Sensori di sicurezza industriali per la protezione delle macchine: resistenti agli urti, durevoli e adatti ai sistemi di sicurezza per l'automazione
Cosa sono Tappetini di sicurezza industriale per le macchine?
Un dispositivo di sicurezza sensibile alla pressione
Un tappeto di sicurezza industriale (noto anche come tappeto di sicurezza a pressione) è un dispositivo di sicurezza sensibile alla pressione: quando viene applicato un peso minimo preimpostato, il tappeto funge da interruttore e invia un segnale di arresto al controller, che arresta immediatamente il macchinario protetto. Ciò garantisce un'efficace protezione degli operatori da potenziali pericoli.
Applicazioni dei tappeti di sicurezza per macchine
Questi tappetini garantiscono la protezione dell'area attorno ad attrezzature come:
• Robot di saldatura
• Macchine per gomma e plastica
• Linee di montaggio
• Sistemi di movimentazione dei materiali
• Macchinari per imballaggio e pressatura
• Produzione automobilistica
• Operazioni siderurgiche e metallurgiche
Rispetto a protezioni fisiche, porte scorrevoli o arresti a scomparsa, i tappeti di sicurezza industriali offrono libertà, flessibilità e risparmio di fatica. Mantengono la piena visibilità e accessibilità dell'area di lavoro, migliorando al contempo la sicurezza e riducendo il rischio di infortuni.
Caratteristiche principali dei tappetini di sicurezza industriali
I tappeti di sicurezza DADISICK sono realizzati in PVC o NBR ad alta resistenza, con strutture pressofuse resistenti agli urti. Resistono alla delaminazione e alla corrosione causata da acidi, alcali e sali. La serie DT di DADISICK supporta carichi compresi tra 200 e 400 N/cm² (sufficientemente resistenti per resistere allo schiacciamento di veicoli leggeri). Con una durata prevista di oltre 1-3 milioni di cicli e la possibilità di installazione omnidirezionale, sono resistenti e adattabili.
Le dimensioni standard sono limitate a ≤1,5 m². Per aree più grandi, è possibile assemblare più tappeti senza soluzione di continuità.
Come funzionano i tappetini di sicurezza a pressione
Il principio del rilevamento sensibile alla pressione
Lo strato di sensori nei tappetini di sicurezza industriali funziona secondo il principio di rilevamento sensibile alla pressione, in cui la pressione fisica o la presenza sul tappetino innescano una risposta elettrica per avviare misure di sicurezza (ad esempio, l'arresto dei macchinari o l'attivazione di un allarme).
Lo strato sensore rileva la pressione completando o alterando un circuito elettrico quando viene applicato un peso. Tipicamente è costituito da due strati conduttivi separati da un materiale isolante o distanziatore. Quando la pressione (ad esempio, una persona che cammina sul tappetino) comprime gli strati, questi entrano in contatto, chiudendo il circuito e inviando un segnale a un sistema di controllo.
Componenti chiave e meccanismo
1. Strati conduttivi:
● Realizzati con materiali come piastre metalliche, schiuma conduttiva o griglie metalliche incorporate.
● Uno strato funge da conduttore "superiore" e l'altro da conduttore "inferiore".
● Normalmente sono separati per mantenere aperto il circuito.
2. Strato isolante/distanziatore:
● Un materiale non conduttivo (ad esempio schiuma o gomma) mantiene separati gli strati conduttivi quando non viene applicata pressione.
● Progettato per comprimersi sotto una soglia di peso specifica (ad esempio, 20-50 kg, a seconda della sensibilità del tappetino).
3. Chiusura del circuito:
● Quando viene applicata pressione, il distanziatore si comprime, consentendo agli strati conduttivi di toccarsi.
● In questo modo il circuito si chiude, generando un segnale elettrico (ad esempio, un segnale CC o CA a bassa tensione).
4. Trasmissione del segnale:
● Il circuito chiuso invia un segnale tramite il cablaggio collegato a un'unità di controllo.
● L'unità di controllo interpreta il segnale e attiva azioni come l'arresto dei macchinari, l'attivazione di un allarme o la registrazione dell'evento.
Tipi di meccanismi dei sensori
● Zona singola: l'intero tappetino funziona come un unico sensore, innescando una risposta uniforme.
● Multizona: le aree conduttive segmentate consentono il rilevamento di zone specifiche, consentendo un controllo più complesso (ad esempio, risposte diverse in base al punto in cui viene applicata la pressione).
● Rilevamento capacitivo (meno comune): alcuni tappetini rilevano le variazioni di capacità causate dalla presenza di una persona anziché dalla pressione fisica e vengono utilizzati in applicazioni specializzate.
