1/2010 TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU

16

PÓŁAUTOMATYCZNE TESTERY BEZPIECZEŃSTWA

URZĄDZEŃ REKREACYJNYCH

Maciej ŁABĘDA, Jerzy ŁUNARSKI, Kazimierz RYCHLIK, Jacek TYLENDA

Jednym z ważnych kierunków polityki władz UE jest

zapewnienie bezpieczeństwa użytkowników różnorod-nych wyrobów kierowanych na rynki UE. W tym celu ukazało się szereg Dyrektyw Nowego Podejścia wska-zujących na zasadnicze wymagania bezpieczeństwa dla różnych, podobnych grup wyrobów (np. zabawki, łodzie rekreacyjne, drzwi itp.). Dyrektywy te stanowią prawo UE, które musi być wprowadzone do systemów praw-nych poszczególnych krajów.

Wymagania bezpieczeństwa w tych Dyrektywach for-mułowane są w sposób ogólnikowy, natomiast szczegó-łowe wskazówki producent może znaleźć w normach zharmonizowanych z Dyrektywą lub też zastosować własne rozwiązania. Ich skuteczność winna być potwier-dzona przez upoważnione jednostki notyfikowane, a wy-roby spełniające te wymagania winny być oznakowane znakiem CE.

Do wyrobów innych, niewyszczególnionych w Dyrek-tywach Nowego Podejścia odnosi się Dyrektywa 2001/95/WE „Ogólne bezpieczeństwo produktów” (GPS) wprowadzona do polskiego ustawodawstwa (DZ.U. nr 229, poz. 2275, 2003 r.), która jednak nie wymaga znakowania CE. Dla wielu grup wyrobów, których ona dotyczy, opracowano również normy europejskie wska-zujące na główne wymagania, które powinni spełnić pro-ducenci. Jedną z grup takich wyrobów jest sprzęt i urzą-dzenia rekreacyjno-treningowe, stosowane w salach treningowych (siłownie) i na placach zabaw.

Wzrastające potrzeby społeczne w tej dziedzinie spo-wodowały pojawienie się wielu producentów i wielu wa-riantowych rozwiązań sprzętu rekreacyjno-treningo-wego, którego jakość wykonania powinna spełnić wy-magania sformułowane w odpowiednich normach. Waż-ne jest również stosowanie właściwego systemu użyt-kowania takich urządzeń, które dla wyposażenia placów zabaw ujęto w normie PN-EN 1176 – 7 „Wytyczne in-stalowania, sprawdzania, konserwacji i eksploatacji”, której główne zalecenia to: a) Przeprowadzanie regularnych kontroli przez oglę-

dziny, funkcjonalnych i corocznych. b) Wprowadzenie odpowiednich środków zapewnienia

bezpieczeństwa i okresowa ocena ich skuteczności. c) Osoba odpowiedzialna za plac zabaw winna posia-

dać odpowiednie procedury postępowania i prowa-dzić konieczne zapisy.

d) Należy wykonywać regularne zabiegi konserwa-cyjne i konieczne naprawy.

Celem zapewnienia bezpieczeństwa i funkcjonalności w procesie długotrwałego użytkowania, producenci sprzętu treningowo-rekreacyjnego powinni uwzględniać

wytyczne odpowiednich norm w procesach ich projekto-wania i wytwarzania. Z chwilą uruchomienia produkcji nowego typu sprzętu, winien on być poddany odpo-wiednim badaniom, które potwierdziłyby jego przydat-ność eksploatacyjną. Wykonanie takich badań wymaga specjalistycznych urządzeń badawczych umożliwiają-cych sprawdzenie spełnienia wymagań norm, co dla producentów byłoby znacznym obciążeniem (jednora-zowe wykorzystanie przy uruchamianiu produkcji). Wy-chodząc naprzeciw potrzebom producentów sprzętu re-kreacyjno-treningowego w Instytucie Mechanizacji Bu-downictwa i Górnictwa Skalnego w Warszawie opraco-wano, na podstawie wytycznych odpowiednich norm, zestaw testerów badawczych dla różnego rodzaju urzą-dzeń rekreacyjnych. Umożliwiają one przeprowadzenie, w cyklu półautomatycznym, badań różnego rodzaju urządzeń rekreacyjnych, zgodnych z wymaganiami norm europejskich. W procesie projektowania tych te-sterów starano się zapewnić ich uniwersalność, aby można było na nich badać różne rozwiązania konstruk-cyjne urządzeń rekreacyjno-treningowych.

