Czy stosowanie czulych na nacisk mat ochronnych ma przyszlosc?

Reagujace na nacisk maty i plyty (pomosty) podlogowe sa urzadzeniami przeznaczonymi do wykrywania obecnosci osob na okreslonym obszarze. "Pomosty naciskowe" stosowane sa od dawna do zdalnego sterowania np. otwieraniem drzwi itp., ktorym to urzadzeniom nie stawiano - na ogol - szczegolnych wymagan w odniesieniu do ich niezawodnosci i bezpieczenstwa. Jezeli jednak urzadzenia podobnego przeznaczenia maja spelniac odpowiedzialne funkcje ochronne, to obecnie powinny odpowiadac wymaganiom dyrektywy, tzw. maszynowej nr 98/37/UE (dawniej 89/392/EWG) i normom z nia zharmonizowanych. Zalacznik IV tej dyrektywy obejmuje maszyny i urzadzenia ochronne wymagajace zaostrzonej procedury oceny zgodnosci, brzmi:

"... Elektroczule urzadzenia przeznaczone specjalnie do wykrywania osob dla zapewnienia im bezpieczenstwa (bariery niematerialne, maty czule na nacisk, detektory elektromagnetyczne itp.)..." (podkreslenie J. A.).

Maty i plyty podlogowe czule na nacisk (nazywane tez "wykladzinami przelaczajacymi") naleza do urzadzen ochronnych, ktore w zasadzie nie utrudniaja operatorom pracy i nie obnizaja wydajnosci produkcyjnej, wiec przewidywano dla nich szerokie mozliwosci zastosowan w przemysle.

Zasady dzialania, a takze mozliwosci i zalety stosowania roznych rodzajow mat naciskowych przedstawil na lamach "Bezpieczenstwa Pracy" R. Buczek juz w roku 1991 [1].

Krotko mozna powiedziec, ze maty maja strukture elastyczna, odksztalcajaca sie lokalnie pod wywieranym naciskiem - to odksztalcenie jest wlasnie Lrodlem impulsu do generowania sygnalu przelaczajacego - podczas gdy plyty (pomosty) naciskowe stanowia sztywne segmenty podlogi oddzialujace na czujniki polozenia.

Osnowe struktury maty stanowi zwykle material o fizycznych cechach gumy, zawierajacy zatopione w wewnetrznej

warstwie elementy przelaczajace. Produkcja mat wymaga szczegolnej technologii i nie daje sie realizowac (jak w przypadku plyt naciskowych) srodkami obrobki mechanicznej.

Wykladziny przelaczajace zaliczane sa obok np. urzadzen bezdotykowych, zwykle fotoelektrycznych - do "odleglosciowych urzadzen ochronnych", ktore nie stanowia zapory materialnej, lecz maja eliminowac stan zagrozenia zanim czlowiek wkroczy lub siegnie do strefy zagrozenia.

Stosowane na ogol w szczegolnie niekorzystnych warunkach, bo ukladane na poziomie podlogi maty powinny - bywa, ze i miliony razy - dzialac niezawodnie przy zmiennych temperaturach otoczenia. Powinny byc tez odporne na wlasciwe dla "srodowiska podlogi" skutki wzmozonego zanieczyszczania i dzialania roznych agresywnych cieczy, znosic duze przeciazenia (np. od najezdzania wozkami), nie powinny tez ulegac przedwczesnemu starzeniu np. pod bezposrednim dzialaniem swiatla slonecznego itd.

Nalezy je pewnie mocowac do wlasciwie przygotowanego podloza, powinny byc niepalne i nie moga przysparzac zagrozen potknieciem lub poslizgnieciem.

Oczywiscie trudno jest pogodzic osiagniecie wysokiej czulosci mat naciskowych z ich duza odpornoscia mechaniczna. Producenci mat deklaruja zwykle trwalosc na okolo 4 miliony przelaczen (obciazen). Nie jest to zbyt wiele zwazywszy, ze zalacznik C do ustanowionej w roku 1997 normy europejskiej EN 1760-1 [3] dla mat i plyt czulych na nacisk zaleca szacowac liczbe cykli roboczych maszyny uzytkowanej z recznym podawaniem materialu na 3 miliony rocznie (tj. przecietnie niespelna 5 cykli na minute przy pracy na dwie zmiany). Ostrzega sie wiec, ze przy dlugotrwalej pracy z taka czestotliwoscia moze nastapic zmniejszenie czulosci maty w miejscu ustawicznego stawiania stopy.

