neděle 15. prosinec 2019 19:47
Registrace    

Vaše prsty jsou k nezaplacení!

V Německu se ročně zraní 4000 lidí při práci s kotoučovou pilou. To je průměrně 16 úrazů denně. Většinou se jedná o uříznutí nebo vážné poranění palce. A palec, jak víme, je nejdůležitější prst na ruce. Bez palce se výrazně zhoršuje úchopová funkce ruky, daná možností protisměrného pohybu palce na jedné straně a ostatních čtyř prstů na straně druhé. Při ztrátě palce (nebo ostatních čtyř prstů) ruka není schopna uchopovat předměty. Truhláři a tesaři patří do skupiny s nejvyšším rizikem ohrožení tímto úrazem. Na tuto situaci reagoval i letošní veletrh LIGNA v Hannoveru. Jedním ze zdůrazněných témat byla zvýšená bezpečnost práce na kotoučových pilách.

Kontaktní systém

Již před 20 lety, v roce 1999, byl v Oregonu (USA) vynalezen bezpečnostní systém pro kotoučové pily SawStop. V roce 2004 byla prodána první kotoučová pila s tímto bezpečnostním systémem. Od té doby se jich (především na americkém kontinentu) prodalo na 80 000. Od příštího roku bude tento bezpečnostní systém k dispozici i na našem trhu (na stolních kotoučových pilách Festool). To je také jeden z důvodů, proč se k tomuto tématu po 17 letech, kdy jsme o něm odbornou veřejnost informovali poprvé, vracíme.

Systém SawStop vymyslel a do praxe uvedl fyzik a dlouholetý „dřevokutil“ Stephen F. Gass. Podstatou původní myšlenky bylo, aby se pilový kotouč při kontaktu s rukou zastavil dříve, než dojde k vážnému úrazu. Výsledkem vývoje bylo elektronicko-mechanické zařízení, které detekuje nahodilý kontakt lidského těla s nebezpečnými částmi stroje a okamžitě spouští reakci související s ochranou před hrozícím úrazem. Např. dotkne-li se pracovník při řezání na kotoučové pile nečekaně kotouče, bezpečnostní systém zaznamená tento kontakt a okamžitě zastaví nástroj. Detekce a reakce jsou prováděny separátními elektronickými jednotkami uvnitř systému. Detekční jednotka pracuje na principu zjištěných rozdílů mezi elektrickými vlastnostmi dřeva a lidského těla. Zařízení indukuje elektrický signál na specifikovanou část stroje (zpravidla na pracovní nástroj) a monitoruje každou změnu tohoto signálu způsobenou kontaktem s částí těla. Pokud nástroj, např. pilový kotouč, řeže dřevo, zůstává amplituda nezměněna díky malému vnitřnímu kapacitnímu odporu a vodivosti dřeva. Pokud se však kotouče dotkne člověk, dojde ke změně amplitudy signálu důsledkem velkého kapacitního odporu a vodivosti lidského těla. Změna je okamžitě zaznamenána a předána reakční jednotce, která prostřednictvím stlačené pružiny vystřelí hliníkový brzdný blok do zubů pilového kotouče, čímž okamžitě zastaví jeho rotaci a současně ho spustí pod úroveň pracovního stolu. Zároveň také přeruší přívod elektrického proudu do stroje.

Pružina je ve stlačené pozici zajištěna tavným drátem, který shoří prudkým nárazem vysokého proudu, indukovaným v zařízení po změně amplitudy detekčního signálu. Mezi detekcí náhodného kontaktu a spuštěním reakce je časová prodleva asi jedna desetitisícina (0,0001) sekundy. K zastavení pilového kotouče a k jeho současnému spuštění pod úroveň pracovní oblasti dojde obvykle za méně než 5 milisekund (0,005 s).