Przykładem takiego urządzenia jest tester do badania odporności na obciążenia dynamiczne konstrukcji i sie-dzisk huśtawek. Schemat budowy tego stanowiska pokazano na rys. 1.

6

3

541

2

7

Rys. 1. Schemat konstrukcyjny (model 3D) testera do badania odporności na obciążenia dynamiczne konstrukcji i siedzisk huśtawek: 1 – podstawa, 2, 3 – zespoły wymuszania ruchu wa-hadłowego, 4 – szafa sterownicza, 5 – pulpit sterowania, 6 – badany obiekt, 7 – siedzisko huśtawki z zabezpieczeniem

Główne elementy urządzenia zamocowane są na

profilach nośnych w sposób umożliwiający ich dostoso-

TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU 1/2010

17

wanie do wymiarów badanego obiektu. Badany obiekt (huśtawka) mocowany jest do podstawy testera. Siedzi-sko huśtawki należy obciążyć według wytycznych PN-EN 1176 – 1, po czym zainicjować (ręcznie) jej ruch wahadłowy pod kątem nie mniejszym niż 60o (łącznie 120o). Ruch ten jest podtrzymywany przez ustawione na końcach specjalne łopaty-popychacze, napędzane pneumatycznie w sposób zsynchronizowany z ruchem wahadłowym siedziska. Budowa tego mechanizmu na-pędowego pokazana została na rys. 2.

1

23

Rys. 2. Widok zewnętrzny mechanizmu napędu ruchu wahadłowego: 1 – siłownik pneumatyczny, 2 mechanizm przegubowo-wahadłowy napędzający łopatę popychającą, 3 rama łopaty

Na łopatach umieszczone są czujniki położenia

w sposób umożliwiający ich ustawienie zależne od bu-dowy badanej huśtawki. Po przygotowaniu stanowiska (zamocowanie huśtawki, ustawienie zespołów napędo-wych i czujników, podłączenie zasilania elektrycznego i pneumatycznego) można przystąpić do zaprogramo-wania (na panelu operatorskim) odpowiednich parame-trów ruchu i kontynuować próbę do uzyskania 100000 cykli zgodnie z PN-EN 1176 – 2. Po zakończeniu próby sprawdza się wizualnie, czy nie nastąpiły uszkodzenia lub nadmierne zużycie.

Powyższe stanowisko może być łatwo przezbrojone i przystosowane do udarowego badania wytrzymałości siedzisk huśtawek, karuzeli i kolejek linowych, co przed-stawiono na rys. 3.

Element udarowy w postaci kuli o średnicy 160 5 mm i masie 4,6 0,05 kg zawieszony jest na cię-gnach w kształcie litery v w odległości 2400 10 mm od zaczepów, rozstawionych w odległości 600 mm między sobą. Masa udarowa musi być zawieszona wewnątrz lub na zewnątrz podstawy urządzenia (np. do badania

siedzisk karuzel, kolejek ustawionych obok podstawy urządzenia). Wewnątrz kuli w specjalnym korpusie umieszczono trzy czujniki przyspieszenia usytuowane wzdłuż trzech osi współrzędnych. Sygnały z czujników za pomocą transmisji przewodowej lub bezprzewodowej kierowane są do układu pomiarowo-rejestrującego może on być jednokanałowy, wówczas konieczne jest powtarzanie prób i pomiar oddzielnie sygnału z każdego czujnika. W przypadku miernika wielokanałowego możliwa jest jednoczesna rejestracja sygnałów z trzech czujników.

1

2

3

4

Rys. 3. Schemat funkcjonalny stanowiska do badań udarowych siedzisk: 1 standardowy element udarowy kula, 2 cięgna zawieszenia udarnika, 3 badane siedzisko, 4 konstrukcja nośna udarnika

Badania przeprowadzone są w ten sposób, że ba-

dane siedzisko zawiesza się na cięgnach o długości 1800 10 mm, odchyla od pionu (i jednocześnie od znajdującej się w tym pionie kuli pomiarowej) o kąt 60o i zwalnia się go do swobodnego opadania do momentu zderzenia z kulą, której czujniki zarejestrują uzyskaną wartość przyspieszenia, które powinno być mniejsze od dopuszczalnego (zawarte w normie PN-EN 1176 2) wynoszące 50 120 g, przy czym średni nacisk po-wierzchniowy w strefie zderzenia nie powinien przekra-czać 90 N/cm2.