Przy tego rodzaju maszynach produkcyjnych, np. nieduzych prasach pracujacych pojedynczymi skokami suwaka, obslugiwanych jednoosobowo, maty nie stanowilyby wiec wlasciwych rozwiazan wobec alternatywnych urzadzen ochronnych. Natomiast maty naciskowe moga chronic operatorow np. przy wiekszych prasach krawedziowych, stosowanych do giecia wyrobow z blachy o kilkumetrowej dlugosci, przy ktorych z powodu niezbednego manipulowania duzymi przedmiotami, ochrona pracownikow sposobami stosowanymi przy konwencjonalnych prasach bywa nic dosc skuteczna.

Jak juz zaznaczono, dla niezawodnego funkcjonowania mat czulych na nacisk wazny jest stan powierzchni, na ktorej mata jest ulozona i umocowana. W praktyce na trwalosc i czulosc maty wplywa tez dyscyplina procesu produkcyjnego, wszelkie bowiem odpady oraz niekorzystne oddzialywania, jak rowniez niewlasciwe poczynania obslugi, moga zaklocac ich funkcje ochronna. Dlatego maty nalezy stosowac przy "czystych" procesach technologicznych, tzn. takich, gdzie przez wzglad na sam proces - pomieszczenia (i podloga) musza byc utrzymywane w nalezytym porzadku.


Rys. 1. Elementy prawidlowego zainstalowania maty czulej na nacisk (wg IZN 1760-1): 1 - dodatkowe oslony stale zapobiegajace niekontrolowanemu dostepowi do strefy zagrozenia (Z) w maszynie, 2 - oslony stale sa tak zainstalowane, zeby miedzy oslona stala a mata nie bylo dostepu do strefy zagrozenia. Oslony stale umozliwiaja dostep do strefy zagrozenia tylko przez wejscie na mate, 3 - pochyle plyty oslonowe zapobiegaja stawaniu operatora obok obszaru skutecznego wykrywania i w strefie zagrozenia, 4 - segmenty maty (czujniki naciskowe) maja byc rowno ulozone i spasowane krawedziami, 5 - strefy martwe tych czujnikow maja byc rozmieszczone w taki sposob, zeby nie zaklocic funkcji ochronnej maty, 6 - zagrozenie potknieciem o krawedL czujnika jest zmniejszone przez listwe o pochylosci na zewnatrz. Listwa ta moze rowniez chronic przewody przylaczeniowe, 7 - kanaly dla przewodow od czujnikow nalezy poprowadzic na zewnatrz oslony stalej, 8 - przycisk resetowania powinien byc umieszczony w malo narazonym miejscu, skad strefa zagrozenia ma byc calkowicie widoczna



Rys. 2. Przebieg wiazki mikrofal laserowego urzadzenia ochronnego



Rys. 3. Przyklad zastosowania laserowego urzadzenia ochronnego: 1 - strefa inicjowania funkcji bezpieczenstwa, 2 - strefa sygnalizacji ostrzegawczej (wg firmy Sick)

Przykladem wlasciwego zastosowania mat naciskowych moze byc np. tworzenie pol ochronnych przy zrobotyzowanych liniach i gniazdach produkcyjnych; rowniez dlatego, ze zautomatyzowany proces nie wymaga ciaglego deptania po macie. W konkretnym przypadku przy wyborze mat naciskowych i sposobach ich instalowania trzeba uwzgledniac nastepujace aspekty:

• czy i jakie inne jeszcze urzadzenia ochronne sa (lub maja byc) zainstalowane przy danym obiekcie;
  
• czy mata ma byc jednolita, czy zlozona z segmentow (czujnikow nacisku) i jak zapobiec powstawaniu martwych stref miedzy tymi czujnikami;
  
• czy dopuszczalna wielkosc i czestotliwosc obciazen (zadzialan) odpowiada przewidywanym parametrom uzytkowania i trwalosci obiektu, a w szczegolnosci jakie moze byc obciazenie statyczne od elementow ukladanych na powierzchni maty oraz obciazenie od np. najezdzania na mate, hamowania i skrecania; nalezy tez uwzgledniac obciazenia pochodzace od drgan i uderzen;
  
• zakresy wilgotnosci i temperatury oraz czestosc i tempo zmian tych czynnikow;
  
