Varnostni zahtevki in najboljše prakse za robotsko lasersko varjenje

Razumevanje nevarnosti laserskega sevanja pri robotskem laserskem varjenju

Tveganje poškodb mrežnice zaradi nevidnih laserskih žarkov s frekvenco 1 μm

Večina industrijskih robotično laserje varsanje sistemi delujejo z bliskom infrardeče svetlobe s približno valovno dolžino 1 mikrometer, ki ga ljudje ne morejo videti. Težava je v tem, da naše oči nimajo naravne zaščite pred to vrsto sevanja. Osebe, ki so izpostavljene temu sevanju, morda celo ne bodo opazile, da je kaj narobe, dokler se škoda že ni povzročila na mrežnici. Ko osredotočena laserska energija zadane oči, povzroči takojšnjo toplotno poškodbo, ki uniči svetlobno občutljive celice na zadnji strani očesa v drobnih delih sekunde. Zgodili so se dejanski primeri, ko so delavci po enem samem naključnem izpostavljanju odbiti laserski svetlobi, ki se je odbila od kovinskih površin, izgubili del vida ali postali popolnoma slepi. To se razlikuje od tradicionalnega lokarskega varjenja, pri katerem delavci običajno takoj opazijo težave. Pri laserskem varjenju se vse dogaja tako hitro in tiho, da varnostne ukrepe ne priporočamo le – so popolnoma nujni za vsakogar, ki dela v bližini teh naprav.

Zrcalne in razpršene odbijanja v avtomatiziranih varilnih celicah

Nevarnost odsevov pri robotskih laserskih varilnih nastavitvah je v resnici odvisna od tega, katere površine so vključene. Pri delu z lakovanimi kovinami ali določenimi vrstami orodij ohranjajo zrcalni odsevi osredotočenost in moč žarka, kar pomeni, da nevarna energija lahko potuje precej daleč in predstavlja enako nevarnost kot neposredna izpostavitev laserskemu žarku. Po drugi strani se razpršeni odsevi energijo bolj razpršijo, vendar delavci še vedno lahko utrpijo opekline, če pridejo preblizu. Opazili smo težave v avtomatiziranih proizvodnih celicah, kjer se laserski žarki odbijajo od zapletenih oblik, kot so ukrivljeni deli iz nerjavnega jekla, kar ustvarja nepričakovane vroče točke izven območij, kjer so bila prvotno nameščena varnostna ukrepanja. Zato pametni proizvajalci že v začetni fazi naložijo čas v podrobne ocene tveganj z uporabo specializiranega programskega orodja za optično modeliranje. Če to pravilno izvedemo v fazi načrtovanja, se kasneje vsi izognemo težavam pri odpravi napak po že nameščenem opremi.

Inženirski ukrepi za sisteme robotskega laserskega varjenja

Ohišja, varna za lasersko uporabo, točke dostopa z varnostnimi stikali in specifikacije optičnih pregrad

Ko gre za omejevanje sevanja med operacijami robotskega laserskega varjenja, obstajajo trije glavni inženirski ukrepi, ki resnično pomembni: varna laserska zaprtja, zaklenjene dostopne točke in certificirane optične pregrade. Sami ohišji morajo biti izdelani iz materialov, ki dejansko delujejo pri absorbiranju ali odsevanju sevanja z valovno dolžino 1 mikrometer. Za to namen se dobro obnese anodiziran aluminij, pa tudi določeni polimeri, ki blokirajo laser. Pomembno je tudi, da nimajo povsod nobenih rež, saj lahko celo najmanjša odprtina omogoči ujetje žarka. Pri zaklenjenih dostopnih točkah varnostno ocenjeni senzorji takoj aktivirajo varnostne ukrepe, ko kdo odpre vrata ali ploščo, kar takoj ustavi lasersko delovanje in tako zagotovi varnost delavcev med vzdrževalnimi opravili. Optične pregrade, kot so gledalna okna in zavese, prav tako opravljajo svojo vlogo. Te morajo izpolnjevati določene standarde optične gostote. Večina sistemov v bližnjem infrardečem območju zahteva vsaj optično gostoto OD 7+, da se jakost svetlobe zniža pod vrednost, ki se šteje za varno glede na smernice ANSI Z136.1 (manj kot 5 milivatov na kvadratni centimeter). Okna običajno vsebujejo več plastnih dielektričnih prevlek, medtem ko se zavese redno testirajo glede njihove sposobnosti zaviranja svetlobe, v skladu z istimi smernicami ANSI. Vsi ti različni zaščitni ukrepi ustvarjajo večplastne, medsebojno prekrivajoče se sloje zaščite pred neposrednimi in odbitimi laserskimi žarki v dejanskih delovnih okoljih.

