Robotizuoto lazerinio suvirinimo saugos reikalavimai ir geriausios praktikos

Lazerinės spinduliuotės pavojų supratimas robotizuotame lazeriniame suvirinime

Retinos žalos rizika dėl nematomų 1 μm lazerio spindulių

Dauguma pramonės robotinio laserinio suvienijimo šios sistemos veikia artimosios infraraudonosios šviesos diapazone, kurio bangos ilgis yra apie 1 mikrometrą, kurią žmonės nemato. Šiuo atveju problema ta, kad mūsų akys neturi jokios natūralios apsaugos nuo šio tipo spinduliavimo. Paveikti žmonės netgi gali nepastebėti, kad kas nors negerai, kol jau bus pažeista tinklainė. Kai suskoncentruota lazerio energija patekia į akį, ji sukuria nedelsiant šiluminę žalą, kuri per dešimtųjų ar šimtųjų sekundės dalis sunaikina šviesai jautriuosius ląstelių sluoksnius akių užpakalyje. Esame matę tikrus atvejus, kai darbuotojai prarado dalį regėjimo ar net visiškai apakino po vieno atsitiktinio veidrodinio lazerio spindulio poveikio, atšokusio nuo metalinių paviršių. Tai skiriasi nuo tradicinio lankinio suvirinimo, kai darbuotojai paprastai iš karto pastebi problemas. Lazerių atveju viskas vyksta tokia greičia ir tyliai, kad saugos priemonės nėra tik rekomenduojamos – jos yra absoliučiai būtinos visiems, dirbantiems su šiomis mašinomis.

Veidrodinės ir sklaidžiosios atspindžių automatinėse suvirinimo kamerose

Rizika, susijusi su atspindžiais robotizuotose lazerinės suvirinimo sistemose, iš esmės priklauso nuo to, kokios paviršiai dalyvauja procese. Dirbant su poliruotais metalais ar tam tikrų rūšių įrankiais šie veidrodiniai atspindžiai išlaiko spindulio susifokusuotumą ir stiprumą, todėl pavojinga energija gali pasiekti gana didelį atstumą ir kelti tokį pat pavojų kaip tiesioginis lazerio spindulio poveikis. Kita vertus, sklaidūs atspindžiai energiją išsklaido platesniame plote, tačiau darbuotojai vis tiek gali susigauti nudegimus, jei per arti pateks į tokias vietas. Matėme, kad automatinėse gamybos ląstelėse kyla problemų, kai lazerio spinduliai atšoka nuo sudėtingų formų, pvz., lenktų nerūdijančiojo plieno detalių, kuriant netikėtus karštus taškus už saugos priemonių pradinių vietų. Todėl protingi gamintojai jau pradiniame etape skiria laiko išsamiems rizikos vertinimams, naudodami specializuotą optinio modeliavimo programinę įrangą. Teisingas šių klausimų išsprendimas planavimo fazėje vėliau išvengia daugybės sunkumų, kai reikia taisyti problemas po to, kai įranga jau įdiegta.

Inžineriniai valdymo būdai robotizuotoms lazerinėms suvirinimo sistemoms

Lazerui saugūs apsauginiai korpusai, tarpusavyje susieti prieigos taškai ir optinės kliūtys

Kai kalbama apie radiacijos kontrolę robotizuotų lazerinių suvirinimo operacijų metu, yra trys pagrindiniai inžineriniai valdymo būdai, kurie iš tikrųjų svarbūs: lazeriui saugūs apsauginiai korpusai, tarpusavyje susieti prieigos taškai ir sertifikuoti optiniai barjerai. Pačiems korpusams reikia būti pagamintiems iš medžiagų, kurios tikrai veiksmingai sugeria arba atspindi 1 mikrono bangos ilgio spinduliavimą. Šiam tikslui puikiai tinka anodizuotas aliuminis bei kai kurie lazeriui nepraleidžiantys polimerai. Be to, jie neturėtų turėti jokių plyšių ar įtrūkimų, nes net mažiausias atviras plotas gali leisti lazerio spinduliui patekti į aplinką. Tarpusavyje susietuose prieigos taškuose saugos klasės jutikliai akimirksniu įsijungia kiekvieną kartą, kai kas nors atidaro duris ar skydelį, dėl ko lazerio veikla tuojau pat sustabdoma ir darbuotojai lieka saugūs techninės priežiūros metu. Optiniai barjerai, tokie kaip stebėjimo langai ir užuolaidos, taip pat atlieka savo funkciją. Jie turi atitikti tam tikrus optinės tankio standartus. Dauguma artimosios infraraudonosios spinduliuotės sistemų reikalauja bent OD 7+ optinio tankio, kad šviesos intensyvumas būtų sumažintas žemiau saugaus lygio, nustatyto ANSI Z136.1 gairėse (mažiau nei 5 milivatai kvadratiniame centimetre). Langai dažniausiai turi kelis dielektrinių dangų sluoksnius, o užuolaidos reguliariai bandomos, kad būtų nustatyta, kiek šviesos jos praleidžia, remiantis tomis pačiomis ANSI gairėmis. Visos šios įvairios apsaugos priemonės sudaro persidengiančius saugos sluoksnius, kurie apsaugo nuo tiek tiesioginių, tiek atsispindėjusių lazerio spindulių realiose darbo sąlygose.

