Robotik ve Paketleme Hatlarında Güvenlik Işık Perdeleri: Temassız Koruma ve Esnek Üretim
Robotik üretim hücrelerinde güvenlik ile üretim sürekliliğini birlikte sağlamak mümkündür. Güvenlik ışık perdeleri, operatörlerin tehlikeli hareketlere erişimini algılayarak uygun güvenlik fonksiyonlarının devreye girmesini sağlar. Böylece paketleme, montaj ve malzeme taşıma sistemlerinde fiziksel erişim engellerine alternatif, esnek güvenlik çözümleri oluşturulabilir.
Robotik Üretim Hatlarında Güvenlik Neden Kritik?
Modern üretim tesislerinde robotlar, servo kontrollü makineler ve otomatik konveyörler giderek daha fazla birlikte çalışıyor. Ancak üretim hızı ve otomasyon seviyesi yükseldikçe, operatörlerin hareketli ekipmanlarla karşılaşabileceği noktaların doğru şekilde korunması da önem kazanıyor.
Özellikle paketleme makinelerinde, robotik paletleme hücrelerinde ve otomatik montaj istasyonlarında ürün besleme, malzeme alma, bakım ve kontrol gibi işlemler nedeniyle üretim alanına erişim gerekebiliyor.
Bu noktada yalnızca fiziksel kapılar ve koruyucu çitlerle oluşturulan çözümler her uygulamanın operasyonel ihtiyacına aynı ölçüde cevap vermeyebilir. Malzeme giriş ve çıkışının sık gerçekleştiği sistemlerde temassız koruma teknolojileri önemli avantajlar sunar.
Temel yaklaşım: Güvenlik ışık perdeleri, tehlikeli bölgeye erişimi optik olarak izler. Korunan alan ihlal edildiğinde güvenlik kontrol sistemi üzerinden tehlikeli hareketin durdurulması sağlanır. Böylece uygun tasarlanmış uygulamalarda fiziksel bariyer ihtiyacı azaltılırken operasyonel esneklik korunabilir.
Güvenlik Işık Perdesi Nedir ve Nasıl Çalışır?
Güvenlik ışık perdesi, tehlikeli makine hareketlerine erişimi algılamak için kullanılan elektro-duyarlı bir koruyucu ekipmandır.
Sistem genel olarak karşılıklı yerleştirilen bir verici ve alıcı ünitesinden oluşur. Verici tarafından oluşturulan kızılötesi ışınlar alıcı tarafından izlenir. Koruma alanına bir el, kol veya insan vücudu girdiğinde ilgili ışınlar kesilir ve güvenlik fonksiyonu tetiklenir.
Koruma Alanının Oluşturulması
Verici ve alıcı arasında optik algılama alanı oluşturulur. Koruma yüksekliği ve çözünürlük, uygulamanın erişim riskine göre belirlenir.
Işın Kesilmesinin Algılanması
Operatör veya başka bir nesne algılama alanını ihlal ettiğinde güvenlik ışık perdesi bu durumu tespit eder.
Güvenlik Çıkışlarının Değişmesi
Güvenlik amaçlı OSSD çıkışları güvenli duruma geçer. Güvenlik rölesi veya emniyet kontrolörü bu sinyali değerlendirir.
Tehlikeli Hareketin Durdurulması
Güvenlik sistemi, tasarlanan durdurma fonksiyonunu uygular. Sistemin yeniden başlatılması ise risk değerlendirmesine uygun olarak kontrol edilir.
Bu çalışma prensibi sayesinde güvenlik ışık perdeleri, fiziksel temas gerektirmeden makine güvenliği fonksiyonlarına katkıda bulunur. Bununla birlikte ışık perdesinin kendisi bir durdurma mekanizması değildir; gerekli güvenli durdurma işlevi kontrol sistemi ve makinenin aktüatörleriyle birlikte gerçekleştirilir.
Gerçek Bir Endüstriyel Uygulama: Robotik Hücrelerde Temassız Koruma
Avusturya merkezli sistem entegratörü SRW Automation & Services GmbH tarafından gerçekleştirilen bir uygulama, güvenlik ışık perdelerinin robotik otomasyon sistemlerinde nasıl kullanılabileceğini gösteriyor.
