1 Aspekty dodatkowe dotyczące doboru środków redukcji ryzyka związanego z urządzeniami laserowymi

1.1 Wstęp

Ograniczanie ryzyka związanego z emisja promieniowania laserowego na etapie projektowania maszyny wiąże się przede wszystkim ze stosowania odpowiednich środków technicznych ograniczających dostęp człowieka do wiązki lub powodujących tłumienie wiązki.

Norma PN-EN 12100 opisuje ogólne zasady zmniejszania ryzyka, które odbywa się w trzech krokach:

Krok1. Rozwiązania konstrukcyjne bezpieczne same w sobie

Krok2. Stosowanie technicznych środków ochronnych i / lub uzupełniających środków ochronnych

Krok 3: informacje dotyczące użytkowania

1.2 Krok1. Rozwiązania konstrukcyjne bezpieczne same w sobie

Krok 1 jest jedynym, w którym zagrożenie może być wyeliminowane , co umożliwia uniknięcie stosowania dodatkowych środków ochronnych takich jak techniczne środki ochronne lub uzupełniające środki ochronne. Rozwiązania konstrukcyjne bezpieczne same w sobie eliminują lub ograniczają zagrożenie do małego w wyniku doboru cech konstrukcyjnych samej maszyny.

W przypadku promieniowania laserowego, który jest czynnikiem fizycznym odnosi się to przede wszystkim do ograniczenia emisji promieniowania poprzez oddziaływanie na właściwości jego źródła. Uzyskuje się to poprzez zastosowanie źródeł laserowych:

– o ograniczonej mocy promieniowania do najniższego poziomu wystarczającego do poprawnego działania maszyny (wymaga to wiedzy o wartościach emisji promieniowania niezbędnych do danego procesu technologicznego)

– tak zaprojektowanych , aby wiązka promieniowania była skupiona na jej celu

– umieszczonych w dużej odległości od operatora lub zdalnie sterowanych poprzez takie ich umieszczenie, aby nie występowała ekspozycja operatora podczas obsługi maszyny.

Istotne jest również ograniczanie narażenia na zagrożenia poprzez nieuszkadzalność wyposażenia, co dotyczy w szczególności osłon ochronnych, które powinny być niezawodne, ponieważ ich uszkodzenie naraża osoby na zagrożenia promieniowaniem laserowym.

1.3 Krok2. Stosowanie technicznych środków ochronnych i / lub uzupełniających środków ochronnych

Jeśli rozwiązanie bezpieczne samo w sobie nie umożliwia usunięcia zagrożenia ani dostatecznego zmniejszenia ryzyka, do ochrony osób powinny być stosowane osłony i urządzenia ochronne. Konieczne mogą być również uzupełniające środki ochronne jak np. wyposażenie do zatrzymania awaryjnego.

Techniczne środki ochronne ograniczające emisję promieniowania laserowego obejmują:

– Stosowanie filtrowania i pochłaniania

– Stosowanie ekranów tłumiących lub osłon

Podstawowym technicznym środkiem ochronnym dla promieniowania laserowego są osłony laserowe, które osłaniają strefę działania maszyny do obróbki laserowej. Zasady projektowania i doboru takich osłon opisuje norma PN-EN 60825 ‑ 4. Norma ta dotyczy wszystkich części składowych osłony, łącznie z ekranami i oknami podglądu, panelami oraz laserowymi kurtynami i ściankami.

Należy również uwzględnić osłony stanowisk sterowania i stref ingerencji pracownika podczas obsługi maszyny.

Drugim istotnym środkiem ochronnym są ekrany dla laserowych stanowisk roboczych , dla których wymagania opisuje norma PN-EN 12254.

Osłony i ekrany mogą mieć dwie funkcje:

– zapobieganie dostępowi

– ograniczenie emisji promieniowania dochodzącego do człowieka

Osłona laserowe nie powinna zwiększać jakiegokolwiek towarzyszącego zagrożenia na jej tylnej powierzchni lub poza nią (wysoka temperatura, uwolnienie toksycznych substancji, ogień , eksplozja itp), gdy jest ona eksponowana na promieniowanie laserowe aż do granicy ekspozycji przewidywanej (GEP). Granica emisji przewidywanej w konkretnym miejscu położenia osłony laserowej jest maksymalną ekspozycja określoną przez producenta maszyny do obróbki laserowej oszacowana dla warunków normalnych i dl racjonalnie przewidywanych warunków niezdatności. Granica emisji bezpiecznej (GEB) określa zdolność osłony laserowej do ochrony przed padającym promieniowaniem laserowym.

Wyróżnia się pasywne i aktywne osłony laserowe:

– pasywne, których działanie wynika tylko z jej właściwości fizycznych (np. metalowy panel wykorzystujący przewodnictwo cieplne lub przezroczysta płyta nie przepuszczająca promieniowania o określonej długości fali i gęstości mocy/ energii promieniowania)

– aktywne, kiedy osłona jest częścią systemu nadzoru związanego z bezpieczeństwem i systemem sterowania wytwarza blokujący sygnał osłony aktywnej w odpowiedzi na działanie promieniowania laserowego na przednią powierzchnię osłony (np. osłona z wbudowanymi czujnikami termicznymi, które wykrywają przegrzanie..