Integrazione dei tappetini di sicurezza industriale nei macchinari
Pianificazione del layout per tappeti di sicurezza per macchine
I tappeti di sicurezza industriali vengono installati attorno alle apparecchiature per formare un perimetro protettivo. Quando qualcuno sale sul tappeto, il sensore piezoresistivo rileva la pressione e la converte in un segnale elettrico. Questo segnale viene trasmesso a un relè di sicurezza o a un controller, attivando l'arresto immediato della macchina prima del contatto del corpo con le parti in movimento, garantendo la sicurezza dell'operatore.
Il posizionamento tipico include
1. Punti di ingresso a presse, piegatrici o zone robotizzate
2. Aree di carico/scarico dell'operatore
3. Zone non adeguatamente coperte dalle tende fotoelettriche
Considerazioni chiave sul layout
• Dimensionamento e posizionamento adeguati per coprire tutte le zone a rischio
• Evitare di creare pericoli di inciampo mantenendo la reattività
• Coordinamento perfetto con altri sistemi di sicurezza
I tappeti si integrano con i relè di sicurezza (ad esempio TER-A), creando sistemi conformi agli standard EN 1760‑1, ISO 13856‑1, EN 62061, ISO 13849‑1, IEC 61508, EN 60204‑1.
Sicurezza collaborativa: tappetini di sicurezza e una rete di sicurezza completa
I tappeti di sicurezza non operano in modo isolato, ma fanno parte di sistemi di sicurezza a più livelli. Se combinati con barriere fotoelettriche, interruttori di interblocco, relè di sicurezza e pulsanti di arresto di emergenza, offrono ridondanza e una copertura di protezione più ampia.
• I tappeti proteggono i livelli inferiori mentre le tende luminose proteggono la parte superiore del corpo
• I relè di sicurezza consolidano gli input da tappeti, porte e arresti di emergenza per un processo decisionale logico sicuro
• Grazie all'integrazione PLC, gli schemi di cablaggio dei tappeti di sicurezza facilitano la diagnostica, il monitoraggio in tempo reale e la gestione della sicurezza a zone
Questo sistema integrato garantisce la protezione degli operatori indipendentemente dal punto di ingresso, soddisfacendo i requisiti di sicurezza globali previsti dalle norme ISO 13849 e OSHA.
Guida all'installazione e al cablaggio dei tappetini di sicurezza industriali
Panoramica dei principi di cablaggio del tappetino di sicurezza
I tappeti di sicurezza sono componenti essenziali nei sistemi di sicurezza industriale, progettati per proteggere il personale rilevando la pressione e attivando le risposte di sicurezza. Funzionano secondo il principio del circuito normalmente aperto: quando non viene applicata alcuna pressione, il circuito rimane aperto e non scorre corrente, indicando uno stato di sicurezza. Quando viene applicata una pressione, ad esempio quando un operatore calpesta il tappeto, il circuito si chiude quando gli strati conduttivi all'interno del tappeto si collegano, consentendo il passaggio di corrente. Questa chiusura invia un segnale a un relè o a un controller di sicurezza, che monitora il circuito e avvia azioni come l'arresto dei macchinari o l'attivazione di allarmi per garantire la sicurezza.
Il processo di cablaggio prevede il collegamento del tappeto di sicurezza a un relè o a un controller di sicurezza, che interpreta lo stato del circuito ed esegue la risposta appropriata. Un cablaggio corretto è fondamentale per evitare falsi allarmi (attivazioni indesiderate) o guasti (mancanza di risposta quando necessario). Per garantire l'affidabilità, gli installatori devono seguire le linee guida del produttore, utilizzare cavi idonei, connessioni sicure ed eseguire test regolari. In sostanza, l'efficacia dei tappeti di sicurezza dipende dalla loro progettazione semplice ma precisa del cablaggio, rendendo l'installazione e la manutenzione meticolose fondamentali per la sicurezza industriale.
Esempio di analisi dello schema elettrico del tappetino di sicurezza
I tappeti di sicurezza supportano due principali configurazioni di cablaggio: a quattro fili e a resistore (a due fili). La scelta dipende dalle esigenze di sicurezza e operative dell'applicazione e gli utenti devono verificarne la compatibilità con il produttore prima dell'acquisto.
1. Sistema a quattro fili
1. Sistema a quattro fili
● Descrizione: utilizza quattro fili, due dei quali collegati a ciascun interruttore interno, collegati agli ingressi a doppio canale del relè di sicurezza.
● Vantaggi: offre stabilità e rilevamento dei guasti superiori, poiché il relè monitora ogni interruttore in modo indipendente.
● Caso d'uso: ideale per ambienti ad alto rischio che richiedono la massima affidabilità, come ampie zone con macchinari.
2. Sistema a resistore (a due fili)
● Descrizione: Utilizza due fili con una resistenza di terminazione, consentendo al relè di monitorare l'integrità del circuito tramite variazioni di resistenza.