Pilz tarafından yayımlanan bu uygulamada, PSENopt II güvenlik ışık perdeleri iki farklı üretim sisteminde kullanılıyor: robotik karton yerleştirme sistemi ve otomatik montaj hücresi.
1. Robotik Karton Yerleştirme ve Paketleme
İlk uygulamada konveyör üzerinden gelen kartonlar hazırlanıyor ve robot tarafından taşıma konteynerlerine yerleştiriliyor. Bu süreçte ürün giriş ve çıkış alanlarının güvenli biçimde izlenmesi gerekiyor.
Güvenlik ışık perdeleri, yükleme ve boşaltma operasyonlarına uygun bir erişim düzeni oluşturulmasına yardımcı oluyor. Böylece robotik çalışma alanındaki tehlikeli hareketler için koruma sağlanırken malzeme akışı da dikkate alınabiliyor.
2. Altı Eksenli Robot ve Servo Pres İçeren Montaj Hücresi
İkinci uygulamada ise altı eksenli robot, servo pres ve hareketli döner tablanın bulunduğu otomatik montaj sistemi korunuyor.
Birden fazla hareketli ekipmanın aynı hücrede çalışması, güvenlik fonksiyonlarının koordineli olarak tasarlanmasını gerektiriyor. Işık perdeleri bu sistemde erişim korumasının bir parçası olarak kullanılıyor.
Uygulamadan çıkarılabilecek sonuç: Güvenlik ışık perdesi seçimi yalnızca algılama mesafesine göre yapılmamalıdır. Robot hareketi, makine durma süresi, erişim yönü, mekanik yerleşim ve gerekli performans seviyesi birlikte değerlendirilmelidir.
Bu örnekte kullanılan Pilz PSENopt II Type 3 ışık perdeleri, PL d seviyesine kadar uygulamalar için tasarlanmıştır. Uygulamanın ayrıntıları Pilz tarafından paylaşılan SRW Automation başarı hikâyesinde açıklanmaktadır.
Type 3 ve Type 4 Güvenlik Işık Perdeleri Arasındaki Farklar
Güvenlik ışık perdelerinde Type sınıflandırması, IEC 61496 standardı kapsamında cihazın güvenlikle ilgili tasarım ve performans gereklilikleriyle ilişkilidir.
Bununla birlikte Type, Performance Level (PL) ve Safety Integrity Level (SIL) aynı kavramlar değildir. Işık perdesinin teknik özellikleri kadar güvenlik fonksiyonunun tamamının değerlendirilmesi gerekir.
| Özellik | Type 3 | Type 4 |
|---|---|---|
| Temel sınıflandırma | IEC 61496 Type 3 | IEC 61496 Type 4 |
| Örnek ürün | Pilz PSENopt II Type 3 | ReeR EOS4 |
| Ürün için belirtilen PL seviyesi | PL d | PL e |
| Uygulama yaklaşımı | PL d gerektiren uygun güvenlik fonksiyonları | PL e gerektiren uygun güvenlik fonksiyonları |
| Seçim kriteri | Risk değerlendirmesi, gerekli PLr, durdurma süresi, algılama çözünürlüğü ve tüm sistemin güvenlik tasarımı | |
Type 4 sınıfındaki bir güvenlik ışık perdesi, uygun tasarlanmış güvenlik sistemlerinde daha yüksek performans seviyeleri için kullanılabilir. Ancak tek başına Type 4 cihaz kullanılması, makinenin bütün güvenlik fonksiyonunun otomatik olarak PL e seviyesine ulaştığı anlamına gelmez.
ReeR Güvenlik Işık Perdeleri ile Robotik Hücre Koruması
Endüstriyel güvenlik uygulamalarında farklı koruma yüksekliği, çözünürlük ve fonksiyon seçenekleri sunan ReeR güvenlik ışık perdeleri, robotik üretim hücreleri ve otomatik makine sistemlerinde kullanılabilecek çözümler arasında yer alıyor.
Mega Sensör ürün portföyünde bulunan ReeR güvenlik teknolojileri, farklı endüstriyel uygulamalar için koruma alanının özelliklerine uygun alternatifler sunmaktadır.
