Dzisiaj przedstawię wam sytuację z którą kiedyś spotkałem się osobiście. Historia będzie dotyczyć modernizacji maszyny do cięcia rur. Maszyna ta miała już swoje lata i dosyć przestarzałą konstrukcję. Posiadała ona jednostkę hydrauliczną, dzięki której miała ona możliwość prostego formowania ciętych rur, co jednak nigdy nie było wykorzystywane. Ogólnie maszyna była bardzo prosta. Parę siłowników pneumatycznych, głowica tnąca z napędzającym ją silnikiem, oraz ta nieszczęsna jednostka hydrauliczna…
Niestety nigdzie nie znalazłem zdjęcia identycznej maszyny. Na stronie producenta (t-drill.fi) udało mi się jednak znaleźć podobną konstrukcję. Jest już trochę nowsza i nie posiada wspomnianej hydrauliki:
Od czego się zaczęło
Pewnego dnia pojawiła się koncepcja by „skrócić maszynę”. Silnik elektryczny, pompa, oraz zbiornik oleju miały zostać wycięte. Część maszyny w której następowało formowanie również została wycięta. Co dzięki temu osiągnięto? Po pierwsze, skrócono maszynę o 1/3 jej długości, co ma duże znaczenie, jeśli znajduje się na hali, gdzie brakuje już miejsca. Po drugie, zlikwidowano źródło hałasu i potencjalnych wycieków oleju hydraulicznego. Sama modernizacja nie spowodowała żadnych problemów. Zasada działania maszyny jest prosta, więc wycięcie tych części nie wpłynęło znacząco na resztę maszyny.
Problem pojawił się w momencie, gdy maszyna miała zostać dopuszczona do produkcji. Powiedzmy sobie szczerze – wycięcie całej hydrauliki, to nie jest zwykła wymiana czujnika, lecz poważna modyfikacja maszyny. W związku z tym zlecona została walidacja bezpieczeństwa maszyny. Zewnętrzna firma miała zbadać, czy maszyna spełnia aktualne wymogi bezpieczeństwa. Wykrytych nieścisłości było wiele. Jedne mniejsze jak np. brak oznaczenia wyłącznika głównego, czy złe kolory przycisków, oraz jedną naprawdę poważną, która bezpośrednio zagrażała życiu operatora.
Gdzie leżał problem?
Za cięcie rur odpowiada głowica tnąca, przez którą przechodzą rurki. Znajduje się na niej jedna rolka tnąca, oraz po przeciwległej stronie rolka podtrzymująca rurkę. Głowica, poprzez silnik elektryczny wprawiana jest w ruch obrotowy. Obraca się ona cały czas, a specjalny mechanizm dociska rolki do rurki powodując jej nacinanie. Przed kontaktem z tymi wirującymi elementami, operatora zabezpieczała tylko przesuwna osłona z najprostszym wyłącznikiem krańcowym. Operator miał możliwość otwarcia jej w dowolnym momencie co wyłączało silnik obracający głowicą, lecz jej moment bezwładności powodował, że kręciła się ona jeszcze przez długi czas po odcięciu zasilania. Możliwość kontaktu z wirującymi elementami była brana pod uwagę jako przyczyna ewentualnego wypadku.
Działanie całego mechanizmu można podejrzeć na tym filmiku (od 2:20):
https://youtu.be/f-3W1XQuOdY?t=2m20s
Modyfikowana maszyna była większa. Film przedstawia maszynę ze zdjęcia powyżej. Sam mechanizm cięcia i odrywania rurki jest jednak identyczny.
Rozwiązanie problemu
Najprostszym w zastosowaniu rozwiązaniem, okazało się wykorzystanie modułu kontroli bezruchu. Ciekawe ile osób z was słyszało o czymś takim, bo dla mnie była to nowość. Moduły te wykorzystują fakt, że silnik może pracować jako prądnica. Ruch osi silnika powoduje indukowanie się napięcia, które wykrywane jest przez taki moduł. Do modyfikacji zastosowaliśmy konstrukcję Siemns’a – 3TK2810
Osobiście jest zachwycony tym rozwiązaniem. Pomiar napięcia szczątkowego na uzwojeniach silnika jest na tyle dokładny, że wystarczy obrócić ośką o dosłownie kilkanaście stopni, by moduł to wykrył.
Sam moduł oczywiście nie wystarczy. Może on nas informować o obrocie głowicy, ale coś z tą informacją trzeba zrobić. Oryginalny krańcowy wyłącznik bezpieczeństwa znajdujący się na osłonie został wymieniony na taki, który posiada w sobie elektrozamek. Jego styki podłączyliśmy dokładnie w ten sam sposób jak tego, który był tam oryginalnie. Jedyną różnicą jest właśnie ten zamek.
By otworzyć taką krańcówkę, trzeba podać napięcie na znajdującą się w środku cewkę. Wyjście z naszego modułu podłączamy pod taki zamek i dzięki temu otwarcie osłony możliwe jest tylko i wyłącznie wtedy, gdy głowica stoi w bezruchu. A co jeśli maszyna będzie wyłączona, lub jeśli z jakiś powodów stracimy zasilanie tej cewki? Wtedy nie otworzymy maszyny. Producent zabezpieczył nas przed takim faktem, wyposażając swój produkt w dodatkowy kluczyk. Wystarczy go włożyć i przekręcić, a rygiel zostanie zwolniony.
Przykład aplikacji modułu bezruchu, można znaleźć w dokumentacji Siemens’a:
Samo podłączenie jest banalnie proste. Najważniejszą kwestią o której trzeba pamiętać jest to, by moduł włączyć za stycznikami silnika. Niby oczywiste, ale ludzie robią różne rzeczy 😉
Taki komplet dodatkowego modułu i odpowiedniego wyłącznika osłony, zabezpieczył już dostatecznie naszą maszynę. Osłonę można otworzyć tylko wtedy, gdy napęd zostanie wyłączony, a sama głowica zatrzyma się całkowicie. Przy otwartej osłonie maszyna oczywiście nie ruszy. To zapewnia już moduł, który znajdował się na maszynie oryginalnie. Aktualnie jesteśmy w trakcie modyfikacji także pozostałych maszyn tego typu, znajdujących się na naszym zakładzie, bo niebezpieczeństwo jest duże, a rutyna potrafi zgubić nawet doświadczonego operatora
Na koniec jeszcze taka konkluzja. Modyfikacja układu bezpieczeństwa nastąpiłam tylko dlatego, że mocno zaingerowaliśmy w konstrukcję maszyny i musieliśmy ocenić poziom bezpieczeństwa po tych modyfikacjach. Problem tylko w tym, że żaden z tych elementów nie był przez nas modyfikowany. Maszyny mają taki poziom bezpieczeństwa już przy opuszczaniu fabryki producenta. Ale o ile przy starych konstrukcjach mogę to zrozumieć – panowały wtedy inne przepisy, o tyle przy nowych konstrukcjach nie jest to dla mnie zrozumiałe. Dlaczego producent nie dba o bezpieczeństwa? I dlaczego takie konstrukcje przechodzą odbiory u klienta końcowego?
Pozdrawiam
Rafał Lelito