● Vantaggi: più semplice e conveniente, adatto ad applicazioni meno complesse.
● Caso d'uso: funziona bene in configurazioni di base in cui il rilevamento avanzato degli errori è meno critico.
Il sistema a quattro fili è spesso consigliato per la sua robustezza, sebbene entrambi i metodi siano validi se abbinati allo scenario giusto.
3. Esempio di schema elettrico
Si considerino come esempio il tappeto di sicurezza serie DT14 (tipo normalmente aperto) e il relè di sicurezza Ter-A. Il tappeto DT14 è progettato per garantire durata e sensibilità (forza di attivazione: 30 kg), mentre il relè Ter-A supporta ingressi di sicurezza versatili e opzioni di reset.
3. Esempio di schema elettrico
Si considerino come esempio il tappeto di sicurezza serie DT14 (tipo normalmente aperto) e il relè di sicurezza Ter-A. Il tappeto DT14 è progettato per garantire durata e sensibilità (forza di attivazione: 30 kg), mentre il relè Ter-A supporta ingressi di sicurezza versatili e opzioni di reset.
Linee guida chiave per il cablaggio dei tappetini di sicurezza
1. Il tappeto di sicurezza deve essere collegato ai terminali di ingresso a doppio canale (come le uscite OSSD) di un relè di sicurezza o di un PLC di sicurezza per garantire un monitoraggio ridondante.
2. Utilizzare un alimentatore stabilizzato a 24 V CC (tensione di sicurezza consigliata). Assicurarsi che le fluttuazioni di tensione rimangano entro ±10%. Il filo di terra di protezione (PE) deve essere collegato a terra in modo affidabile per evitare falsi allarmi causati da interferenze elettromagnetiche.
3. Mantenere il corretto instradamento e schermatura dei cavi
● Tenere i cavi del segnale del tappetino di sicurezza ad almeno 30 cm di distanza dai cavi di alimentazione (ad esempio i cavi del motore o dell'inverter).
● Se è inevitabile attraversare, farlo con un angolo di 90°.
● Utilizzare cavi schermati a doppino intrecciato e collegare a terra la schermatura solo a un'estremità (in genere sul lato del quadro elettrico) per evitare loop di terra.
● Evitare che i cavi vengano schiacciati da oggetti pesanti o piegati bruscamente (il raggio di curvatura minimo deve essere ≥5 volte il diametro del cavo).
4. Utilizzare terminali a crimpare (non è consentito attorcigliare insieme i fili scoperti)
Dopo il cablaggio, eseguire un test di trazione: i collegamenti devono resistere a una forza di trazione di ≥15 N
Suggerimenti comuni per la risoluzione dei problemi
I. Il tappetino di sicurezza non si attiva (il dispositivo non si ferma dopo il passaggio)
Fenomeno di faglia | Possibili cause | Metodi di risoluzione dei problemi | |||
Nessuna risposta quando si sale sul tappetino di sicurezza | 1. Alimentazione non collegata o tensione insufficiente | Utilizzare un multimetro per misurare la tensione di alimentazione (DC 24 V ±10%) e verificare se l'interruttore di alimentazione funziona correttamente. | |||
| 2. Cablaggio allentato o scollegato | Controllare che i morsetti e i collegamenti delle spine non siano allentati. Utilizzare un tester di continuità con un multimetro per controllare i cavi. | ||||
| 3. Guasto del sensore interno nel tappetino | Cortocircuitare i terminali di uscita del tappetino. Se il dispositivo si ferma, il circuito interno del tappetino è difettoso e il tappetino deve essere sostituito. | ||||
Spia luminosa non accesa (se disponibile) | 1. Fusibile bruciato | Sostituire il fusibile con uno con le stesse specifiche. Controllare che il circuito non sia in cortocircuito (ad esempio, fili scoperti che toccano terra). | |||
2. Guasto della spia luminosa | Misurare la tensione ai capi della spia. Se la tensione è presente ma la spia è spenta, sostituire la spia. | ||||
II. Falso innesco del tappeto di sicurezza (il dispositivo si arresta inaspettatamente senza essere calpestato)
1. Interferenza elettromagnetica
1. Interferenza elettromagnetica
Causa: Dispositivi nelle vicinanze come inverter, saldatrici o altre forti fonti elettromagnetiche.
Soluzione:
● Verificare che lo strato di schermatura sia correttamente messo a terra. Provare a mettere a terra entrambe le estremità, se consentito dal manuale del prodotto.
● Assicurarsi che i cavi del segnale siano tenuti ad almeno 30 cm di distanza dai cavi di alimentazione ed evitare il passaggio parallelo.
