Особенности охраны труда в автоматизированном и роботизированном производстве

Ограждение. Ограждению подлежат:

• все потенциально опасные вращающиеся или движущиеся элементы механизированных и автоматизированных комплексов (исключение составляют элементы, ограждение которых не допускается их функциональным назначением);
• зоны возможного выброса рабочего материала и инструмента;
• зоны факторов повышенной опасности (высоких температур, напряжений, излучений и т.д.).

Для наблюдения за работой механизмов автоматических линий или с целью уменьшения массы конструкции ограждения могут иметь отверстия или изготавливаться из решетки или сетки. Обычно размер ячеек сетки не превышает 10х10 мм. Если ограждение изготовлено из решетки (сетки), то расстояние от движущихся элементов до поверхности ограждения должно соответствовать следующим величинам (ГОСТ 12.2.009-99), приведенным в табл. 1.

Таблица 1 Расстояние от движущихся элементов до поверхности ограждения

Наибольший диаметр окружности, вписанной в отверстие решетки, мм	8	8 - 25	25 - 40
Расстояние от движущихся элементов, мм	15	120	200

 

Ограждение зоны обработки выполняется из стали толщиной не менее 0,8 мм или алюминия толщиной не менее 2мм, или из прочной пластмассы толщиной не менее 4мм. При необходимости ограждения могут иметь смотровые окна из безопасного стекла толщиной не менее 4мм.

Блокировки. Линии и оборудование должны иметь блокировки:

• исключающие возможность ведения рабочих операций при незафиксированном рабочем материале или при его неправильном положении;
• не допускающие самопроизвольных перемещений рабочих устройств, транспортных средств, механизмов подъема, поворота и других подвижных элементов линии и оборудования;
• не допускающие выполнения следующего цикла до окончания предыдущего;
• обеспечивающие остановку линии при снятии или открывании ограждения и при входе человека в зону ограждения.
• обеспечивающие невозможность пуска линии при снятых или открытых ограждениях или нахождении человека в зоне ограждения;
• исключающие возможность одновременного использования дублированных органов или пультов управления;
• обеспечивающие остановку при выходе исполнительных устройств оборудования за пределы запрограммированного пространства, отказе оборудования или выходе параметров за допустимые пределы;
• обеспечивающие удержание заготовки и инструмента в случае неожиданного прекращения подачи электроэнергии, воздуха, масла и т.д.

На рис. 2 приведено решетчатое ограждение опасной зоны с установкой конечных выключателей на входной двери.

                                                     а                      б 

Рисунок 2  Ограждение опасной зоны (а) и схема электрической блокировки дверей (б)

 

Электробезопасность. Электробезопасность линий обеспечивается:

• размещением в удобном месте вводного аппарата ручного или станционного действия, который позволяет подключать к питающей сети все электрооборудование линии и отключить его во время перерыва в работе или в аварийных случаях;
• наличием аварийной кнопки «Стоп» с выступающим грибовидным толкателем красного цвета, которая обеспечивает отключение электрооборудования независимо от режима работы линии;
• защитой электроприводов от самовключения (независимо от положения органов управления) при внезапном восстановлении исчезнувшего напряжения;
• блокированием дверей шкафов (ниш) для электроаппаратуры;
• защитным заземлением, занулением, организацией защитного отключения механических устройств и установок, которые могут случайно оказаться под напряжением;
• заключением наружной электропроводки (кроме отдельных коротких участков) и внутренней (в местах возможных повреждений, попадания масла, влаги и т.д.) в трубы, металлорукава, резиновые шланги.

Сигнализация. При выборе предупредительных или аварийных сигналов предпочтение отдается звуковым сигналам, если шум в цехе соответствует ГОСТ 12.1.003-83. В противном случае целесообразно использовать яркий мигающий свет. Уровень звукового давления сигнала обычно 90-100 дБ в полосе частот 125–500 Гц. Сигнально-предупредительная окраска и знаки безопасности должны отвечать требованиям ГОСТ 12.4.026-2001.

