจุดเข้าที่อาจเกิดขึ้น ระดับความเสี่ยงที่เกิดอันตรายจะเป็นส่วนสำคัญของข้อกำหนดของการป้องกันที่เหมาะสม

ความสามารถในการตรวจจับเซ็นเซอร์ขั้นต่ำ

ความสามารถในการตรวจจับเซ็นเซอร์ขั้นต่ำคือขนาดวัตถุขั้นต่ำซึ่งจะเรียกม่านแสง ม่านปรับแสงที่แตกต่างกันมีคานที่จัดเรียงตามระยะห่างที่แตกต่างกัน หากระยะห่างระหว่างคานมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม. นิ้วที่สอดผ่านม่านแสงจะส่งผลให้มีคำสั่งหยุด อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการตรวจจับเซ็นเซอร์ขั้นต่ำ 150 มม. จะทำให้บุคลากรในโรงงานสามารถเข้าถึงภายในพื้นที่ม่านได้ด้วยแขนทั้งหมดโดยไม่ต้องแจ้งให้เครื่องจักรหยุดทำงาน ขนาดวัตถุที่ม่านปรับแสงสามารถตรวจจับได้จะกำหนดระยะทางที่ต้องวางจากชิ้นส่วนที่เป็นอันตรายของเครื่องจักร

ระยะทางขั้นต่ำ

ม่านปรับแสงไม่ได้ป้องกันไม่ให้บุคคลเข้าไปในเขตอันตรายซึ่งแตกต่างจากยาม แต่ม่านแสงจะออกคำสั่งเพื่อให้การดำเนินการที่เป็นอันตรายหยุดหรือลดความเร็วลงในระดับที่ปลอดภัย นั่นหมายความว่าม่านปรับแสงจะต้องอยู่ในตำแหน่งที่ห่างจากอันตรายมากพอที่จะให้เครื่องจักรหยุดทำงานก่อนที่คนจะไปถึง (รูปที่ 2) ระยะนี้ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์สามตัว ได้แก่ ประสิทธิภาพการหยุดระบบโดยรวม ระยะการบุกรุก และความเร็วในการเข้าใกล้

รูปที่ 2: ข้อกำหนดที่เหมาะสมของม่านปรับแสงจำเป็นต้องมีการคำนวณระยะปลอดภัยที่แม่นยำระหว่างพื้นที่ตรวจจับของม่านกับพื้นที่เครื่องจักรอันตราย จากนั้นจึงต้องดูแลรักษาระยะห่างที่เท่ากันหรือมากกว่าค่านั้น มาตรฐานมีไว้เพื่อช่วยกำหนดระยะทางดังกล่าวและในความเป็นจริงมาตรฐานระยะปลอดภัย EN ISO 13855 ได้ถูกย่อให้สั้นลงเพื่อใช้ประโยชน์จากผ้าม่านที่มีความสามารถมากขึ้นในขณะที่ทำให้เครื่องจักรการผลิตมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น (ที่มาของภาพ: การขายระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมของ Panasonic)

ประสิทธิภาพในการหยุดระบบโดยรวมคือเวลาทั้งหมดระหว่างบุคคลที่ผ่านม่านแสงและเครื่องหยุดทำงานจริง รวมถึงความล่าช้าในระบบควบคุมไฟฟ้าและผลกระทบจากความเฉื่อยที่กำหนดว่าเครื่องจักรที่กำลังเคลื่อนที่สามารถหยุดได้เร็วเพียงใด ประสิทธิภาพการหยุดระบบโดยรวมแสดงโดยตัวแปร T

ระยะการบุกรุกคือระยะที่ส่วนเล็ก ๆ ของร่างกายเช่นนิ้วหรือมือสามารถเคลื่อนผ่านม่านแสงไปยังเขตอันตรายก่อนที่ม่านแสงจะเปิดใช้งาน สิ่งนี้สำคัญที่สุดเมื่อความสามารถในการตรวจจับเซ็นเซอร์ขั้นต่ำมีขนาดใหญ่บางทีอาจหมายความว่ามีเพียงร่างกายของบุคคลเท่านั้นที่จะเรียกใช้คำสั่งหยุด ในกรณีนี้คนสามารถเอื้อมผ่านม่านแสงและแขนของพวกเขาจะไม่หยุดเครื่อง