Drugim uniwersalnym testerem opracowanym w IMBiGS jest stanowisko do badań stacjonarnego sprzętu do treningu siłowego. Jego celem jest ocena trwałości zmęczeniowej sprzętu do treningu siłowego, np. atlasów wielofunkcyjnych klasy H i S (zgodnie z normą PN-EN 957 2). Schemat tego stanowiska po-

kazano na rys. 4. Badany obiekt mocowany jest do podstawy stanowi-

ska. Następnie ustawia się ramiona pomiarowe i ich si-łowniki pneumatyczne w ten sposób, aby kierunek ich ruchów pokrywał się z trajektorią ruchów w trakcie tre-ningu siłowego. Końcówki ramion pomiarowych łączy się z elementami chwytnymi badanego sprzętu. Wygląd zewnętrzny tego stanowiska pokazano na rys. 5.

1/2010 TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU

18

4

5

3

2

6

1

Rys. 4. Schemat funkcjonalny stanowiska do stacjonarnych ba-dań sprzętu do treningu siłowego: 1 – podstawa stanowiska, 2 – ramię pomiarowe, 3 – siłownik pneumatyczny, 4 – szafa sterownicza, 5 – pulpit operatora, 6 – badany obiekt – sprzęt typu ATLAS

7

6

5 4

3

1

2

8

9

Rys. 5. Wygląd zewnętrzny stanowiska do badań sprzętu do treningu siłowego: 1 – podstawa, 2 – podest roboczy, 3 – rama nośna, 4 – ramiona pomiarowe, 5 – badany obiekt, 6 – stopka podporowa, 7 – panel operatorski, 8 – szafa sterownicza, 9 – elementy układu pneumatycznego

Ramiona pomiarowe mają możliwość obrotu w płasz-

czyźnie poziomej w miejscu mocowania do rury nośnej oraz zginania się w płaszczyźnie poziomej. Na końcu ra-mion znajdują się elementy mocujące siłowniki pneuma-tyczne umożliwiające ich obrót w płaszczyźnie pionowej. Elementy tego ramienia pokazano na rys. 6.

W rowkach korpusu obydwu siłowników umieszczone są po dwa kontaktronowe czujniki położeń krańcowych, które można przesuwać i mocować w żądanym położe-niu. Uniwersalność stanowiska zapewniona jest dzięki: możliwości przesuwu w pionie miejsca mocowania

ramion,

obrotowi ramion w miejscu mocowania i ich zgina-nia w płaszczyźnie poziomej,

odpowiedniemu usytuowaniu i zamocowaniu bada-nego obiektu na podeście urządzenia,

odpowiedniemu łączeniu uchwytów na końcach tło-czysk siłowników z obiektem badanym.

a)

12

b)

34

Rys. 6. Ramię pomiarowo-obciążające stanowisko: a) – połą-czenie przegubowe z ramą nośną, b) – zakończenie ramienia: 1 – połączenie przegubowe z ramą, 2 – ramię pomiarowe, 3 – obrotowy element mocujący, 4 – siłownik pneumatyczny

Działanie stanowiska kontrolowane jest przez sterow-

nik programowalny wyspy zaworowej. Analizuje on sy-gnały z czujników położeń krańcowych, przycisków i wy-łączników na pulpicie oraz steruje elektrozaworami siłowników i przepływami powietrza. Odpowiedni pro-gram badań jest zadawany z pulpitu (rodzaj programu, liczba cykli badań, wartości parametrów obciążenia). Program rejestruje również liczbę zrealizowanych cykli i czas próby.

Trajektoria ruchów obciążających realizowanych przez siłowniki odwzorowuje rzeczywiste przemieszcze-nia występujące podczas użytkowania sprzętu. Na sta-nowisku bada się trwałość zmęczeniową: przy zasięgu ruchów wynoszącym co najmniej 80% dopuszczalnego zakresu, ustawionym obciążeniu, z częstotliwością ty-pową dla treningu. Liczba cykli takich obciążeń powinna wynosić 12000 dla przyrządów klasy H i 100000 dla przyrządów klasy S. Po zakończeniu próby przeprowa-dza się kontrolę stanu obiektu badanego.

Powyższe urządzenia opracowano, kierując się wy-tycznymi zawartymi w niżej wymienionych normach: 1) PN-EN 1176 1:2001. Wyposażenie placów za-

baw. Cz. 1. Ogólne wymagania bezpieczeństwa i metody badań.

TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU 1/2010

19

2) PN-EN 1176 2:2001. Wyposażenie placów za-baw. Cz. 2. Dodatkowe wymagania bezpieczeństwa i metody badań huśtawek.

3) PN-EN 1176 3:2001. Wyposażenie placów za-baw. Cz. 3. Dodatkowe wymagania bezpieczeństwa i metody badań zjeżdżalni.