Ocenjevanje tveganj in varnostna preverjanja za celice za robotsko lasersko varjenje

Integrirana analiza nevarnosti v skladu z ANSI/R15.06 in ISO 10218

Ko gre za varnost med operacijami robotskega laserskega varjenja, integrirana analiza nevarnosti izstopa kot popolnoma nujna. Te analize zahtevajo standardi, kot sta ANSI/RJA R15.06 in ISO 10218, in to iz dobrih razlogov. Cilj je pregledati več ključnih področij: zagotoviti, da ostane pot laserskega žarka nedotaknjena, razumeti, kako se različni materiali obdelujejo pri izpostavitvi visoki energiji (razmislite o odsevnih površinah, ki povzročajo težave, ali nevarnih izhlapevanjih), ter preučiti, kako ljudje sodelujejo z napravami. Govorimo o resnih tveganjih – nenamernem izpostavljanju sevanju, letenju raztaljenega kovinskega materiala in zelo motečih odbojih, ki lahko povzročijo resno škodo. Inženirji nato storijo nekaj preprostega, a ključnega: zapišejo vse možne nevarnosti in določijo, kako hude poškodbe bi lahko nastale, pri čemer uporabijo metodo analize načinov odpovedi in učinkov (FMEA). Pravilno izvedba pomeni dejansko preskušanje varnostnih stikal v realnih pogojih, izvajanje simulacij, pri katerih pride do popolnega okvari optičnih sistemov, ter preverjanje, ali so ukrepi, ki smo jih uvedli, zmanjšali tveganja na raven, ki jo industrija obravnava kot sprejemljivo. Tudi obrati, ki sledijo tej strukturirani metodologiji, usklajeni z industrijskimi standardi, dosegajo opazne koristi. Nedavni podatki kažejo, da so obrati zmanjšali čas čakanja na regulativno odobritev za približno 60 %, hkrati pa so imeli približno 45 % manj nepredvidenih zaustavitev proizvodnje.

Odgovornosti osebja in okviri za skladnost pri robotskem laserskem varjenju

Vloga uradnika za varnost laserskega sevanja (LSO), certifikacija in nadzor celice

Glede na standarde ANSI Z136.1 mora vsak, ki izvaja operacije robotskega laserskega varjenja, imeti na kraju samem certificiranega strokovnjaka za varnost laserskih sistemov (LSO). Ta oseba opravlja več ključnih nalog, med drugim izvaja temeljite analize nevarnosti in zagotavlja pravilno delovanje vseh tehničnih ukrepov za varnost. Preverja na primer, kako dobro ohišja zadržijo razpršene laserske žarke, ter potrjuje, da optične pregrade ustrezajo njihovim navedenim vrednostim optične gostote. Delo z dokumenti je prav tako pomemben del naloge, saj mora voditi podrobne zapise za nadzorne preglede organov nadzora. Na dnevni osnovi LSO spremlja ravni sevanja v delovnem prostoru, uveljavlja stroge pravila dostopa, da bi preprečili neobvladano vstopanje, ter preiskuje vse incidente ali skoraj nesreče, ki se zgodijo med obratovanjem. Pridobitev certifikata ni le formalnost. Kvalifikacija mora ustrezati določenim kriterijem standarda ANSI Z136.1 in ostane veljavna le z rednim nadaljevnim izobraževanjem ter rednimi ocenami dejanske varnostne uspešnosti na terenu.

Usposabljanje operaterjev, izklop/označitev in protiizredni ukrepi

Vsi operaterji potrebujejo ustrezno usposabljanje, ki zajema posebne postopke izklopa/označitve za laserske sisteme, kako prepoznati tako zrcalne kot razpršene odboje, ki lahko povzročijo težave, ter tudi nevarnosti vdihavanja kovinskih hlapov med varjenjem. Usposabljanje ni le teoretično – vključuje tudi dejansko vadbo izklopa v sili in spoznavanje poti evakuacije. Ko podjetja izvajajo simulacije nesreč z laserskim žarkom, delavci v povprečju reagirajo za 30 % hitreje, kar kažejo različne raziskave na področju varnosti. Vsi so vsako leto dolžni opraviti preskus kompetenc, ki se redno posodabljajo ob spreminjanju standardov, kot je ISO 10218-2, ter drugih ustreznih tehničnih smernic na tem področju.

Pogosta vprašanja

Kakšne so glavne nevarnosti, povezane z robotiziranim laserskim varjenjem?

Glavne nevarnosti vključujejo poškodbe mrežnice zaradi nevidnih laserskih žarkov, opekline zaradi zrcalnih in razpršenih odbojev, izpostavljenost raztreseni radiaciji ter vdihavanje kovinskih hlapov.

Kako se lahko zmanjšajo tveganja zaradi laserske radiacije?

Tveganja se lahko zmanjšajo z inženirskimi ukrepi, kot so varna laserska zaprtja, varnostno povezani vhodi in optične pregrade, ter z uresničevanjem standardov, kot je ANSI Z136.1.

Kakšna je vloga varnostnega strokovnjaka za lasersko varnost?

Varnostni strokovnjak za lasersko varnost izvaja analize nevarnosti, zagotavlja pravilno delovanje inženirskih ukrepov, spremlja ravni radiacije ter ohranja skladnost z regulativnimi zahtevami.