Maatwerk in functieblokkering

10/10/14

Om veilig gebruik van een machine mogelijk te maken worden meestal de gevaarlijke bewegende delen afgeschermd. Dat kan met een vaste afscherming, die alleen te verwijderen is met behulp van gereedschap. Daarnaast kan gebruik gemaakt worden van een functieblokkerende afscherming, waarbij de gevaarlijke bewegingen gestopt worden zodra de afscherming geopend wordt.

Werkingsprincipe

De basisgedachte is eenvoudig: openen van de toegangsdeur stopt alle bewegingen en maakt de onderdelen energieloos. Dus bij een productiemachine waarin een product is vastgelopen, kan de deur geopend worden en zal het productieproces stoppen. Nadat het product is rechtgezet of verwijderd en de deur is gesloten, kan de machine het proces weer hervatten. Door een druk op de resetknop en daarna op de startknop is de machine weer operationeel.

Procesvergrendeling

Als een gevaarlijke beweging niet binnen korte tijd tot stilstand kan komen, is een vergrendeling noodzakelijk die de afscherming op slot houdt totdat de gevaarlijke beweging tot stilstand is gekomen, of totdat tenminste het risiconiveau bereikbaarheid toestaat. Als het lastig is om een machine te herstarten nadat deze op een willekeurig moment is gestopt wordt deze vergrendeling ook vaak toegepast. Hierbij vraagt de operator toegang aan waarna de machine stopt aan het einde van een cyclus. Pas daarna worden de deuren vrijgegeven. Dit noemen we een procesvergrendeling omdat deze vergrendeling niet direct voor de beveiliging van personen wordt gebruikt. 

Ontwerp

Een goede functieblokkering is in de praktijk niet zo eenvoudig. De belangrijke vraag die de machinebouwer zich moet afvragen is ‘kunnen mensen hier nog wel mee werken?’(zie kader, EN-ISO 14119 ). De simpele oplossing ‘alles uit en drukloos’ levert regelmatig praktische problemen op waardoor mensen zullen trachten de veiligheidssystemen te  manipuleren. Manipulatie moet worden voorkomen, en dan bij voorkeur niet door in de gebruiksaanwijzing te zetten dat het niet mag, maar door een beter ontwerp.

Manipulatie leidt tot ongevallenVoorbeeld van manipulatie: de gehele schakelaar is van de deur verwijderd

Als illustratie hierbij een dodelijk ongeval, met een machine die plastic folie om pallets met gestapelde producten aanbrengt. Deze machine was uitgevoerd met een functieblokkering. Als de operator in de ruimte kwam werden alle bewegingen uitgeschakeld. Omdat dan ook de pneumatische installatie drukloos gemaakt werd, raakte steeds het plastic folie los uit de pneumatische gripper. Dus als er een product scheef lag en de operator liep naar binnen om dit te corrigeren moest het folie opnieuw worden ingevoerd. Vanwege dit ‘ongemak’ was de betredingsbeveiliging gemanipuleerd. Waarschijnlijk heeft de betreffende operator een lichtstraal van een fotocel onbewust onderbroken, waardoor de machine plotseling startte en het ongeval plaatsvond.
Deze machine is inmiddels aangepast zodat de gripper gewoon dicht en bekrachtigd blijft tijdens de functieblokkering van de rest van de machine. Helaas pas na het fatale ongeval.

Machinerichtlijn

De Machinerichtlijn omschrijft dat afstelling moet kunnen plaatsvinden als de gevaarlijke beweging tot stilstand is gekomen. Een instelmodus waarbij bepaalde onderdelen toch kunnen bewegen (of bekrachtigd kunnen worden) met geopende afscherming  is toegestaan onder strikte voorwaarden.

  • De functiekeuzeschakelaar moet alle andere bedrijfsmodi uitschakelen, er is dus geen automatisch bedrijf mogelijk tijdens instelmodus.
  • Gevaarlijke bewegingen zijn alleen mogelijk door middel van ‘hold to run’ bedieningsorganen.
  • Gevaarlijke functies zijn alleen mogelijk in omstandigheden met verminderd risico, dus bijvoorbeeld met lage snelheid.
  • Bedoeld of onbedoeld bedienen van sensoren leidt niet tot starten van gevaarlijke functies.

Functieblokkering en vergrendeling van een schuifdeur, gecombineerd in één componentNormering EN-ISO 14119

De norm EN-ISO 14119 met als onderwerp ‘functieblokkerende afschermingen’ legt veel verantwoordelijkheid bij de machinebouwer. De belangrijkste opdracht uit deze norm is de machine zo uit te voeren dat er geen reden is om de functieblokkering te manipuleren.