Systém je vybaven autotestovací funkcí, tzn. že po zapnutí stroje a vždy po několika dalších sekundách během provozu sám kontroluje, zda je detekční i reakční jednotka v pořádku. Zjistí-li jakoukoliv chybu nebo závadu, nedovolí spustit, resp. automaticky zastaví stroj dokud problém není vyřešen.

Reakční jednotka (uzavřená v plastovém pouzdře) s brzdným hliníkovým blokem je určena pouze k jednomu použití, tzn. že se z bezpečnostních důvodů neopravuje, ale vymění se za novou. Její pořizovací hodnota zatím pro tuzemský trh nebyla zveřejněna, ale měla by se podle sdělení prodejce pohybovat v řádech tisíců Kč. (Na americkém trhu se nová brzdová vložka prodává za cenu cca 80 USD, což je zhruba 1900 Kč nebo 73 EUR.) K tomu je ale třeba připočítat ještě cenu pilového kotouče. I když po jeho poměrně drastickém zastavení nemusí bezpodmínečně dojít k jeho poškození, před dalším použitím je nutné jeho odborné překontrolování – anebo ještě lépe výměna za nový. Tyto „vedlejší“ náklady musíme brát jako „daň“ za záchranu našich prstů.

Je ale třeba upozornit ještě na jednu důležitou skutečnost: K reakci nemusí dojít jen po kontaktu s lidským tělem. Jelikož systém funguje na principu kapacitního odporu a vodivosti lidského těla, může být spouštěčem reakce i kontakt s mokrým dřevem či jiným vodivým materiálem (hliník apod.). Systém je proto vybaven možností jeho vypnutí při řezání mokrého dřeva (či jiných vodivých materiálů), čímž tento bezpečnostní prvek vyřadíme z provozu. Po vypnutí pily a jejím následném zapnutí se bezpečnostní systém automaticky opět aktivuje.

Bezkontaktní systémy

Určitým „hendikepem“ výše popsaného bezpečnostního systému je jeho „kontaktní“ princip. To znamená, že zareaguje až v okamžiku, kdy se pilový kotouč, respektive jeho břity dostanou do kontaktu s lidskou pokožkou. Proto ať chceme či nechceme, tak určitému „drobnému“ poranění  se nevyhneme. Většinou jde jen o škrábnutí, které „spraví“ obyčejná náplast. Intenzita tohoto poranění ale závisí mj. na rychlosti, jakou se ruka k pilovému kotouči přiblíží. Vážnější následky mohou nastat např. v situaci, kdy pracovník navzdory zákazu danému bezpečnostními předpisy1 používá při práci na kotoučové pile rukavice. Pilový kotouč může rukavici zachytit a strhnout ruku velkou rychlostí do řezu. Bezpečnostní systém přitom zareaguje až po fyzickém kontaktu s rukou, nikoli s rukavicí.

Z tohoto důvodu někteří výrobci kotoučových pil zvolili cestu bezkontaktních bezpečnostních systémů, které zareagují v okamžiku, kdy se ruka ke kotouči přiblíží, tedy ještě předtím, něž se ho dotkne. Na Ligně 2019 byly představeny dva principy.

Prvním z nich je systém PCS (Preventive Contact System), který by měl na trh přijít ve 2. čtvrtletí 2020 jako standardní výbava formátovací pily Format4 kappa 550 e-motion. Výrobce k novému PCS systému zatím nezveřejnil podrobné technické informace. Z toho, co se nám podařilo zjistit ale vyplývá, že systém funguje na principu měření elektrické kapacity. Pilový kotouč slouží jako senzor, který je schopen rozpoznat živočišnou tkáň na vzdálenost několika centimetrů, tedy ještě předtím, než dojde k fyzickému kontaktu s kotoučem. V případě detekce přibližující se ruky, resp. prstu, vyšle elektronika signál do reakční jednotky se silným elektromagnetem, který drží pilový kotouč v horní pracovní pozici. Po obdržení signálu dojde k okamžitému rozpojení elektromagnetu a pilový kotouč v řádu milisekund zmizí pod úrovní pracovního stolu, kde se zastaví. Tento systém nepracuje s žádným brzdným blokem, do kterého by se „zakousnul“ pilový kotouč, takže nedojde k jeho poškození a není nutná výměna jakéhokoliv bezpečnostního prvku. Pila je tak okamžitě po stisknutí aktivačního tlačítka opět připravena ke spuštění a k pokračování v práci.

