Protección de la salida de palets de un paletizador: una cortina de luz de seguridad Tipo 4 con muting de cuatro sensores

La aplicación: por qué una abertura de salida de palets es la difícil de proteger

Imagine el final de una línea de embalaje. Llegan cajas, un paletizador las apila y los palets terminados salen de la celda por un transportador motorizado a través de una abertura en la protección perimetral. Esa abertura es un genuino conflicto de funciones. Debe estar lo bastante abierta para que salga un palet de 1200 mm varias veces por hora, y debe estar lo bastante cerrada para que una persona no pueda entrar al robot apilador por ese mismo hueco. No se puede resolver con una valla fija —el palet tiene que salir— y no se puede resolver con una cortina de luz de seguridad sencilla, porque una cortina sencilla detendría la línea con cada palet. Este es el caso de manual para el muting: una protección electrosensible que conoce la diferencia entre la carga que se supone que debe dejar pasar y la persona que se supone que debe detener.

La celda representativa de aquí utiliza una cortina de luz de seguridad DQC a lo ancho de la salida. La DQC es un dispositivo de protección optoelectrónico activo Tipo 4 según IEC 61496 —la clase de prueba/fallo más alta de esa norma para este tipo de sensor— por lo que es el elemento de detección adecuado para un peligro en el que un fallo de la protección no es tolerable. La lógica de muting y los cuatro sensores deciden cuándo se permite que esa detección se desactive, y un relé de seguridad DA31 convierte una cortina disparada en una parada real del paletizador.

¿Qué es exactamente el muting y qué exige IEC/TS 62046?

El muting es la suspensión automática, temporal y monitorizada de una función protectora para que un objeto previsto pueda pasar. No es un interruptor de derivación ni una anulación de mantenimiento: es una decisión diseñada y gobernada por sensores de que lo que cruza la cortina en este momento es el palet autorizado, válida solo mientras se mantenga un patrón estricto. IEC/TS 62046 (la especificación técnica sobre la aplicación de equipos de protección para detectar la presencia de personas) establece cómo debe ser una disposición de muting segura. Los requisitos esenciales que un integrador debe cumplir:

• Automático — el muting lo inician los sensores y el proceso, nunca un operario pulsando un botón.
• Dos o más señales independientes — el muting debe depender de al menos dos señales de sensor independientes para que ningún sensor único (ni un fallo único) pueda anular la cortina.
• Tiempo de espera monitorizado — un tiempo máximo de muting acotado, habitualmente 4 s; si el palet no ha despejado y finalizado la condición, cae el muting y la cortina vuelve a proteger.
• Lámpara de muting monitorizada — un indicador que muestra que la cortina está en muting, monitorizado a su vez de modo que una lámpara averiada es un fallo.
• Detectar la carga, no (solo) el palet — la geometría debe basarse en el paso de la carga real, de modo que la disposición no pueda engañarse con, por ejemplo, un palet vacío o una mano a la altura del palet.

Un dato que conviene recordar: el tiempo de espera de 4 s y las cifras de geometría del muting son valores de IEC/TS 62046, no especificaciones de producto de DAIDISIKE. Describen cómo construir la función de muting; la cortina DQC y el relé DA31 son el hardware con el que se construye. No los cite de una hoja de datos: dedúzcalos del tránsito real de su palet y de su evaluación de riesgos.

¿Por qué cuatro sensores y no dos en esta salida?

El muting de dos sensores solo es adecuado para una salida estrictamente unidireccional. Con dos sensores se puede establecer la dirección —el objeto entró por el lado de la línea, no por el lado del operario— pero la ventana que se tiene para distinguir «palet» de «persona» es estrecha, y supone que el tráfico solo se mueve en un sentido. En cuanto la salida es bidireccional, o el riesgo es lo bastante alto como para querer que la geometría de la carga forme parte de la prueba, dos sensores no bastan.

Cuatro sensores —dos en el interior de la cortina, dos en el exterior— ofrecen una secuencia real que validar. Un palet legítimo tiene un tamaño conocido y viaja a la velocidad del transportador, por lo que cruza los cuatro haces en un orden predecible y dentro de intervalos de tiempo predecibles. La lógica de muting solo se arma cuando se cumplen ese orden y esos intervalos; en el instante en que la secuencia es incorrecta —haces activados en el orden equivocado, o un intervalo demasiado largo o demasiado corto— el muting se cancela y la cortina vuelve a estar activa. Una persona que se acerca a la abertura no reproduce la firma de cuatro sensores de un palet, por lo que no puede anular la cortina por accidente. Ese es todo el sentido: la secuencia es la autenticación. Las «dos o más señales independientes» de IEC/TS 62046 son el mínimo; cuatro sensores son la forma práctica de hacer robusta una salida de palets bidireccional o de mayor riesgo.