ตามมาตรฐานระยะปลอดภัย EN ISO 13855 - กำหนดโดยองค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐานและใช้ทั่วโลก - ระยะทางต่ำสุดไปยังเขตอันตราย S คำนวณ (เป็นมม.) โดยใช้สมการ:

เมื่อ K คือความเร็วสูงสุดของมนุษย์ (แขนหรือลำตัว) ในหน่วย มม/วินาที T คือประสิทธิภาพการหยุดโดยรวมในไม่กี่วินาที และ C คือระยะการบุกรุกเป็น มม. สำหรับ K นั้น EN ISO 13855 กำหนด K ไว้ที่ 2,000 มม/วินาที เพื่อให้แขนของมนุษย์เคลื่อนที่ได้เร็วที่สุดและ 1,600 มม/วินาทีเพื่อให้ร่างกายมนุษย์เคลื่อนไหวได้เร็วที่สุด

ตัวอย่างเช่น สมมติว่าเซลล์งานมีม่านแสงที่สามารถตรวจจับวัตถุขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 มม. ควรคำนวณระยะทางต่ำสุดก่อนโดยใช้ K = 2,000 มม/วินาที หากส่งผลให้มีระยะห่างน้อยกว่า 100 มม. (ตามที่กำหนดโดย EN ISO 13855) ควรละเว้นค่าผลลัพธ์ที่ต่ำกว่านี้ - และใช้ค่า 100 มม. หากค่าผลลัพธ์เกิน 500 มม. (ตามที่กำหนดโดย EN ISO 13855) ควรคำนวณระยะทางอีกครั้งโดยใช้ K = 1,600 มม/วินาที (เพื่อป้องกันการบาดเจ็บจากบุคลากรที่เดินเข้าไปในพื้นที่อันตราย) และสามารถใช้ระยะทางที่ต่ำกว่าใหม่ได้ โดยมีเงื่อนไขว่าไม่น้อยกว่า 500 มม. ค่าสำหรับความสามารถในการตรวจจับเซ็นเซอร์อื่น ๆ ยังระบุไว้ใน ISO 13855

เมื่อคำนวณระยะทางต่ำสุดจากหุ่นยนต์ต้องคำนึงถึงระยะเอื้อมสูงสุดของหุ่นยนต์ ในการทำเช่นนี้ไม่ควรพึ่งพาโปรแกรมหุ่นยนต์เพื่อ จำกัด หุ่นยนต์ให้เหลือเพียงส่วนย่อยของปริมาณการทำงานทั้งหมด อย่างไรก็ตามลิมิตสวิตช์อาจใช้กับแกนของหุ่นยนต์เป็นส่วนหนึ่งของระบบลูกโซ่ซึ่ง จำกัด การเข้าถึงของหุ่นยนต์อย่างปลอดภัย

ม่านปรับแสงเหมาะสมหรือไม่?

ในช่วงเริ่มต้นของข้อกำหนดระบบความปลอดภัยสิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาว่าม่านปรับแสงเหมาะสมหรือไม่ ที่นี่ International Electrotechnical Commission (IEC) และการจำแนกประเภทของมาตรฐาน ISO เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ มาตรฐานความปลอดภัยเหล่านี้แบ่งประเภทของมาตรฐานความปลอดภัยเป็นมาตรฐานความปลอดภัยขั้นพื้นฐานประเภท A มาตรฐานความปลอดภัยสำหรับการทำงานทั่วไปประเภท B และมาตรฐานความปลอดภัยประเภท C เฉพาะเครื่อง