ReeR EOS4 Güvenlik Işık Perdeleri
Type 4, PL e ve SIL 3 özelliklerine sahip kompakt güvenlik ışık perdesi ailesidir. Parmak, el ve erişim koruması için farklı çözünürlük ve koruma yüksekliği seçenekleri sunar.
ReeR SAFEGATE
Malzeme transferi yapılan otomasyon hatlarında muting fonksiyonunun entegre edilmesini gerektiren uygulamalara yönelik güvenlik ışık perdesi ailesidir.
ReeR Admiral
Endüstriyel erişim korumasında farklı algılama mesafeleri ve ışın yapılandırmaları sunar. Uzun mesafeli uygulamalar için uygun modelleri bulunur.
ReeR SafeReady
Kompakt yapısı, durum göstergeleri ve modeline bağlı gelişmiş yapılandırma özellikleriyle modern makine güvenliği uygulamalarına yönelik Type 4 çözümler sunar.
ReeR'in farklı güvenlik ışık perdesi aileleri ve endüstriyel güvenlik teknolojileri hakkında bilgiye Mega Sensör ReeR marka sayfasından ulaşılabilir.
Paketleme Hatlarında Muting Fonksiyonu Neden Önemlidir?
Otomatik paketleme ve paletleme sistemlerinde önemli mühendislik konularından biri, ürünlerin korunan alana giriş ve çıkışının nasıl yönetileceğidir.
Standart bir güvenlik ışık perdesinde koruma alanının ihlal edilmesi güvenlik fonksiyonunu tetikler. Ancak konveyör üzerinden taşınan malzemelerin belirli koşullarda bu alandan geçmesi gerekebilir.
Muting, tanımlanmış güvenli koşullar altında koruyucu cihazın algılama fonksiyonunun geçici olarak askıya alınmasını sağlayan güvenlikle ilgili bir işlevdir.
Muting Uygulamasında Dikkat Edilmesi Gerekenler
- Malzeme geçişi ile insan erişimi arasında güvenilir ayrım yapılmalıdır.
- Muting sensörlerinin konumu ve tetikleme sırası doğru tasarlanmalıdır.
- Muting yalnızca tanımlanan koşullar gerçekleştiğinde etkinleşmelidir.
- Gerektiğinde yön kontrolü, zaman denetimi ve muting durum göstergesi kullanılmalıdır.
- Operatörün muting işlemini kullanarak tehlikeli bölgeye erişmesi engellenmelidir.
- Muting sona erdiğinde koruma fonksiyonu otomatik olarak yeniden etkinleşmelidir.
Önemli teknik ayrım: Muting ile blanking aynı işlem değildir. Muting, koruma fonksiyonunun belirli koşullarda geçici olarak askıya alınmasıdır. Blanking ise belirli ışınların veya algılama bölgelerinin uygun güvenlik koşullarıyla değerlendirme dışında bırakılmasına yönelik bir fonksiyondur.
Özellikle paletleme, karton taşıma ve otomatik yükleme sistemlerinde doğru muting tasarımı, güvenlik gerekliliklerini koruyarak malzeme akışının yönetilmesini sağlar.
Güvenlik Işık Perdesi Seçerken Hangi Teknik Kriterler Değerlendirilmeli?
Her robotik hücrenin mekanik yapısı, çalışma mesafesi, tehlikeli hareketleri ve erişim gereksinimleri farklıdır. Bu nedenle güvenlik ışık perdesi seçimi yalnızca ürünün fiziksel boyutlarına veya algılama mesafesine göre yapılmamalıdır.
| Teknik Kriter | Neden Önemli? |
|---|---|
| Gerekli performans seviyesi (PLr) | Risk değerlendirmesiyle belirlenen güvenlik fonksiyonu hedefidir. |
| Algılama çözünürlüğü | Parmak, el veya vücut erişiminin hangi boyutta algılanacağını belirler. |
| Koruma yüksekliği | Korunması gereken erişim açıklığının geometrisine göre seçilir. |
| Çalışma mesafesi | Verici ile alıcı arasındaki uygun optik mesafeyi belirler. |
| Tepki ve durma süresi | Koruyucu cihazdan makinenin tehlikeli hareketinin sona ermesine kadar geçen toplam süreyi etkiler. |
| Yeniden başlatma | Operatör güvenliği açısından manuel reset veya otomatik başlatma koşullarının değerlendirilmesini sağlar. |
| Ortam koşulları | Toz, titreşim, su, sıcaklık ve montaj koşullarına uygunluk gerektirir. |
| Güvenlik entegrasyonu | OSSD, EDM, güvenlik rölesi ve kontrolör bağlantılarının tasarımını etkiler. |
Güvenlik Mesafesi Nasıl Belirlenir?