• dzialanie substancji chemicznych, takich jak oleje, rozpuszczalniki, chlodziwa stosowane przy obrobce skrawaniem, skutki zalewania mat np. podczas mycia badL w wyniku przeciekow oraz wnikanie cial obcych, takich jak wiory, kurz i piasek;
  
• silne interferencje elektromagnetyczne, jakie moga wystepowac przy pewnych typach wyposazenia spawalniczego i przekaLnikach fal radiowych;
  
• wahania napiecia zasilania (badL cisnienia w przypadku mat z czujnikami pneumatycznymi);
  
• potrzebe resetowania (tj. przywracania stanu czuwania po ochronnym zadzialaniu maty) i usytuowanie przycisku do resetowania;
  
• przygotowanie powierzchni pod mate i mocowanie jej czujnikow nacisku;
  
• potrzebe wlasciwego oznakowania granic strefy chronionej mata.

Na ogol maty czule na nacisk sasiaduja z oslonami stalymi, ktore ukierunkowuja dojscie (dostep) do miejsc niebezpiecznych lub stref zagrozenia tylko po uprzednim wejsciu na mate. Ilustruje to rysunek 1, ktory wskazuje schematycznie rowniez inne elementy prawidlowego zainstalowania wielosegmentowej maty naciskowej.

W latach osiemdziesiatych produkcje mat naciskowych podjelo sporo firm zachodnich, w slad za tym z inicjatywy Centralnego Instytutu Ochrony Pracy zgloszono "... celowosc opracowania polskiej konstrukcji mat czulych na nacisk oraz stanowisk do ich badan...". W wyniku realizacji projektu badawczego [2] przy wspolpracy CIOP z Instytutem Przemyslu Gumowego wykonano prototypowa serie mat, z ktorych piec zainstalowano na stanowiskach pracy w przemysle. Mimo pozytywnych opinii uzytkownikow, produkcji takich mat w kraju nie podjeto.

Co sprawilo, ze maty przy maszynach produkcyjnych sie u nas nie przyjely?

Przede wszystkim trwalosc mat naciskowych, czyli problem materialowy. Trudno bowiem uzyskac taki sklad gumy. aby maty zachowaly jednoczesnie bardzo dobra odpornosc na zmeczeniowe obciazenia mechaniczne, a takze agresywne czynniki chemiczne. Odpornosc nic malejaca z uplywem czasu i to w warunkach, gdy obsluga nie ma nawyku dbania o stan maty.

Tymczasem, rownolegle z probami podjetymi przez producentow mat nad opracowaniem tej, bardzo szczegolowej europejskiej normy [3], w innych kregach zawodowych dojrzala konstrukcja - jak by to obrazowo okreslic: "niematerialnej maty beznaciskowej" - nieczulej na oddzialywania mechaniczne i na zanieczyszczenia pojawiajace sie na podlodze i nic wymagajacej szczegolnej uwagi ze strony uzytkownika.

"Tworzy ja" promien laserowy, ktory omiata z duza czestotliwoscia nadzorowana, plaska powierzchnie na wysokosci okolo 100 mm nad podloga. Przy czym zasieg i zarys tej powierzchni uzytkownik moze zaprogramowac za pomoca komputera osobistego. Urzadzenie dziala w sposob podobny do radaru (rysunki 2 i 3 wyjasniaja ogolna zasade) i praktycznie nie przysparza klopotow w eksploatacji.

Mimo tych najnowszych osiagniec techniki w dziedzinie urzadzen ochronnych opartych na wykorzystaniu radaru nie mozemy jednak "skreslic" stosowania mat czulych na nacisk, w ramach bowiem harmonizacji z normami europejskimi zobowiazani jestesmy do adaptacji normy EN 1760-1. Przygotowywany jest wiec wstepny projekt polskiej wersji tej normy.

PISMIENNICTWO

[1] Buczek R.: Maty czule na nacisk przeglad rozwiazan zagranicznych. Bezpieczenstwo Pracy nr 5/1991

[2] Dabrowski St., Branski Z., Buczek R. i in.: Optymalizacja doboru mat czulych na nacisk w zaleznosci od zastosowania. Centralny Instytut Ochrony Pracy - 1995. Sprawozdanie merytoryczne z realizacji projektu badawczego nr 6 6101 9102

[3] BN 1760-1:1997 Safety of machinerry -Pressure sensitive protective devices Part 1: General principles for thc desing and testing of pressure sensitive mats and pressure sensitive floors