Rizikos įvertinimas ir saugos patvirtinimas robotizuotoms lazerinėms suvirinimo sistemoms

Kompleksinė pavojų analizė pagal ANSI/R15.06 ir ISO 10218 standartus

Kai kalbama apie saugumo užtikrinimą robotizuotų lazerinių suvirinimo operacijų metu, integruota pavojų analizė išsiskiria kaip visiškai būtina. Šios analizės reikalaujamos pagal standartus, tokius kaip ANSI/RIA R15.06 ir ISO 10218, ir tai turi gerą pagrindą. Pagrindinis tikslas – įvertinti keletą svarbių sričių: užtikrinti, kad lazerio spindulio kelias liktų nepažeistas, suprasti, kaip įvairūs medžiagų tipai reaguoja veikiami didelės energijos (pvz., atspindinčios paviršiaus problemos ar pavojingos dūmų išsklaidymo rizikos), taip pat ištirti žmogaus sąveiką su šiomis mašinomis. Kalbame apie rimtas rizikas – netikėtą spinduliavimo poveikį, skriejančius lydytų metalų gabaliukus bei tas nepatogias atspindžio reiškmes, kurios gali sukelti rimtą žalą. Toliau inžinieriai daro paprastą, bet esminį veiksmą: jie išvardija visus galimus pavojus ir nustato galimų sužeidimų rimtumą naudodami taip vadinamą gedimų režimų ir pasekmių analizę (FMEA). Teisingai atlikus šį procesą, būtina faktiškai išbandyti saugos jungiklius realiomis sąlygomis, atlikti simuliacijas, kai optinėje sistemoje įvyksta visi galimi gedimai, taip pat patikrinti, ar įdiegtos valdymo priemonės sumažina rizikas iki pramonėje laikomų priimtinų ribų. Įmonės, kurios taiko šį struktūruotą, pramonės standartams atitinkantį požiūrį, taip pat gauna tikrus privalumus. Naujausi duomenys rodo, kad tokios įmonės reguliavimo institucijų leidimų laukimo laiką sutrumpino apie 60 %, o netikėtų gamybos sustabdymų skaičius sumažėjo apytiksliai 45 %.

Personalo pareigos ir atitikties struktūros robotizuotam lazeriniam suvirinimui

Lazerinės saugos pareigūno (LSO) pareigos, sertifikavimas ir ląstelės priežiūra

Pagal ANSI Z136.1 standartus, bet kuris asmuo, vykdantis robotizuotų lazerių suvirinimo operacijas, privalo turėti įmonėje sertifikuotą Lazerinės saugos pareigūną (LSO). Šis asmuo atlieka keletą kritinių užduočių, įskaitant išsamų pavojų analizavimą ir užtikrinimą, kad visi inžineriniai valdymo būdai veiktų tinkamai. Jis tikrina, pavyzdžiui, kaip gerai apsauginiai korpusai atlaiko šalinius spindulius, taip pat patvirtina, kad optiniai barjerai atitinka nurodytą optinio tankio klasifikaciją. Dokumentacija taip pat yra viena iš pagrindinių pareigūno funkcijų, nes jis privalo vesti išsamių įrašų, kurie reikalingi reguliavimo organų inspekcijoms. Kasdien LSO stebi radiacijos lygius darbo vietose, įgyvendina griežtus prieigos režimus, kad būtų užkirstas kelias neįgaliotam įėjimui, bei tiria bet kokius įvykius ar beveik įvykius, kurie įvyksta vykdant operacijas. Sertifikavimas – tai ne tik formalumas. Kvalifikacija turi atitikti konkrečius ANSI Z136.1 kriterijus ir lieka galiojanti tik tuo atveju, jei nuolat vykdoma papildoma mokymų programa bei reguliariai vertinamas faktinis saugos našumas darbo vietoje.

Operatorių mokymas, įrenginių išjungimas ir žymėjimas bei avarinės reakcijos protokolai

Visi operatoriai turi būti tinkamai apmokyti, o mokymo programa turi apimti konkrečius lazerių įrenginių išjungimo ir žymėjimo procedūrų taikymą, kaip atpažinti tiek veidrodines, tiek sklaidomąsias atspindžio rizikas, kurios gali sukelti problemas, taip pat turi būti paaiškinta pavojingų metalų dūmų įkvėpimo rizika, kai vyksta suvirinimas. Šis mokymo programos komponentas nėra tik teorinis – jame darbuotojai praktiškai treniruojasi avarinio išjungimo procedūromis ir mokosi, kur yra avarinės evakuacijos kelių išėjimai. Kai įmonės modeliuoja lazerio spindulio incidentus, darbuotojų reakcija vidutiniškai paspartėja 30 %, kaip rodo įvairūs saugos tyrimų straipsniai. Visiems darbuotojams taip pat privaloma kasmet laikyti kompetencijos patikrinimus, kurie reguliariai atnaujinami, kai keičiamos standartinės rekomendacijos, pvz., ISO 10218-2, bei kitos techninės gairės šioje srityje.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kokie yra pagrindiniai pavojai, susiję su robotizuotu lazeriniu suvirinimu?

Pagrindinės pavojingos situacijos apima netikėtą retinalinę žalą dėl nematomų lazerio spindulių, nudegimus dėl veidrodinių ir išsisklaidžiusių atspindžių, patekimą į šalinę spinduliuotę bei metalo garų įkvėpimą.

Kaip galima sumažinti lazerio spinduliuotės riziką?

Riziką galima sumažinti naudojant technines priemones, pvz., lazeriui saugias apsaugines konstrukcijas, tarpusavyje susietus prieigos taškus ir optines kliūtis, taip pat laikantis standartų, tokių kaip ANSI Z136.1.

Kokia yra Lazerio saugos pareigūno funkcija?

Lazerio saugos pareigūnas atlieka pavojų analizę, užtikrina, kad techninės priemonės veiktų tinkamai, stebi spinduliuotės lygius ir užtikrina atitiktį reguliavimo reikalavimams.