Güvenlik ışık perdesinin tehlikeli hareketin bulunduğu noktaya olan mesafesi kritik bir tasarım parametresidir.
İnsan vücudunun yaklaşma hızı, cihazın tepki süresi, güvenlik kontrol sistemi gecikmesi, makinenin gerçek durma süresi ve algılama çözünürlüğü birlikte değerlendirilir.
ISO 13855 kapsamında kullanılan temel yaklaşımlardan biridir. S güvenlik mesafesini, K yaklaşma hızını, T toplam tepki ve durma süresini, C ise erişim ve algılama özellikleriyle ilişkili ek mesafeyi ifade eder. Uygulanacak hesap yöntemi, koruyucu cihazın yerleşimine ve ilgili standardın koşullarına göre seçilmelidir.
Örneğin makinenin durma süresi beklenenden yüksekse, güvenlik ışık perdesinin tehlikeli bölgeden daha uzağa konumlandırılması gerekebilir.
Bu nedenle güvenlik mesafesi yalnızca katalog değerleriyle belirlenmemeli; makinenin gerçek duruş karakteristiği ölçülerek doğrulanmalıdır.
Robotik Hücrelerde Güvenlik Entegrasyonu
Güvenlik ışık perdesinin doğru seçilmesi, başarılı bir makine güvenliği tasarımının yalnızca bir aşamasıdır. Cihazın güvenlik kontrol sistemine entegrasyonu ve durdurma fonksiyonunun doğrulanması da önemlidir.
OSSD Çıkışlarının Değerlendirilmesi
Modern güvenlik ışık perdelerinde yaygın olarak kullanılan OSSD çıkışları, güvenlikle ilgili durum bilgisinin güvenlik rölesi veya emniyet kontrolörüne iletilmesini sağlar.
Kontrol sistemi bu sinyalleri değerlendirerek robotun, presin veya hareketli mekanizmanın gerekli güvenli duruma geçmesini sağlar. Kullanılacak mimari, gerekli performans seviyesi ve hata algılama gereklilikleriyle uyumlu olmalıdır.
EDM ve Yeniden Başlatma Kontrolü
EDM (External Device Monitoring), uygun uygulamalarda harici anahtarlama elemanlarının geri bildirimini izlemek için kullanılır.
Özellikle operatörün ışık perdesinden geçerek tehlikeli alan içinde kalabileceği hücrelerde, beklenmeyen yeniden başlatmanın önlenmesi için ilave önlemler gerekebilir. Manuel reset, içeride insan bulunma olasılığı ve alanın gözetlenebilirliği bu kapsamda değerlendirilir.
Montaj ve Devreye Alma Doğrulaması
Kurulum tamamlandıktan sonra güvenlik fonksiyonunun öngörülen koşullarda çalıştığı doğrulanmalıdır.
- Verici ve alıcı hizalamasının kontrol edilmesi
- Koruma alanının tamamında uygun test parçalarıyla algılama kontrolü
- Koruyucu alanın üzerinden, altından veya çevresinden tehlikeli bölgeye erişimin değerlendirilmesi
- Makinenin durma süresinin ölçülmesi
- Güvenlik çıkışlarının ve durdurma fonksiyonunun test edilmesi
- Reset, yeniden başlatma ve varsa muting işlevlerinin doğrulanması
- Risk değerlendirmesi ve validasyon kayıtlarının tamamlanması
Hangi Endüstriyel Uygulamalarda Kullanılır?
Güvenlik ışık perdeleri, özellikle operatör erişiminin ve otomatik makine hareketlerinin bir arada bulunduğu üretim sistemlerinde kullanılmaktadır.