  • Maak zorgvuldige ontwerpkeuzes met betrekking tot stabiliteit, degelijkheid en bescherming tegen omgevingsinvloeden
  • Schakelaars moeten worden bediend met mechanisch gedwongen positieve actie. Dat betekent dat als de deur geopend wordt de schakelaar wordt ingedrukt tegen de veerkracht. Als het veertje breekt blijft de schakelaar de veilige stand ´deur open´ aangeven. Ook is het niet mogelijk om de schakelaar handmatig te beïnvloeden bij een geopende deur. Negatieve actie (een schakelaar die een veer indrukt als de deur gesloten wordt) is alleen toegestaan in combinatie met mechanisch gedwongen positieve actie, dus als er meerdere schakelaars zijn.
  • Gebruik altijd gecodeerde schakelaars (met een vorkje of contactloos met gecodeerde magneten of RFID) tenzij manipulatie kan worden uitgesloten.
  • Analyseer en leg vast of een gebruiker voordeel heeft bij manipulatie. Dat kan door ervaring met eerdere systemen of door het invullen van een controletabel uit EN-ISO 14119. De tabel vraagt voor alle bedienmodi of de gebruiker ‘manipulatievoordelen’ heeft zoals beter zicht, sneller werken, minder afstand afleggen, grotere werkstukken, sneller herstarten enzovoorts.
  • Verminder de ‘noodzaak’ voor de bediener om te manipuleren. Zorg voor een betrouwbare machine (minder ingrijpen van de operator) en verbeter de bedienbaarheid . Als de redenen voor manipulatie niet kunnen worden weggenomen moeten extra maatregelen worden getroffen. Maak schakelaars moeilijk toegankelijk, plaats extra (verborgen) schakelaars ter controle. Gebruik gecodeerde schakelaars en monteer de onderdelen met 1-toer schroeven. Het kan zelfs zover gaan dat het besturingssysteem op willekeurige tijden gaat vragen om een deur te openen om manipulatie te ontdekken.

Overleg

Naast een goed ontwerp is in veel gevallen overleg met de gebruiker noodzakelijk. Zeker als het om specifiek ontworpen of aangepaste machines gaat.

Extra instelmodus

Als voorbeeld een gewijzigde automatische pers die twee metalen componenten in elkaar perst. De componenten worden aangevoerd vanuit trilvullers, waarbij met een pneumatische cilinder het volgende product onder de pers wordt gepositioneerd. Het geheel is geplaatst achter een functieblokkerende afscherming. 
De fabrikant heeft er in eerste instantie voor gekozen om de persaandrijving (elektrisch) en de positioneercilinder (pneumatisch) energieloos te maken als de afscherming wordt geopend. Het positioneren van de producten blijkt in de praktijk echter wat lastiger en vergt af en toe wat afstelwerk aan de cilinder. Dit vereist een geopende afscherming, en het is onhandig als de cilinder dan drukloos is. Daarom is een instelmodus toegevoegd waarin met geopende afscherming, na het bedienen van extra druknoppen, alle bewegingen mogelijk zijn. Hierbij blijft de elektromotor draaien en wordt de pers ontkoppeld met behulp van een elektromechanische koppeling. Een instelmodus in de bediening is een belangrijk instrument om manipulatie te voorkomen (zie kader, Machinerichtlijn).  Als een operator regelmatig moet afstellen binnen een afscherming en de afscherming zit op dat moment ‘in de weg’ dan heeft de operator voordeel bij manipulatie en zou dit met een bepaalde waarschijnlijkheid kunnen gebeuren.

Maatwerk

Een gesprek met de operator maakte al snel duidelijk dat het instellen alleen nodig is voor de positioneercilinder; een persbeweging bij geopende afscherming was niet nodig.  Vandaar dat het systeem inmiddels is aangepast zodat bij geopende afscherming altijd de elektrische aandrijving is uitgeschakeld.  Na het instellen kan dus pas een persslag worden uitgevoerd als de deur weer gesloten is. De pneumatische cilinder kan nu veilig worden afgesteld, waarbij de operator de zekerheid heeft dat de pers niet gaat bewegen. Daarnaast is de cilinder aan de achterzijde nog voorzien van een extra vaste afscherming. Het gaat hier om maatwerk: overleg als fabrikant met de gebruiker over de exacte werkzaamheden, en realiseer vervolgens een veilige oplossing.

Conclusie

Het is de taak van de machinebouwer om goed na te denken over de machine, een complete risicobeoordeling uit te voeren en manipulatie ‘onnodig‘ te maken. Het is de taak van de gebruiker om de beveiligingssystemen op praktijkwaarde te toetsen, en manipulatie niet te tolereren.

 

Geschreven door: Gerald van Engeland, TÜV-gecertificeerd Functional Safety Engineer

Meer informatie over dit onderwerp is te vinden op www.stop-defeating.org

Dit artikel verschijnt in de november editie van T.I.M. (Total Industrial Maintenance)
 

Neem contact met mij op

versturen

Of bel ons direct op

076 5040 340