półautomatyczne testery bezpieczeństwa urządzeń rekreacyjnych

1/2010
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU
PÓŁAUTOMATYCZNE TESTERY BEZPIECZEŃSTWA
URZĄDZEŃ REKREACYJNYCH
Maciej ŁABĘDA, Jerzy ŁUNARSKI, Kazimierz RYCHLIK, Jacek TYLENDA
Jednym z ważnych kierunków polityki władz UE jest
zapewnienie bezpieczeństwa użytkowników różnorodnych wyrobów kierowanych na rynki UE. W tym celu
ukazało się szereg Dyrektyw Nowego Podejścia wskazujących 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 prawnych poszczególnych krajów.
Wymagania bezpieczeństwa w tych Dyrektywach formułowane są w sposób ogólnikowy, natomiast szczegółowe wskazówki producent może znaleźć w normach
zharmonizowanych z Dyrektywą lub też zastosować
własne rozwiązania. Ich skuteczność winna być potwierdzona przez upoważnione jednostki notyfikowane, a wyroby spełniające te wymagania winny być oznakowane
znakiem CE.
Do wyrobów innych, niewyszczególnionych w Dyrektywach 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 wskazujące na główne wymagania, które powinni spełnić producenci. Jedną z grup takich wyrobów jest sprzęt i urządzenia rekreacyjno-treningowe, stosowane w salach
treningowych (siłownie) i na placach zabaw.
Wzrastające potrzeby społeczne w tej dziedzinie spowodowały pojawienie się wielu producentów i wielu wariantowych rozwiązań sprzętu rekreacyjno-treningowego, którego jakość wykonania powinna spełnić wymagania sformułowane w odpowiednich normach. Ważne jest również stosowanie właściwego systemu użytkowania takich urządzeń, które dla wyposażenia placów
zabaw ujęto w normie PN-EN 1176 – 7 „Wytyczne instalowania, sprawdzania, konserwacji i eksploatacji”,
której główne zalecenia to:
a) Przeprowadzanie regularnych kontroli przez oględziny, funkcjonalnych i corocznych.
b) Wprowadzenie odpowiednich środków zapewnienia
bezpieczeństwa i okresowa ocena ich skuteczności.
c) Osoba odpowiedzialna za plac zabaw winna posiadać odpowiednie procedury postępowania i prowadzić konieczne zapisy.
d) Należy wykonywać regularne zabiegi konserwacyjne i konieczne naprawy.
Celem zapewnienia bezpieczeństwa i funkcjonalności
w procesie długotrwałego użytkowania, producenci
sprzętu treningowo-rekreacyjnego powinni uwzględniać
16
wytyczne odpowiednich norm w procesach ich projektowania i wytwarzania. Z chwilą uruchomienia produkcji
nowego typu sprzętu, winien on być poddany odpowiednim badaniom, które potwierdziłyby jego przydatność eksploatacyjną. Wykonanie takich badań wymaga
specjalistycznych urządzeń badawczych umożliwiających sprawdzenie spełnienia wymagań norm, co dla
producentów byłoby znacznym obciążeniem (jednorazowe wykorzystanie przy uruchamianiu produkcji). Wychodząc naprzeciw potrzebom producentów sprzętu rekreacyjno-treningowego w Instytucie Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego w Warszawie opracowano, na podstawie wytycznych odpowiednich norm,
zestaw testerów badawczych dla różnego rodzaju urządzeń rekreacyjnych. Umożliwiają one przeprowadzenie,
w cyklu półautomatycznym, badań różnego rodzaju
urządzeń rekreacyjnych, zgodnych z wymaganiami
norm europejskich. W procesie projektowania tych testerów starano się zapewnić ich uniwersalność, aby
można było na nich badać różne rozwiązania konstrukcyjne urządzeń rekreacyjno-treningowych.
Przykładem takiego urządzenia jest tester do badania
odporności na obciążenia dynamiczne konstrukcji i siedzisk huśtawek. Schemat budowy tego stanowiska
pokazano na rys. 1.