ข้อพิจารณาประการแรกคือมีมาตรฐานประเภท C สำหรับการทำงานของเครื่องที่เป็นปัญหาหรือไม่และต้องมีการป้องกันประเภทใดสำหรับการใช้งานนั้น ๆ ในความเป็นจริงมาตรฐานประเภท C มักมีความเฉพาะเจาะจงสำหรับทั้งประเภทเครื่องจักรในมือและอุตสาหกรรมและสามารถกำหนดได้โดย NFPA, BN, ANSI, RIA หรือหน่วยงานกำกับดูแลอื่น ๆ ที่ใช้ระบบ EN ISO ในการจำแนกประเภท มาตรฐานตามระบบ ABC หากมาตรฐานประเภท C ใช้กับการทำงานของเครื่องจักรต้องปฏิบัติตามคำแนะนำในมาตรฐานนั้น (รวมถึงเกี่ยวกับม่านปรับแสง) นั่นเป็นเพราะมาตรฐาน ประเภท C ระบุปริมาณอันตรายทั้งหมดอย่างชัดเจนและจำเป็นต้องมีมาตรการลดความเสี่ยงสำหรับการทำงานของเครื่องจักรในมือ - และสารทดแทนใช้มาตรฐานที่เฉพาะเจาะจงน้อยกว่าทั้งหมด หากไม่มีมาตรฐาน ประเภท C ที่ใช้กับฟังก์ชั่นเครื่องที่อยู่ในมือและม่านปรับแสงดูเหมือนจะเป็นตัวเลือกที่ดีควรคำนวณระยะทางต่ำสุด หากระยะทางต่ำสุดสามารถใช้งานได้จริงวิศวกรออกแบบสามารถดำเนินการต่อตามข้อกำหนดของม่านปรับแสงได้ อย่างไรก็ตามหากมีพื้นที่ จำกัด หรือเครื่องจักรต้องใช้เวลาในการหยุดนานมากควรพิจารณารูปแบบการป้องกันอื่น (เช่นเครื่องป้องกันทางกายภาพ)

ประเภทของม่านปรับแสง

มาตรฐาน IEC 61496 ที่ใช้ในระดับสากลแบ่งประเภทม่านปรับแสงเป็น ประเภท 2 หรือ ประเภท 4 ม่านปรับแสงแบบที่ 2 มีต้นทุนต่ำกว่าด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ช้ากว่าและเชื่อถือได้น้อยกว่า หากความผิดปกติเกิดขึ้นในวงจรนิรภัยของม่านปรับแสง ประเภท 2 อาจมีช่วงเวลาหนึ่งก่อนที่จะตรวจพบความผิดปกติเมื่อไม่มีการป้องกัน ในทางตรงกันข้ามม่านปรับแสงแบบที่ 4 ใช้การตรวจสอบข้อบกพร่องและข้อผิดพลาดแบบต่อเนื่องโดยอัตโนมัติ หากเกิดข้อผิดพลาดจะส่งสัญญาณหยุดทันทีซึ่งหมายความว่ามีการป้องกันความปลอดภัยอย่างต่อเนื่อง

ม่านปรับแสง Point of operation control (POC) ได้รับการออกแบบมาเพื่อติดตั้งใกล้กับสิ่งที่เป็นอันตรายซึ่งผู้ปฏิบัติงานมักจะมีปฏิสัมพันธ์กับเครื่องจักร จึงได้รับการออกแบบมาสำหรับการตรวจจับนิ้วมือและแขน เป็นเรื่องปกติที่จะใช้การป้องกันทางกายภาพที่ด้านข้างของเครื่องและติดตั้งม่านแสง POC ที่ด้านหน้า

ม่านปรับแสง Perimeter Access Control (PAC) สร้างขอบเขตความปลอดภัยรอบตัวเครื่องที่ไม่จำเป็นต้องให้ผู้ปฏิบัติงานเข้าใกล้ โดยทั่วไปแล้วจะมีเฉพาะการตรวจจับทั้งตัว

นอกจากนี้ยังสามารถใช้การควบคุมการเข้าถึงพื้นที่ (AAC) เพื่อใช้ฟังก์ชันนี้ได้ PAC มักใช้กระจกเพื่อลดฮาร์ดแวร์ม่านแสงที่จำเป็นในการสร้างขอบเขตทั้งหมด