Robotik Paketleme
Karton yerleştirme, otomatik kutulama ve robotik paletleme hücrelerinde erişim koruması.
Otomatik Montaj Hatları
Robot, servo pres ve döner tabla gibi hareketli ekipmanların bulunduğu montaj hücreleri.
Konveyör Sistemleri
Ürün transfer noktalarında, uygun muting fonksiyonlarıyla malzeme akışının ve erişim güvenliğinin birlikte yönetilmesi.
Makine Besleme Alanları
Otomatik besleme, boşaltma ve operatör müdahalesi gereken üretim istasyonlarında temassız koruma.
Güvenlik ve Üretim Verimliliği Birlikte Nasıl Sağlanır?
Endüstriyel otomasyonda güvenlik çözümlerinin amacı yalnızca tehlikeli hareketlere erişimi engellemek değildir. Aynı zamanda operatörün çalışma biçimine, malzeme akışına ve makinenin operasyonel ihtiyaçlarına uygun bir yapı oluşturulması gerekir.
Doğru tasarlanan bir güvenlik ışık perdesi uygulaması, tehlikeli hareketlerin güvenli şekilde kontrol edilmesini sağlarken üretim hattının işlevsel gereksinimlerini de karşılayabilir.
Bu kapsamda güvenlik mesafesinin doğrulanması, uygun Type ve PL seviyesinin seçilmesi, muting gereksinimlerinin değerlendirilmesi ve güvenlik kontrol sistemiyle doğru entegrasyon yapılması önemlidir.
Sonuç: Robotik ve paketleme hatlarında güvenlik ışık perdeleri, temassız alan koruması için esnek bir çözüm sunar. ReeR EOS4, SAFEGATE, Admiral ve SafeReady gibi ürün aileleri, farklı uygulama gereksinimlerine yönelik seçenekler sağlar. Doğru çözüm, makinenin risk değerlendirmesi ve güvenlik fonksiyonunun tamamı dikkate alınarak belirlenmelidir.
Sıkça Sorulan Sorular
Güvenlik ışık perdesi ile standart fotosel arasındaki fark nedir?
Standart fotoseller genellikle nesne algılama ve otomasyon kontrolü için kullanılır. Güvenlik ışık perdeleri ise makine güvenliği işlevlerinde kullanılmak üzere tasarlanmış, ilgili güvenlik standartlarının gerekliliklerini karşılayan koruyucu cihazlardır.
Güvenlik ışık perdesi robotik hücrede fiziksel çitlerin tamamen yerine geçer mi?
Her uygulamada geçmez. Tehlikeli bölgenin yapısı, fırlayan parça riski, makinenin durma süresi ve erişim yolları değerlendirilmelidir. Işık perdeleri bazı erişim noktalarında fiziksel bariyerlere alternatif olabilirken diğer bölgelerde ilave mekanik korumalar gerekli olabilir.
Type 3 ve Type 4 güvenlik ışık perdeleri aynı seviyede midir?
Hayır. IEC 61496 kapsamında farklı cihaz sınıflarıdır. Örneğin Pilz PSENopt II Type 3 ürünleri PL d seviyesine kadar, ReeR EOS4 Type 4 ürünleri ise PL e seviyesine kadar uygun güvenlik fonksiyonlarında kullanılabilir. Sistemin tamamının ulaşacağı performans seviyesi ayrıca değerlendirilir.
Konveyörden ürün geçerken güvenlik ışık perdesi nasıl çalışır?
Uygun tasarlanmış muting fonksiyonları sayesinde tanımlı malzeme geçişleri kontrollü şekilde yönetilebilir. Muting koşulları, insan erişimine karşı korumayı tehlikeye atmayacak şekilde tasarlanmalı ve doğrulanmalıdır.
Güvenlik ışık perdesi seçerken hangi özellikler önemlidir?
Gerekli performans seviyesi, algılama çözünürlüğü, koruma yüksekliği, çalışma mesafesi, tepki süresi, makinenin durma süresi, ortam koşulları ve güvenlik kontrol sistemi entegrasyonu birlikte değerlendirilmelidir.