– Dobór osłon laserowych polega na:

– Określeniu preferowanych położeń osłony laserowej i oszacowaniu GEP dla tego położenia

– W razie konieczności, zminimalizowaniu GEP w warunkach niezdatności

Rys. 1. Ilustracja osłaniania wokół maszyny do obróbki laserowej [PN-EN 60825-4]

Szacowanie GEP odbywa sie na podstawie pomiaru lub obliczeń. Pełna specyfikacja GEP obejmuje:

– Maksymalne natężenie napromienienia na przedniej powierzchni osłony laserowej (wyznacza się odpowiednio przy założeniu odbić kierunkowych lub rozproszonych, zgodnie z PN-EN 60825-4, załącznik B)

– Górna granicę pola ekspozycji na przedniej powierzchni osłony laserowej dla tego poziomu natężenia napromienienia

– Czasowe charakterystyki ekspozycji (tryb pracy lasera i jego parametry)

– Całkowity czas trwania ekspozycji

– Długość fali promieniowania

– Kąt padania i polaryzacja promieniowania

– Minimalne wymiary napromienianego pola

– Czas działania ochronnego osłony aktywnej

b)c)

Rys. 2. Przykłady przewidywanych warunków niezdatności osłony [PN-EN 60825-4]

Zaleca się, aby wartości GEP były szacowane dla najgorszej kombinacji dostępnych parametrów lasera, materiałów obrabianych geometrii i procesów prawdopodobnie występujących podczas normalnego działania. Przykłady przewidywanych warunków niezdatności osłony na skutek błędów oprogramowania (rys 4.2a), niewłaściwego zamocowania przedmiotu obrabianego (rys 4.2b) lub ominięcia przedmiotu obrabianego (Rys 4.2c) przedstawiono na Rys. 2.

Poniżej przedstawiono przykłady ograniczania ryzyka poprzez stosowanie odpowiednich osłon laserowych

1.3.1 Przykłady

1.3.1.1 Przykład 1

Maszyna do obróbki laserowej zamontowana nad transporterem taśmowym. Stwierdzono ryzyko duże związane z emisja promieniowania laserowego w obszar przebywania pracownika. Podczas produkcji możliwy jest dostęp kontrolowany dla osób uprawnionych, ale wyjątkowo w obszar ten może wejść osoba nieuprawniona i nieprzeszkolona.

Działanie ograniczające ryzyko – zastosowanie osłony laserowej, która powinna być tak rozmieszczona, aby obejmowała obszar wkładania i wyjmowania i umożliwiała dostarczanie w sposób ciągły składników do strefy obróbki.

Rozwiązanie:

Wprowadzenie przesuwnej osłony laserowej z blokadą, która otwiera się, aby umożliwić wkładanie składnika i zamyka się przed rozpoczęciem obróbki laserowej

1.3.1.2 Przykład 2

Stół do cięcia płaskich powierzchni z wykorzystaniem lasera.

a) Stwierdzono ryzyko duże związane z emisją promieniowania laserowego w obszar przebywania pracownika. Podczas produkcji niemożliwy jest dostęp kontrolowany tylko dla osób uprawnionych.

Działanie ograniczające ryzyko – zastosowanie osłony laserowej.

Rozwiązanie:

Zapewnić pełne osłonięcie strefy zewnętrznej w celu ochrony operatora z wykorzystaniem przesuwnej osłony z blokadą otwierającą się , aby umożliwić przemieszczanie się składnika i zamyka przed obróbką laserową.

b) Stwierdzono ryzyko umiarkowane związane z emisją promieniowania laserowego w obszar przebywania pracownika. Podczas produkcji niemożliwy jest dostęp kontrolowany tylko dla osób uprawnionych.

Działanie ograniczające ryzyko – zastosowanie osłony laserowej

Rozwiązanie:

– Zapewnić wolnostojącą osłonę w celu osłony operatora

– Zapewnić środki ochrony osobistej wymagane dla wszystkich osób w obrębie strefy dostępu

1.4 Krok 3: informacje dotyczące użytkowania

Opracowanie informacji dotyczących użytkowania jest integralną częścią projektowania maszyny [PN-EN 12100] i dotyczy zarówno stosowania na maszynie odpowiednich znaków ostrzegawczych lub sygnałów czy urządzeń ostrzegawczych oraz opisania ich w instrukcji obsługi maszyny. Zakres informacji i sposób ich przedstawiania oraz umieszczania na maszynie z urządzeniem laserowym przedstawia norma PN-EN 60825-1. Informacje te powinny również znajdować się w instrukcji obsługi. Obowiązkiem producenta jest oznakowanie klasy lasera oraz wyposażenie go we wszystkie niezbędne etykiety informacyjne i ostrzegawcze.

Ponadto w dokumentacji towarzyszącej powinny znaleźć się informacje o parametrach emisji promieniowania laserowego przez nią emitowanego.

Ponadto użytkownikowi powinny zostać przekazane informacje o użytkowaniu maszyny zgodnym z przeznaczeniem, z uwzględnieniem jej wszystkich rodzajów pracy. Użytkownik powinien być poinformowany o ryzyku resztkowym i ostrzeżony przed nim. Informacje powinny wskazywać, czy środki ochrony indywidualnej przed promieniowaniem laserowym są konieczne (np. gogle ochronne) i czy dodatkowe osłony i urządzenia ochronne mogą być konieczne do zastosowania przez użytkownika.

Dokumentacja zmniejszania ryzyka, zgodnie z PN-EN 12100 , powinna zawierać:

– cele zmniejszania ryzyka, które mają być osiągnięte z zastosowanie m środków ochronnych

– wykaz środków ochronnych zastosowanych w celu wyeliminowania zidentyfikowanych zagrożeń lub zmniejszenia ryzyka

– ryzyko resztkowe związane z emisja promieniowania laserowego

– wynik oceny ryzyka.