7
2
6
3
1
4
5
Rys. 1. Schemat konstrukcyjny (model 3D) testera do badania
odporności na obciążenia dynamiczne konstrukcji i siedzisk
huśtawek: 1 – podstawa, 2, 3 – zespoły wymuszania ruchu wahadłowego, 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
wanie do wymiarów badanego obiektu. Badany obiekt
(huśtawka) mocowany jest do podstawy testera. Siedzisko huśtawki należy obciążyć według wytycznych
PN-EN 1176 – 1, po czym zainicjować (ręcznie) jej ruch
wahadłowy pod kątem nie mniejszym niż  60o (łącznie
o
120 ). Ruch ten jest podtrzymywany przez ustawione na
końcach specjalne łopaty-popychacze, napędzane
pneumatycznie w sposób zsynchronizowany z ruchem
wahadłowym siedziska. Budowa tego mechanizmu napędowego pokazana została na rys. 2.
1/2010
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.
4
2
2
3
1
1
3
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
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 budowy badanej huśtawki. Po przygotowaniu stanowiska
(zamocowanie huśtawki, ustawienie zespołów napędowych i czujników, podłączenie zasilania elektrycznego
i pneumatycznego) można przystąpić do zaprogramowania (na panelu operatorskim) odpowiednich parametrów 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 przedstawiono na rys. 3.
Element udarowy w postaci kuli o średnicy 160
 5 mm i masie 4,6  0,05 kg zawieszony jest na cięgnach 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
Badania przeprowadzone są w ten sposób, że badane 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 powierzchniowy w strefie zderzenia nie powinien przekraczać 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 pokazano na rys. 4.
Badany obiekt mocowany jest do podstawy stanowiska. Następnie ustawia się ramiona pomiarowe i ich siłowniki pneumatyczne w ten sposób, aby kierunek ich
ruchów pokrywał się z trajektorią ruchów w trakcie treningu siłowego. Końcówki ramion pomiarowych łączy
się z elementami chwytnymi badanego sprzętu. Wygląd
zewnętrzny tego stanowiska pokazano na rys. 5.
17
1/2010
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU


3

2
5
obrotowi ramion w miejscu mocowania i ich zginania w płaszczyźnie poziomej,
odpowiedniemu usytuowaniu i zamocowaniu badanego obiektu na podeście urządzenia,
odpowiedniemu łączeniu uchwytów na końcach tłoczysk siłowników z obiektem badanym.
a)
6
4
2
1
1
Rys. 4. Schemat funkcjonalny stanowiska do stacjonarnych badań 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
b)
3
4
3
Rys. 6. Ramię pomiarowo-obciążające stanowisko: a) – połączenie przegubowe z ramą nośną, b) – zakończenie ramienia:
1 – połączenie przegubowe z ramą, 2 – ramię pomiarowe, 3 –
obrotowy element mocujący, 4 – siłownik pneumatyczny
7
8
4
5
9
2
6
1
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 płaszczyźnie poziomej w miejscu mocowania do rury nośnej
oraz zginania się w płaszczyźnie poziomej. Na końcu ramion znajdują się elementy mocujące siłowniki pneumatyczne 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 położeniu. Uniwersalność stanowiska zapewniona jest dzięki:
 możliwości przesuwu w pionie miejsca mocowania
ramion,
18
Działanie stanowiska kontrolowane jest przez sterownik programowalny wyspy zaworowej. Analizuje on sygnały z czujników położeń krańcowych, przycisków i wyłączników na pulpicie oraz steruje elektrozaworami
siłowników i przepływami powietrza. Odpowiedni program 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 przemieszczenia występujące podczas użytkowania sprzętu. Na stanowisku bada się trwałość zmęczeniową: przy zasięgu
ruchów wynoszącym co najmniej 80% dopuszczalnego
zakresu, ustawionym obciążeniu, z częstotliwością typową dla treningu. Liczba cykli takich obciążeń powinna
wynosić 12000 dla przyrządów klasy H i 100000 dla
przyrządów klasy S. Po zakończeniu próby przeprowadza się kontrolę stanu obiektu badanego.