Санитарно-гигиенические условия. Шумовые и вибрационные характеристики линий должны соответствовать ГОСТ 12.1.003-83, ГОСТ 12.1.012-78. Линии должны быть снабжены устройствами местного освещения рабочей зоны в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.119-88. Величина освещенности устанавливается СНиП II-4-79. Состояние воздушной среды в рабочей зоне производственных помещений должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005-88. В цехах должна быть организована вентиляция. Линии, работа которых сопровождается образованием вредностей (вредные пыли, аэрозоли, излучения и т.д.), необходимо снабжать устройствами, позволяющими гарантировать соблюдение санитарных норм. Например, автоматические линии, которые в процессе работы образуют пыль, мелкую стружку, вредные жидкости (газы), должны иметь устройства для отсоса из зоны обработки загрязненного воздуха и его очистки. Процессы, в которых концентрация вредных веществ превышает ПДК, должны быть оборудованы дистанционным управлением.

Испытания. Автоматические линии проходят предварительную проверку, испытания на холостом ходу и испытания в режиме работы.

Конвейеры. В производственных процессах для выполнения транспортных операций часто используют конвейеры. Применение конвейеров значительно интенсифицирует технологический процесс. Для обеспечения безопасности конвейеров должны выполняться требования6:

• к конструкции конвейеров;
• к средствам защиты;
• к размещению конвейеров в производственных зданиях, галереях, тоннелях и на эстакадах.

Требования безопасности к конвейерам уставлены ГОСТ 12.2.022-80 ССБТ «Конвейеры. Общие требования безопасности». Эти требования должны выполняться при проектировании, изготовлении, монтаже, наладке, обкатке и эксплуатации.

Роботизированные участки, комплексы и производства имеют ряд специфических особенностей. Рассмотрим особенности обеспечения безопасности этих процессов.

 

3. Принципы и методы обеспечения  безопасности в 

роботизированном производстве

Широкое использование промышленных роботов в качестве одного из основных средств комплексной автоматизации производственных процессов требует в зависимости от типа ПР, области применения и вида производства выявления, классификации, оценки и учета потенциальных опасностей, возникающих при эксплуатации ПР в составе механизированных, автоматизированных комплексов, участков, линий.

В отличие от традиционных видов оборудования, автоматизированных линий, при эксплуатации которых опасная зона, как правило, располагается внутри оборудования, станка или линии (зоны обработки, загрузки, выгрузки и т.п.), при эксплуатации промышленных роботов расположение потенциально опасной зоны может быть более разнообразным.

Потенциально опасной зоной называется окружающее робота пространство, появление человека в котором создает угрозу для жизни или здоровья последнего. Размеры опасной зоны (ОЗ) зависят, в первую очередь, от границ рабочей зоны (РЗ), исполнительного механизма робота, способности надежно удерживать обрабатываемые изделия, инструмент.

Существует два метода определения границ опасных зон промышленных роботов (рис. 3):

• метод «концентрических окружностей» (является наиболее эффективным при определении границ ОЗ в горизонтальной проекции);
• метод «пространственных решеток» (применяется для определения границ ОЗ и в горизонтальной, и вертикальной проекциях).

                                           а                     б                        в

а - метод концентрических окружностей; б, в - метод пространственной решетки;

1-активная  РЗ; 2-ограждение; 3-потенциально опасное  пространство; 4-пассивная РЗ; 5-зона  опасного перемещения исполнительных  механизмов, элементов, узлов робота; 6-граница ОЗ по высоте 

Рисунок 3  Определение границ опасных зон промышленных роботов

 

Все потенциальные опасности, возникающие при эксплуатации роботов, являются комбинациями небезопасных условий труда и небезопасных действий человека. Рассмотрим специфические опасности, присущие в большинстве случаев только роботам или роботизированным производственным системам. Можно выделить следующие группы опасностей:

• опасности, возникающие при перевозке, установке и монтаже роботов (зависят от конструкции ПР, его компоновки, подвижности и т.п.);
• опасности, возникающие при подготовке роботов к работе и их регулировке (при позиционировании, регулировке, настройке, калибровке конечных выключателей, амортизаторов, ограничителей движения, тормозов и других элементов, обеспечивающих его нормальное функционирование);
• опасности, возникающие при программировании, обучении, перенастройке, корректировке программ;
• опасности, возникающие при тестовых испытаниях;
• опасности, возникающие при работе робота в автоматическом режиме (операции по обслуживанию робота: уборка отходов, загрузка и разгрузка деталей, заготовок, проверка качества обрабатываемых изделий);
• опасности, возникающие при непредвиденных (внезапных) отказах.