Na rozdíl od systému SawStop tak případná reakce systému PCS při detekci prstů neznamená žádné následné náklady na opravu či na výměnu reakční jednotky a pilového kotouče. Bezpečnostní výbava formátovací pily, jejíž cena dle sdělení prodejce činí přibližně 160 000 Kč (cca 6200 EUR), představuje jednorázovou investici bez ohledu na počet následných „zásahů“.

Navíc systém PCS údajně není třeba vypínat ani při práci s mokrým dřevem či jinými vodivými materiály, jelikož princip funkce je založen na měření elektrické kapacity, nikoli elektrického odporu.

Druhý bezkontaktní systém byl na Ligně představen ve fázi studie, resp. myšlenky, jako „Bezpečnostní asistent Altendorf“. Od předchozích dvou popsaných systémů se liší především „vyšší inteligencí“ (což ale automaticky nemusí znamenat i vyšší bezpečnost). Pracuje na principu rozpoznávání rukou pomocí 3D kamery. Na horním krytu pilového kotouče jsou připevněny dvě 3D kamery, které monitorují prostor v jeho okolí. Mozkem systému je software, který vyhodnocuje nasnímaná data z kamery a na základě množiny indicií umí v těchto datech rozpoznat lidskou ruku. Systém pracuje ve dvou bezpečnostních fázích:

1.    Přiblíží-li se ruka k rotujícímu pilovému kotouči na vzdálenost, kterou software vyhodnotí jako potenciálně nebezpečnou (zhruba kolem 30 cm), začne blikat výstražné oranžové světlo na bezpečnostním krytu (v normálním stavu trvale svítí zelené) a řídící jednotka výrazně sníží otáčky kotouče. Pro stanovení potenciálně nebezpečné vzdálenosti software zohledňuje i rychlost, jakou se ruka přibližuje. Toto potenciální nebezpečí je navíc podmíněno tím, že se ruka nebo prst musí proti kotouči pohybovat v řezné rovině. To znamená, že pokud např. budeme rukou tlačit materiál do řezu mimo řeznou rovinu (třeba 10 cm vedle kotouče), systém nezareaguje.

2.    Pokud tento první výstražný signál nebudeme respektovat a budeme v posuvu pokračovat, software aktivuje druhou bezpečnostní fázi, kdy se rozsvítí červené výstražné světlo a kotouč se spustí pod úroveň pracovního stolu. Tato fáze nastává i v případě, se ruka ke kotouči přiblíží na „nebezpečnou“ vzdálenost zboku.

Potenciální výhoda tohoto vysoce sofistikovaného systému spočívá v tom, že spouštění kotouče pod úroveň pracovního stolu je oproti předchozím dvěma systémům plynulejší, neboť reaguje dříve a má tedy na spuštění více času. Pilová jednotka proto není vystavena takovým rázům. Potenciální nevýhodu je ale možné spatřit v riziku zanesení 3D kamery prachem a ve snížení její rozpoznávací schopnosti. Nevyjasněna též zůstává funkčnost systému v případě použití rukavic (zda systém rozpozná, že jde o ruku) a známa zatím není ani cena systému, respektive termín uvedení na trh.

Autor: Radomír Čapka
Kontakt: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
Foto a video: archiv autora

 

Odborný časopis na podporu dřevařské a nábytkářské výroby.

Zásady zpracování osobních údajů

Newsletter

Přihlaste se pro příjem newsletteru. Nezmeškáte tak žádné aktuální novinky.

Rozesíláme pouze důležité informace. Nespamujeme!