4) PN-EN 1176 4:2001. Wyposażenie placów za-baw. Cz. 4. Dodatkowe wymagania bezpieczeństwa i metody badań kolejek linowych.

5) PN-EN 1176 5:2001. Wyposażenie placów za-baw. Cz. 5. Dodatkowe wymagania bezpieczeństwa i metody badań karuzeli.

6) PN-EN 1176 6:2001. Wyposażenie placów za-baw. Cz. 6. Dodatkowe wymagania bezpieczeństwa i metody badań urządzeń kołyszących.

7) PN-EN 1176 7:2001. Wyposażenie placów za-baw. Wytyczne instalowania, sprawdzania, konser-wacji i eksploatacji.

8) PN-EN 913:1999. Sprzęt gimnastyczny. Ogólne wy-magania bezpieczeństwa i metody badań.

9) PN-EN 957 1:1999. Stacjonarny sprzęt trenin-gowy. Ogólne wymagania bezpieczeństwa i metody badań.

10) PN-EN 957 2:1999. Stacjonarny sprzęt trenin-gowy. Sprzęt do treningu siłowego, dodatkowe wy-magania bezpieczeństwa i metody badań.

11) PN-EN 957 4:1999. Stacjonarny sprzęt trenin-gowy. Ławy do ćwiczeń siłowych, dodatkowe szczególne wymagania bezpieczeństwa i metody badań.

WNIOSKI

1. Opracowane urządzenia spełniają wymagania norm

europejskich dotyczące funkcjonalności i trwałości obiektów rekreacyjno-treningowych, które plano-wane są do seryjnego wytwarzania.

2. Opracowane urządzenia charakteryzują się dużą uniwersalnością, umożliwiając przeprowadzanie badań szerokiego asortymentu wyrobów.

3. Usługi badawcze związane z koniecznością oceny cech użytkowych sprzętu rekreacyjno-treningowego mogą być zrealizowane przez nowo uruchomione laboratorium badawcze w IMBiGS.

______________________ Mgr inż. Maciej Łabęda, inż. Kazimierz Rychlik, prof. Je-rzy Łunarski i Jacek Tylenda są pracownikami Instytutu Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego w Warszawie. Prof. Jerzy Łunarski jest również pra-cownikiem Politechniki Rzeszowskiej.

ciąg dalszy ze str. 15

8. Wpływ pokrycia ochronnego pręta lutowniczego na temperaturę lutowania.

9. Zastosowanie mineralnego, cyrkonowego surowca jako osnowy samoochronnych proszkowych drutów.

10. Lutowanie konstrukcji z wysokowytrzymałych stali z gofrowym wypełnieniem.

11. Automatyczna, kompleksowa kontrola jakości wyko-nania i montażu układu napędowego na bazie prze-kładni zębatych wykorzystujących parametry wibro-akustyczne.

12. Kontrola jakości termoelektrycznych modułów na etapie ich montażu.

13. Ruchome połączenia i mechanizmy (funkcjonalna celowość i technologiczność) – str. 2 i 3 okładki.

Opracował: Jerzy Łunarski

Assembly Automation Volume 29 Issue 1, 2009 Making better „eyes” for cameras, mobile (cell) phones and cars. Lepsze „oczy” dla kamer, telefonów komórkowych i samochodów.

Celem opracowania było przedstawienie nowych, inno-wacyjnych technologii montażowych elementów obiek-tywów elektronicznych modułów przeznaczonych do ro-bienia zdjęć o wysokiej jakości obrazu. Opisano zasto-sowanie zrobotyzowanych technologii, innowacyjnych i o wysokiej precyzji optycznych czujników regulacji ostrości oraz szybko (UV) utwardzalnego kleju do do-kładnego mocowania soczewek obiektywów przy wyko-rzystaniu czujników o pięciu stopniach swobody. Stwier-dzono, że automatyzacja wykorzystująca pięć stopni swobody ruchu umożliwia bardziej dokładny montaż niż metody dotychczas stosowane, czyli układy o jednym stopniu swobody. Wykazano też, że podejście to jest także bardziej efektywne kosztowo, dlatego że elektro-niczne systemy kamer umożliwiają szybszy i dokładniej-szy montaż. Producenci mogą się przekonać, że przy zastosowaniu szybkich klejów UV i systemów wizji z precyzyjnym pozycjonowaniem również i inne urządzenia wysokiej dokładności mogą być montowane w sposób dokładniejszy i tańszy. Natomiast produko-wane w opisany sposób systemy wizyjne aparatów cy-frowych będą bardziej precyzyjne i mniej kosztowne, co zwiększy obszar ich zastosowania.

ciąg dalszy str. 27