¿Cómo se impide que una persona anule la cortina?

La protección contra el muting humano accidental o deliberado es geometría más temporización más monitorización, todo de IEC/TS 62046:

• Límites de separación. La especificación técnica ofrece cifras representativas de separación de sensores —por ejemplo d1 y d3 por debajo de 200 mm y d2 por encima de 250 mm— para que la geometría activa coincida con un palet, no con una zancada humana.
• La regla de los 500 mm. Un cuerpo de unos 500 mm no debe poder anular la cortina. Si su disposición permitiera que un objeto de 500 mm de ancho creara la condición de muting, la disposición es insegura y debe cambiar.
• Secuencia temporizada válida. Los sensores deben activarse en el orden correcto dentro de los intervalos de tiempo permitidos; fuera de orden o fuera de tiempo = sin muting.
• Tiempo de espera monitorizado de 4 s. El muting no puede persistir más allá de la ventana acotada, de modo que un palet atascado o una lectura errónea no puedan dejar la abertura ciega indefinidamente.
• Lámpara de muting monitorizada. El estado en muting es visible y el propio indicador está supervisado.

Combine todo eso y el muting deja de ser un agujero en la protección y se convierte en una ventana estrecha, supervisada y autocancelable que solo el palet real puede abrir. Las cifras anteriores son valores de aplicación de IEC/TS 62046 — confirme la separación y la temporización exactas para su palet y su transportador contra la especificación vigente y su evaluación de riesgos; no las trate como clasificaciones de hardware de DAIDISIKE.

¿La cortina de luz de seguridad le da PLe/Categoría 4 — o lo hace toda la cadena?

Lo hace toda la cadena. Una cortina por sí sola no tiene Nivel de Prestaciones. Esto confunde a muchos compradores: ven «Tipo 4» en la cortina y suponen que tienen PLe. Tipo 4 es la clase de prueba/fallo de IEC 61496 del dispositivo de detección: indica lo robusta que es la cortina frente a sus propios fallos. El Nivel de Prestaciones (PLe) y la Categoría 4 según ISO 13849-1 pertenecen a la función de seguridad completa: detectar a la persona (la cortina DQC), evaluar la señal y retirar la energía del peligro. Solo se obtiene PLe/Cat 4 si el lado de evaluación y salida está construido a la altura.

Ese lado de salida es el relé de seguridad DA31. Aporta a la arquitectura contactos de doble canal, guiados forzados (de guía positiva) y monitorización de dispositivos externos (EDM), de modo que un contactor de salida soldado o un fallo de un solo canal se detecta y la función sigue alcanzando el estado seguro —esa tolerancia a fallos más la cobertura de diagnóstico es lo que exige la Categoría 4—. Volver a cerrar la abertura o finalizar un muting no debe reiniciar el paletizador por sí solo; el rearme del relé y el EDM imponen un reinicio deliberado y monitorizado. Evalúe la cadena completa —cortina, lógica de muting, relé, contactores— según ISO 13849-1 (o IEC 62061); el PL es una propiedad de esa cadena, nunca de la etiqueta de la cortina.

¿Cómo se fija la distancia de seguridad? ISO 13855: S = K·T + C

El muting decide cuándo la cortina puede desactivarse; no hace nada a la distancia que la cortina necesita cuando está activa. Esa distancia proviene de ISO 13855 y de su fórmula de distancia mínima:

• K — velocidad de aproximación. 2000 mm/s para una aproximación de mano/brazo; puede usar 1600 mm/s cuando la distancia resultante S es de al menos 500 mm.
• T — tiempo total de parada. El tiempo de respuesta de la cortina más la respuesta del DA31 más el tiempo de parada de la máquina del paletizador. Mida el rendimiento de parada global real; no lo adivine.
• C — distancia de intrusión. Un término que depende de la capacidad de detección (resolución) de la cortina: a mayor resolución, menor C.

Monte la cortina al menos a S de distancia del peligro para que una mano no pueda alcanzar la zona de peligro antes de que se haya detenido el movimiento. Si quiere calcular un número real para su máquina, utilice nuestra guía de distancia de seguridad ISO 13855. Cuando la cortina no está en muting, debe seguir ofreciendo esta distancia completa: el muting nunca reduce S.