Безопасность роботизированных участков, комплексов и производств обеспечивается выполнением:

• требований к конструкции ПР и их составным частям;
• требований к организации комплексов, участков и производств;
• требований к эксплуатации ПР, РТК, РТУ и РТС.

Требования безопасности установлены ГОСТ 12.2.072-98 ССБТ «Роботы промышленные, роботизированные технологические комплексы и участки. Общие требования безопасности».

Требования к конструкции

Промышленные роботы, предназначенные для эксплуатации в условиях повышенной запыленности и температуры воздуха, наличия взрыво- и пожароопасных смесей и в других неблагоприятных условиях производственной среды, изготовляют в соответствующем защитном исполнении с учетом требований ГОСТ 12.1.004-91 и ГОСТ 12.1.010-76. Захватное устройство ПР должно удерживать объект манипулирования при внезапном отключении питания. В случае применения в составе РТК (участка, линии) роботов зарубежных моделей цветовое оформление их составных частей производится в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.026-2001, а символы органов управления - в соответствии с ГОСТ 12.4.040-78. Выход манипуляторов за пределы запрограммированного рабочего пространства ограничивается жесткими упорами, выдерживающими нагрузку с учетом динамического и статического усилий. Промышленные роботы оснащаются регуляторами, снижающими скорость перемещения его исполнительных устройств до 0,3 м/с, если для обучения и наладки ПР требуется присутствие персонала в рабочей зоне. Переключатели режимов работы и регуляторы скорости ПР должны быть снабжены фиксаторами, исключающими самопроизвольное их перемещение. Доступ к ним должен предусматривать применение специального инструмента (ручек, ключей и т.п.). На переключатели режимов работы и регуляторы скорости наносят четкие надписи или символы по ГОСТ 12.4.040-78. Для повышения безопасности в конструкции робота должны быть устройства, обеспечивающие получение и передачу на пульт управления информации: о режиме работы (исполнение программы, работа по этапам программы, ручное управление); о срабатывании блокировок ПР и оборудования; о наличии сбоя в работе ПР; о начале движения исполнительных устройств и готовности к движению при исполнении управляющей программы.

Средства защиты. В зависимости от условий взаимодействия человека с ПР различают три вида потенциальных опасностей, обусловливающих применение тех или иных методов и средств защиты: динамическое воздействие на человека (толчки, удары и т. п.) исполнительных устройств или других движущихся механизмов; механическое воздействие на человека (захваты, прижимы, сдавливания и т.п.) исполнительных устройств или перемещающихся относительно друг друга элементов; воздействие факторов, присущих традиционным процессам (электрический ток, электрический удар, электрическая дуга, радиация, высокие или низкие температуры, раскаленные предметы, вредные химические вещества и т.д.).

Выбор метода и устройств, защищающих человека от опасностей роботизированных систем, требует не только высокого уровня знаний от конструктора и проектировщиков, но и учета поведенческих реакций обслуживающего ПР персонала. Эффективным средством (системой) обеспечения безопасности следует считать такое средство, которое в реальных производственных условиях позволяет обслуживающему персоналу находиться в рабочей зоне ПР без риска травмирования при возникновении отказов оборудования или ошибок оператора. Любая система обеспечения безопасности состоит из трех одинаково важных подсистем: обнаружения человека в опасной зоне, контроля и исполнительных устройств, отключающих источники энергии. Эффективному решению задач защиты человека от опасностей предшествуют операции определения границ опасной зоны (см.рис.3).

Для разработки эффективных средств защиты необходимо рассмотреть классификацию роботизированных систем по степени участия человека в работе и управлении этими системами. Различают три основных варианта планировки РТК, участков, линий (рис. 4):

• комплексы, исключающие возможность появления оператора в пределах рабочей зоны ПР при его работе в автоматическом режиме;
• комплексы с совмещением рабочих зон оператора и ПР;
• комплексы с разделением рабочих зон оператора и ПР7.

Системы 1-го типа обычно имеют замкнутое круговое ограждение, при нарушении которого происходит автоматическая блокировка и остановка ПР. К ним относятся также комплексы, в которых ПР встроены или являются частью основного технологического оборудования. Переналадка и коррекция работы РТК производятся оператором с пульта управления вне рабочей зоны ПР, а устранение неисправностей и необходимая профилактическая работа осуществляются при переводе ПР с автоматического на ручной режим управления. При этом конструкция ограждения не должна затруднять визуальный контроль оператора за работой РТК.