มาตรฐานสากลที่เกี่ยวข้องกับการติดตั้งม่านปรับแสง

มีมาตรฐานหลายประการที่เกี่ยวข้องกับการติดตั้งม่านปรับแสงที่ถูกต้อง หากโรงงานกำลังติดตั้งม่านปรับแสงสำหรับการใช้งานที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัยต้องอ้างอิงโดยตรงกับมาตรฐานเหล่านี้ ISO 13857 เกี่ยวข้องกับการกำหนดระยะปลอดภัยเพื่อป้องกันไม่ให้แขนขาของผู้คนไปถึงเขตอันตราย ระยะปลอดภัยขึ้นอยู่กับการประมาณความเสี่ยง ตัวอย่างเช่นเมื่อขึ้นไปข้างบนบุคคลไม่ควรเข้าไปในอันตรายได้ภายใน 700 มม. หรือ 500 มม. หากมีความเสี่ยงต่ำที่จะเกิดอันตราย ISO 12100 เป็นเรื่องเกี่ยวกับการกำหนดความรุนแรงและความน่าจะเป็นที่จะเกิดอันตราย ความเสียหายในระดับต่ำจะเป็นความเสียหายที่ย้อนกลับได้เช่นรอยฟกช้ำหรือเล็บหักหรืออุณหภูมิและระยะเวลาสัมผัสซึ่งไม่ถึงค่าเกณฑ์การเผาไหม้ เกณฑ์การเผาไหม้กำหนดไว้ใน ISO 13732 และ ISO 14121 ให้รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการประมาณความเสี่ยง

ตามรายละเอียดข้างต้น ISO 13855 อธิบายถึงการวางตำแหน่งของการป้องกันโดยพิจารณาจากความเร็วเข้าใกล้ของส่วนต่างๆของร่างกายมนุษย์ โดยทั่วไปจะมีความเกี่ยวข้องมากกว่า ISO 13857 สำหรับม่านปรับแสงเนื่องจากม่านปรับแสงไม่ได้ป้องกันไม่ให้บุคคลเข้าไปในเขตอันตราย แต่เป็นการหยุดการทำงานที่เป็นอันตราย ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องพิจารณาว่าคน ๆ หนึ่งจะเดินทางไปได้ไกลแค่ไหนในช่วงเวลาระหว่างม่านแสงที่ส่งสัญญาณหยุดและเครื่องจะหยุดทำงานจริงๆ ประสิทธิภาพในการหยุดระบบโดยรวมและความเร็วในการเข้าใกล้มนุษย์สูงสุดที่เป็นไปได้ร่วมกันกำหนดระยะปลอดภัยต่ำสุดของตัวป้องกันแสงจากกระบวนการที่เป็นอันตราย

ISO 14119 ครอบคลุมข้อกำหนดและการออกแบบอุปกรณ์เชื่อมต่อที่เกี่ยวข้องกับการ์ดป้องกันทางกายภาพ แม้ว่าจะไม่ได้กล่าวถึงม่านปรับแสงอย่างชัดเจน แต่หลักการหลายประการก็เกี่ยวข้องเช่นการออกแบบเพื่อลดโอกาสในการเอาชนะ

ISO 14120 ครอบคลุมข้อกำหนดและการออกแบบตัวป้องกันทางกายภาพดังนั้นจึงมีความเกี่ยวข้องน้อยกว่ากับการติดตั้งม่านปรับแสง อย่างไรก็ตามม่านแสงมักใช้ร่วมกับการ์ดป้องกันทางกายภาพ ตัวอย่างเช่นอาจใช้เครื่องป้องกันทางกายภาพเพื่อป้องกันการเข้าถึงเขตอันตรายจากด้านข้าง มีม่านปรับแสงด้านหน้าโซน ดังนั้นจึงอาจต้องปรึกษา ISO 14120

สรุป

ม่านปรับแสงสามารถเพิ่มความสะดวกในการใช้งานเครื่องจักรได้อย่างมาก ช่วยให้สามารถมองเห็นปริมาณการทำงานของเครื่องได้อย่างชัดเจนและช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถเข้าถึงด้านในเพื่อถอดชิ้นส่วนและติดตั้งเครื่องมือได้โดยไม่ต้องใช้ยามเปิด

อย่างไรก็ตามม่านปรับแสงไม่ได้ให้การป้องกันในระดับเดียวกันเสมอไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับขีปนาวุธที่พุ่งออกจากการทำงานของเครื่องจักร

สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าเนื่องจากความจำเป็นในการหยุดการทำงานโดยรวมม่านแสงมักจะติดตั้งให้ห่างจากเขตอันตรายมากกว่ายาม สิ่งเหล่านี้เป็นข้อควรพิจารณาที่สำคัญเมื่อเลือกการป้องกันที่เหมาะสม