Powyższe urządzenia opracowano, kierując się wytycznymi zawartymi w niżej wymienionych normach:
1) PN-EN 1176  1:2001. Wyposażenie placów zabaw. Cz. 1. Ogólne wymagania bezpieczeństwa
i metody badań.
TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
PN-EN 1176  2:2001. Wyposażenie placów zabaw. Cz. 2. Dodatkowe wymagania bezpieczeństwa
i metody badań huśtawek.
PN-EN 1176  3:2001. Wyposażenie placów zabaw. Cz. 3. Dodatkowe wymagania bezpieczeństwa
i metody badań zjeżdżalni.
PN-EN 1176  4:2001. Wyposażenie placów zabaw. Cz. 4. Dodatkowe wymagania bezpieczeństwa
i metody badań kolejek linowych.
PN-EN 1176  5:2001. Wyposażenie placów zabaw. Cz. 5. Dodatkowe wymagania bezpieczeństwa
i metody badań karuzeli.
PN-EN 1176  6:2001. Wyposażenie placów zabaw. Cz. 6. Dodatkowe wymagania bezpieczeństwa
i metody badań urządzeń kołyszących.
PN-EN 1176  7:2001. Wyposażenie placów zabaw. Wytyczne instalowania, sprawdzania, konserwacji i eksploatacji.
PN-EN 913:1999. Sprzęt gimnastyczny. Ogólne wymagania bezpieczeństwa i metody badań.
PN-EN 957  1:1999. Stacjonarny sprzęt treningowy. Ogólne wymagania bezpieczeństwa i metody
badań.
PN-EN 957  2:1999. Stacjonarny sprzęt treningowy. Sprzęt do treningu siłowego, dodatkowe wymagania bezpieczeństwa i metody badań.
1/2010
11) PN-EN 957  4:1999. Stacjonarny sprzęt treningowy. Ławy do ćwiczeń siłowych, dodatkowe
szczególne wymagania bezpieczeństwa i metody
badań.
WNIOSKI
1.
2.
3.
Opracowane urządzenia spełniają wymagania norm
europejskich dotyczące funkcjonalności i trwałości
obiektów rekreacyjno-treningowych, które planowane są do seryjnego wytwarzania.
Opracowane urządzenia charakteryzują się dużą
uniwersalnością, umożliwiając przeprowadzanie
badań szerokiego asortymentu wyrobów.
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. Jerzy Łunarski i Jacek Tylenda są pracownikami Instytutu
Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego
w Warszawie. Prof. Jerzy Łunarski jest również pracownikiem Politechniki Rzeszowskiej.
ciąg dalszy ze str. 15
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Wpływ pokrycia ochronnego pręta lutowniczego na
temperaturę lutowania.
Zastosowanie mineralnego, cyrkonowego surowca
jako osnowy samoochronnych proszkowych drutów.
Lutowanie konstrukcji z wysokowytrzymałych stali
z gofrowym wypełnieniem.
Automatyczna, kompleksowa kontrola jakości wykonania i montażu układu napędowego na bazie przekładni zębatych wykorzystujących parametry wibroakustyczne.
Kontrola jakości termoelektrycznych modułów na
etapie ich montażu.
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, innowacyjnych technologii montażowych elementów obiektywów elektronicznych modułów przeznaczonych do robienia zdjęć o wysokiej jakości obrazu. Opisano zastosowanie zrobotyzowanych technologii, innowacyjnych
i o wysokiej precyzji optycznych czujników regulacji
ostrości oraz szybko (UV) utwardzalnego kleju do dokładnego mocowania soczewek obiektywów przy wykorzystaniu czujników o pięciu stopniach swobody. Stwierdzono, 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 elektroniczne systemy kamer umożliwiają szybszy i dokładniejszy 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 produkowane w opisany sposób systemy wizyjne aparatów cyfrowych będą bardziej precyzyjne i mniej kosztowne, co
zwiększy obszar ich zastosowania.
ciąg dalszy str. 27
19