W każdej fabryce czy warsztacie maszyny stanowią jedno z największych potencjalnych źródeł zagrożeń. Wielokrotnie pracują z dużą mocą, szybkim ruchem części roboczych i potężnymi siłami, co oznacza, że nieodpowiednie środki bezpieczeństwa mogą skutkować wypadkami o poważnych konsekwencjach. Badanie dobiegu maszyn jest jednym z kluczowych elementów, które pozwalają zmniejszyć ryzyko urazów operatorów. Polega na oszacowaniu czasu i drogi, jaką pokonuje ruchoma część urządzenia od momentu zainicjowania funkcji zatrzymania (np. wyłączenia awaryjnego) do całkowitego unieruchomienia.
Jeżeli dobiegi zostały nieprawidłowo ocenione, systemy zabezpieczeń (takie jak kurtyny świetlne czy bariery) mogą zostać zainstalowane w niewłaściwej odległości od strefy zagrożenia – i zamiast chronić operatora, okażą się iluzoryczne. Dlatego też normy takie jak PN-EN ISO 13855 oraz zasady określone w Dyrektywie Maszynowej 2006/42/WE i nowym Rozporządzeniu 2023/1230/UE nakładają obowiązek dokładnego przeprowadzenia badań dobiegu.
Na czym dokładnie polega badanie dobiegu?
W wielkim uproszczeniu, inżynierowie starają się określić dwa kluczowe parametry:
- Czas reakcji systemu bezpieczeństwa – jak długo trwa od momentu wykrycia zagrożenia (np. naruszenia strefy niebezpiecznej przez operatora) do momentu, w którym wydane jest polecenie zatrzymania ruchu maszyny.
- Czas fizycznego wyhamowania elementów ruchomych – uwzględniający inercję, siły tarcia, sposób napędu i ewentualne systemy hamowania.
Na podstawie tych informacji wylicza się minimalną odległość, w jakiej powinny być zainstalowane urządzenia ochronne (np. bariery czy kurtyny świetlne), by realnie zapobiec wypadkowi, zanim człowiek znajdzie się w strefie zagrożenia.
Główne założenia normy PN-EN ISO 13855
Norma PN-EN ISO 13855 szczegółowo opisuje, jak obliczać te odległości i uwzględniać prędkość zbliżania się osoby do strefy niebezpiecznej. Bazuje na koncepcji, że człowiek może poruszać się z określoną maksymalną prędkością (np. wyciągnięcie ręki czy krok w przód) i w tym samym momencie maszyna potrzebuje czasu na całkowite zatrzymanie.
- Odległość minimalna (S) jest wyliczana z uwzględnieniem współczynnika prędkości (K), całkowitego czasu zatrzymania (T) oraz ewentualnej dodatkowej rezerwy (C).
- Całkowity czas zatrzymania to suma czasu reakcji układu sterowania i czasu, który potrzebuje mechanizm na wyhamowanie.
W praktyce oznacza to, że jeśli maszyna ma wolniejszy napęd, odległości mogą być mniejsze. Natomiast przy urządzeniach pracujących z dużą bezwładnością (np. szybko obracające się piły) mogą być wymagane znaczne marginesy bezpieczeństwa.
Przykłady zastosowania
- Kurtyny świetlne przy prasie krawędziowej:
Jeżeli operator musi wkładać materiał w pobliże ruchomej części prasy, badanie dobiegu pozwoli ustalić, w jakiej dokładnie odległości od strefy zgniatania ma być zamontowana kurtyna świetlna. Jeżeli została zainstalowana zbyt blisko, prasa może nie zdążyć się zatrzymać, zanim operator włoży rękę do strefy niebezpiecznej. - Czujniki skanerów laserowych w zrobotyzowanej komórce:
Roboty przemysłowe pracują szybko i potrafią poruszać ramieniem w nieprzewidywalny dla człowieka sposób. Dzięki skanerom laserowym można monitorować otoczenie robota, ale odległości zadziałania muszą być tak dobrane, by robot faktycznie wyhamował, zanim dojdzie do zderzenia z człowiekiem. - Maty czułe na nacisk przy stanowisku konserwacyjnym:
Kiedy serwisant wchodzi w obszar serwisu maszyny, wyzwala matę naciskową. Układ sterowania musi wówczas błyskawicznie zatrzymać ruchome podzespoły. Projektant oblicza więc, ile czasu zajmuje maszynie całkowite wyhamowanie i ustawia matę w odpowiedniej odległości.
Najczęstsze wyzwania
- Niedokładne pomiary czasu reakcji – w praktyce spore znaczenie ma choćby różnica w parametrach zasilania czy zużycie układu hamowania.
- Zignorowanie prędkości części ciała człowieka – osoby projektujące zabezpieczenia mogą błędnie zakładać, że operator zawsze zbliża się wolno i kontrolowanie. W rzeczywistości może szybko sięgnąć po narzędzie czy fragment detalu.
- Brak uwzględnienia wariantów pracy maszyny – bywa, że pracuje w różnych trybach prędkości czy posiada funkcje automatycznego przyspieszenia. Każdy z nich wpływa na czas hamowania.
Dlaczego warto zainwestować w rzetelne badanie dobiegu?
- Bezpieczeństwo pracowników – właściwe obliczenie dobiegu pozwala uniknąć wypadków, w których nawet dobrze rozmieszczone bariery czy kurtyny nie działają tak, jak powinny.
- Zgodność z przepisami – Dyrektywa Maszynowa 2006/42/WE i Rozporządzenie 2023/1230/UE wymagają, by maszyna była wyposażona w odpowiednie systemy bezpieczeństwa. Organy nadzoru rynku mogą żądać dowodów, że bezpieczeństwo zostało poparte rzetelnymi obliczeniami.
- Brak nieplanowanych przestojów – nieodpowiednie zabezpieczenia prowadzą do awarii, przestojów i dodatkowych kosztów na modyfikacje w trakcie eksploatacji.
- Wyższa efektywność – dobrze zaprojektowane środki bezpieczeństwa sprzyjają płynnym procesom. Gdy bariery świetlne lub skanery laserowe są w optymalnych miejscach, operator nie traci czasu na ciągłe restarty czy unieruchomienia maszyny.
Współczesne narzędzia wspomagające analizę
Coraz częściej do pomiaru i symulacji dobiegu maszyn stosuje się metody cyfrowe. Specjalistyczne oprogramowanie potrafi analizować dane z układów napędowych, czujników i sterownika PLC, tworząc szczegółowy profil czasowy zatrzymania. Takie narzędzia umożliwiają też symulację zmian w konfiguracji (np. nowych parametrów napędu) i ocenę, jak wpłyną na bezpieczeństwo. W połączeniu z normą PN-EN ISO 13855 pozwala to projektować systemy ochronne jeszcze precyzyjniej.
Badanie dobiegu maszyn to niezbędny element całościowego podejścia do bezpieczeństwa w zakładzie produkcyjnym. Pozwala ustalić, gdzie powinny być umiejscowione urządzenia ochronne (kurtyny świetlne, bariery, maty bezpieczeństwa, skanery laserowe), by faktycznie chroniły operatorów. Bez właściwych obliczeń nawet najnowocześniejsze systemy ochronne mogą okazać się nieefektywne. Ponieważ normy prawne wymagają uwzględnienia prędkości zbliżania się człowieka, czasu reakcji układu i charakterystyki hamowania maszyny, inwestycja w solidne pomiary i analizę zawsze się opłaca. W dłuższej perspektywie poprawia bowiem bezpieczeństwo, stabilność produkcji oraz zgodność z wymogami prawnymi.