2. Collegamenti allentati o cortocircuiti
Causa: Contatto difettoso sui terminali o isolamento danneggiato sui cavi.
Soluzione:
● Ricrimpare i terminali e avvolgere i fili scoperti con nastro isolante.
● Utilizzare un multimetro per controllare la resistenza di isolamento (≥10 MΩ); sostituire eventuali cavi danneggiati.
3. Oggetti estranei o deformazioni sulla superficie del tappetino
● Causa: polvere, detriti metallici o bordi rialzati del tappetino possono causare falsi segnali del sensore di pressione.
Soluzione:
● Pulire la superficie del tappetino con aria compressa.
● Riparare o sostituire eventuali strisce del tappetino deformate.
III. Il dispositivo non si ripristina dopo l'attivazione
III. Il dispositivo non si ripristina dopo l'attivazione
1. Pulsante o circuito di reset difettoso
Causa: contatto difettoso nel pulsante di reset o relè bloccato nel circuito di sicurezza.
Soluzione:
● Misurare la tensione ai terminali del pulsante di reset mentre viene premuto. Se non viene rilevato alcun segnale NC (normalmente chiuso), sostituire il pulsante o il relè.
2. Ostruzione meccanica nel tappetino
Causa: la presenza di oggetti estranei (ad esempio viti, detriti) sotto il tappetino impedisce al sensore di tornare allo stato originale.
Soluzione:
● Sollevare il tappetino e rimuovere eventuali oggetti sottostanti.
● Controllare se lo strato ammortizzante è invecchiato o deformato; sostituirlo se necessario.
Test delle prestazioni dei tappetini di sicurezza industriali
1. Test di resistenza alla pressione di ribaltamento
● Le norme EN 1760‑1 / ISO 13856‑1 specificano che i tappetini sensibili alla pressione devono rilevare in modo affidabile le persone di peso superiore a 20–35 kg e attivare di conseguenza le funzioni di sicurezza.
● I tappetini vengono sottoposti a test meccanici che simulano la pressione ripetuta di ribaltamento esercitata da persone o veicoli leggeri per garantire soglie di attivazione costanti e una lunga durata. Questi test garantiscono che il tappeto aziona in modo affidabile l'arresto dopo ripetuti cicli di sollecitazione.
2. Isolamento elettrico e test di dispersione
● Per i tappetini utilizzati in prossimità di apparecchiature elettriche, standard quali IS 15652 (India) e IEC 61111 definiscono test di rigidità dielettrica, resistenza di isolamento e corrente di dispersione in condizioni fino a 66 kV CA o 240 V CC.
● I test di resistenza dielettrica (test di resistenza all'urto) applicano alta tensione e misurano la corrente di dispersione per confermare l'integrità dell'isolamento del tappetino.
3. Test di resistenza alla corrosione acida e alcalina
● I tappetini devono anche resistere alla degradazione chimica. Norme come la IS 15652 includono test che valutano la resistenza ad acidi, alcali, oli e basse temperature.
Guida alla selezione e all'acquisto di tappetini di sicurezza industriale
| Specifiche | |||
| Forza di attivazione | >20 kg | 30 kg (per adulti) | |
| Peso | Carico massimo consentito (8 ore): ≤ 400 N/cm² | Carico massimo consentito (8 ore): ≤ 200 N/cm² | Resistenza alla pressione: Carico dinamico fino a 500 kg Carico statico fino a 700 kg |
| Spessore del tappetino di sicurezza | 15 millimetri | 11 millimetri | 14 millimetri |
Materiale di superficie | gomma NBR | PVC | gomma NBR |
vita meccanica | 3.000.000 di volte | 1.000.000 di volte | 1.000.000 di volte |
Grado di protezione | IP65 | ||
Temperatura ambiente | -10℃ ~ +55℃ | +5℃ ~ +55℃ | -10℃ ~ +60℃ |
Tempo di risposta | 18 millisecondi | < 30 ms | |
Applicazioni consigliate | Condizioni di lavoro speciali o gravose | Condizioni generali di lavoro; | Protezione di sicurezza per le persone, piccole auto e veicoli in aree miste |
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Metodo di rilevamento: metodo di rilevamento della pressione Resistenza alla pressione: carico dinamico fino a 500 kg, carico statico fino a 700 kg Forza di attivazione: 30 kg (per adulti) Materiale di protezione della superficie: gomma NBR Spessore del tappetino: 14 mm
Utilizzato per monitorare luoghi come porte e finestre di sicurezza.
Distanza tra i raggi: 30 mm Numero di assi ottici: 42 Altezza di protezione: 1230 mm Uscite della barriera fotoelettrica di sicurezza (OSSD) 2 PNP
Distanza di 5 m. Una tecnica che utilizza un raggio laser per misurare la distanza e creare mappe dettagliate di oggetti e ambienti.
