5 principes essentiels pour la protection des machines industrielles

La protection des machines reste un aspect très important de l'automatisation et de la robotique dans l'industrie, ainsi que dans les utilisations commerciales de l'automatisation. Les machines doivent suivre la Première Règle de la Robotique donnée par Isaac Asimov, il y a près de 100 ans (« Runaround », 1942) : « Ne pas nuire ». Cette phrase est créditée à Hippocrate, qui a créé un serment en médecine en 245 av. J.-C. Une conception réfléchie de la machine avec le soutien de capteurs et contrôles empêche les machines et robots de nuire aux humains, qu'il s'agisse d'opérateurs ou de visiteurs occasionnels qui ne connaîtraient pas le danger présenté par une machine. Nous avons organisé les méthodes de protection des humains en cinq catégories clés présentées ici.

1. Systèmes de protection mécanique

Enceinte de sécurité robot

Vue d'ensemble

Les systèmes de protection mécanique sont des barrières physiques qui empêchent l'accès aux parties dangereuses des machines. Ces barrières peuvent être fixes, mobiles ou verrouillées et sont cruciales pour protéger les travailleurs des éléments de machine dangereux.

Types de systèmes de protection

• Protections fixes : Fixées de façon permanente à la machine et ne peuvent être retirées sans outils. Elles sont conçues pour fournir une protection continue. Elles peuvent être en métal solide, maille ou panneaux en plastique transparent autrement appelés « clôtures ».
• Protections mobiles : Celles-ci peuvent être ouvertes ou retirées pour permettre l'accès pour maintenance ou opération mais doivent être fermées de façon sécurisée pendant l'opération.
• Protections verrouillées : Ces protections arrêtent automatiquement la machine lorsqu'elles sont ouvertes, assurant que les opérateurs ne peuvent pas accéder aux zones dangereuses pendant que la machine fonctionne.

Applications courantes

• Fabrication : Les protections fixes sont couramment utilisées sur des machines comme scies et presses pour prévenir le contact accidentel avec les pièces en mouvement.
• Construction : Les protections mobiles sont souvent employées sur les outils électriques, permettant un fonctionnement sûr tout en offrant un accès pour les ajustements.
• Transformation alimentaire : Les protections verrouillées sont fréquemment utilisées dans les systèmes de convoyeurs pour assurer que les opérateurs ne peuvent pas atteindre l'équipement en mouvement pendant qu'il est opérationnel.

Exemples de protection mécanique dans les industries de process

2. Arrêts d'urgence (E-Stop)

Vue d'ensemble

Les systèmes d'arrêt d'urgence fournissent un moyen rapide d'arrêter le fonctionnement de la machine en cas d'urgence. Ces systèmes sont critiques pour prévenir les blessures et atténuer les risques lors d'événements imprévus. Ils fournissent une méthode facilement accessible pour arrêter immédiatement le mouvement d'une machine.

Caractéristiques clés

• Emplacement : Les E-Stop sont placés stratégiquement autour de la machine, facilement accessibles aux opérateurs. Ils peuvent prendre la forme d'un bouton ou d'un câble le long d'une machine ou convoyeur.
• Systèmes redondants : De nombreuses machines comportent plusieurs E-Stop pour assurer qu'au moins un est toujours accessible en cas d'urgence. Les contacts à l'intérieur du commutateur sont aussi redondants avec sécurité forcée.
• Conception à sécurité intégrée : Les E-Stop sont conçus pour échouer dans un état sûr, signifiant que s'ils dysfonctionnent, ils arrêteront la machine plutôt que de lui permettre de continuer à fonctionner.

Applications courantes

• Usines de fabrication : Les E-Stop sont largement utilisés dans les lignes d'assemblage et machines lourdes pour arrêter rapidement les opérations en cas d'urgence.
• Manutention : Dans les systèmes de convoyeurs, les E-Stop peuvent prévenir les accidents causés par des bourrages ou erreurs d'opérateur.
• Robotique : Les E-Stop sont essentiels dans les environnements où robots et humains travaillent en proximité pour assurer l'arrêt immédiat du mouvement du robot si nécessaire.

3. Dispositifs de détection de présence (PSD)

Vue d'ensemble

Les dispositifs de détection de présence sont utilisés pour détecter la présence d'individus près de machines dangereuses et prendre les mesures appropriées pour améliorer la sécurité. Ces dispositifs utilisent diverses technologies, telles que l'infrarouge, le laser et les capteurs micro-ondes, pour surveiller la zone autour de la machine.

Types de PSD

• Rideaux lumineux : Ce sont des dispositifs de sécurité qui créent une barrière invisible ; lorsque le faisceau est interrompu, la machine s'arrête.
• Scanners laser : Ces dispositifs peuvent créer une carte 2D ou 3D de l'espace de travail, détectant la présence humaine et assurant que la machine ne fonctionne que lorsqu'il est sûr.
• Capteurs de proximité : Ceux-ci détectent la présence d'opérateurs ou d'objets près de la machine et peuvent déclencher des arrêts ou ralentissements si nécessaire.

Applications courantes

• Fabrication automatisée : Les rideaux lumineux sont largement utilisés autour des bras robotiques pour prévenir l'entrée des opérateurs dans les zones dangereuses.
• Machines CNC et presses plieuses : Une application principale des rideaux lumineux de sécurité est la zone devant et derrière une presse plieuse pour empêcher la presse de se fermer tandis qu'une partie du corps humain est proche du point de pincement.
• Industrie textile : Les scanners laser aident à assurer que les travailleurs ne sont pas dans le chemin des machines en mouvement.
• Emballage et expédition : Les rideaux lumineux de sécurité (PSD) sont souvent utilisés pour les systèmes de palettisation robotique pour protéger les travailleurs du mouvement du robot. Les scanners laser de sécurité (LIDAR) sont une autre option pour la protection de palettisation. Les capteurs de proximité dans les machines d'emballage aident à prévenir les blessures en détectant la présence de l'opérateur avant de permettre aux machines ou robots de fonctionner.

4. Verrouillages de sécurité

Vue d'ensemble

Les verrouillages de sécurité sont des dispositifs qui empêchent la machine de fonctionner dans des conditions dangereuses. Ils assurent que les machines ne peuvent être opérées que lorsque certaines conditions de sécurité sont remplies, réduisant ainsi le risque d'accidents.

Types de verrouillages

• Verrouillages mécaniques : Empêchent physiquement le fonctionnement si une protection de sécurité est retirée ou pas correctement positionnée.
• Verrouillages électriques : Utilisent des signaux électriques pour empêcher la machine de fonctionner jusqu'à ce que les critères de sécurité soient satisfaits.
• Verrouillages logiciels : Reposent sur des protocoles de sécurité programmés dans les contrôles de la machine pour assurer un fonctionnement sûr.

Applications courantes

• Moulage par injection : Les verrouillages empêchent la machine de fonctionner si les protections de sécurité ne sont pas en place, protégeant les opérateurs pendant les changements de moule.
• Robotique : Utilisés pour assurer que les robots ne peuvent pas fonctionner à moins que toutes les conditions de sécurité soient satisfaites, comme le placement correct dans la zone de travail.
• Opérations de presse : Les verrouillages de sécurité assurent que les presses ne peuvent pas fonctionner à moins que l'opérateur soit positionné correctement et en sécurité loin de la zone de danger.

5. Contrôleurs de protection machine