La secuencia de muting a marcha, paso a paso

Montando la celda en conjunto, así interactúan las funciones protectora y de muting en un ciclo normal de palet:

1. Cortina activa. Cualquier corte de haz sin una condición de muting válida → el DA31 ordena una parada del paletizador.
2. Un palet terminado llega a la salida y activa los pares de sensores de muting exterior/interior en el orden válido dentro de la ventana de tiempo.
3. El muting se arma; la lámpara de muting monitorizada se enciende; la cortina se desactiva solo para el palet.
4. El palet despeja; los sensores se liberan en secuencia; el muting finaliza y la cortina vuelve a estar activa, todo dentro del tiempo de espera de 4 s.
5. Si la secuencia se rompe en algún momento, o expira el tiempo de espera, el muting cae de inmediato y el DA31 mantiene la máquina en el estado seguro hasta que un rearme deliberado (con EDM) permita un reinicio.

Dónde encaja un LiDAR DLD — y dónde no

Los clientes preguntan a menudo si un escáner láser / LiDAR podría sustituir a la cortina en este caso. Sea preciso al respecto. El LiDAR de la serie DLD de DAIDISIKE es un sensor 2D de tiempo de vuelo de obstáculos / área — construido para navegación de AGV/AMR, prevención de obstáculos y detección perimetral no relacionada con la seguridad. No es un escáner de seguridad funcional con clasificación de tipo (no es un dispositivo Tipo 3 según IEC 61496-3) y no es un sustituto directo de una función de seguridad. En esta celda de paletizado, la parada protectora la proporcionan la cortina de luz de seguridad DQC Tipo 4 más el relé DA31, y punto.

Lo que un DLD sí puede añadir es conciencia situacional: una zona de advertencia de área o de reducción de velocidad alrededor de la huella del paletizador, señalando que alguien se acerca a la celda antes de que siquiera llegue a la abertura protegida. Esa es una capa útil no relacionada con la seguridad por encima de —nunca en lugar de— la cortina con muting clasificada. Si su aplicación necesita realmente un escáner de área con clasificación de seguridad (para la detección de personal de AGV, por ejemplo), esa es una clase de producto diferente, certificada como Tipo 3; se lo diremos en lugar de sobrevender el DLD. Consulte la página del LiDAR DLD / sensor de área para conocer el límite honesto de su función.

Lista de funciones de seguridad de la celda

Lista de verificación de selección y puesta en marcha

• Elija muting de cuatro sensores para cualquier salida de palets bidireccional o de mayor riesgo; reserve el muting de dos sensores para una salida estrictamente unidireccional.
• Valide la geometría contra una persona, no solo contra el palet: aplique los límites de separación de IEC/TS 62046 y la regla de los 500 mm.
• Dimensione el tiempo de espera del muting a partir del tiempo real de tránsito del palet con margen; la cifra de 4 s es una referencia de IEC/TS 62046, no un objetivo que copiar a ciegas.
• Instale y monitorice una lámpara de muting para que el estado en muting sea visible y supervisado.
• Calcule S según ISO 13855 con el tiempo total de parada real, y confirme que la cortina activa lo ofrece.
• Cablee la parada a través de un DA31 con EDM y un rearme manual deliberado; evalúe toda la cadena según ISO 13849-1 para PLe / Cat 4.
• Mantenga el LiDAR honesto — use un DLD solo como capa de conciencia no de seguridad, nunca como la parada protectora.

El resultado (representativo)

En una celda construida así, la abertura de salida de palets hace ambas tareas a la vez: un palet terminado activa la secuencia de cuatro sensores y sale por el transportador con la línea en marcha, mientras que cualquiera que entre en la abertura fuera de secuencia corta la cortina y el DA31 detiene el paletizador. El muting es automático, acotado por un tiempo de espera monitorizado, indicado por una lámpara monitorizada y construido para vencer una silueta humana — y la parada protectora lleva PLe / Categoría 4 porque toda la cadena, no la cortina por sí sola, se diseñó para ello. Esa es la ingeniería detrás de una celda de fin de línea favorable al rendimiento y genuinamente segura.

Esta es una aplicación de ingeniería representativa, no un cliente o proyecto concreto con nombre; las normas, los productos y el enfoque de diseño son reales, una instalación particular no se reivindica.