I bordi di sicurezza sono dispositivi di protezione sensibili alla pressione installati sulle superfici esposte dei veicoli per rilevare il contatto e attivare l'arresto. Su veicoli a guida automatica, robot mobili e alcune applicazioni con carrelli elevatori, forniscono un ulteriore livello di protezione contro le collisioni dei veicoli industriali quando i controlli di percorso, i dispositivi di segnalazione, gli scanner o il giudizio umano non riescono a impedire il contatto.

Il contatto cambia tutto.

Un lidar è in grado di rilevare una persona prima dell'impatto, una barriera fotoelettrica può proteggere un'apertura fissa e un software può limitare la velocità di traslazione, ma un bordo di sicurezza interviene quando la struttura in movimento stessa incontra un ostacolo e i livelli di protezione precedenti hanno già fallito.

Perché mai qualcuno dovrebbe considerare quell’ultimo strato come una striscia di gomma decorativa?

Il rischio di collisione tra carrelli elevatori e veicoli a guida automatica (AGV) non è scomparso

I magazzini sono diventati più automatizzati. Ma non per questo sono diventati innocui.

Il Consiglio Nazionale per la Sicurezza riferisce che i carrelli elevatori sono stati la causa di 84 decessi sul lavoro nel 2024 e 25.110 casi di DART nel periodo 2023–2024, di cui 15.460 casi con giorni di assenza dal lavoro. Tali cifre comprendono carrelli elevatori, piattaforme aeree motorizzate e carrelli per la preparazione degli ordini. (Dati sugli infortuni)

I macchinari rappresentano solo una parte del problema. I carrelli elevatori e i veicoli a guida automatica (AGV) operano in presenza di incroci con punti ciechi, lavoratori temporanei, subappaltatori, pallet danneggiati, imballaggi riflettenti, pedoni imprevedibili e carichi che ostacolano la visibilità. Il software non elimina queste variabili.

Un vero Rapporto sugli incidenti dell'OSHA del 23 aprile 2024 descrive il caso di un addetto alle pulizie di 40 anni che è stato investito e travolto da un carrello elevatore CASE 588H mentre camminava tra due edifici. Il pedone, l’operatore del carrello elevatore e l’azienda ospitante rientravano in regimi lavorativi diversi: un classico caso di mancata coordinazione del traffico tra più datori di lavoro. (Agenzia per la sicurezza e la salute sul lavoro)

Un bordo sensibile alla pressione avrebbe potuto impedire quella morte? Nessuno può dirlo con certezza dopo aver letto solo il rapporto. La velocità del veicolo, la geometria dell’impatto, lo spazio di frenata, la posizione del bordo e l’intrappolamento del corpo sarebbero tutti fattori determinanti.

Questa è la dura realtà. Un bordo di sicurezza non può andare contro le leggi della fisica.

L'OSHA avverte espressamente che i carrelli elevatori in retromarcia possono urtare o schiacciare i pedoni e raccomanda di garantire una buona visibilità, guardare nella direzione di marcia, mantenere una distanza di sicurezza sufficiente dai pedoni, utilizzare dispositivi di segnalazione, specchietti, addetti alla sorveglianza e altri ausili per la visibilità. Avverte inoltre i datori di lavoro di non dare per scontato che i pedoni possano sentire l'allarme di retromarcia. (Agenzia per la sicurezza e la salute sul lavoro)

I sensori di sicurezza dei carrelli elevatori devono quindi rientrare in una strategia di controllo a più livelli, e non essere utilizzati come soluzione di ripiego a fronte di un sistema di gestione del traffico che non funziona.

Cosa fanno effettivamente i bordi di sicurezza sensibili alla pressione

Un bordo di sicurezza sensibile alla pressione è solitamente costituito da un profilo deformabile, un elemento sensibile interno, gli accessori di montaggio, i collegamenti elettrici e un circuito di valutazione relativo alla sicurezza.

Quando una pressione sufficiente comprime il profilo attivo:

1. L'elemento sensibile cambia stato elettrico.
2. Il controller rileva tale variazione.
3. Il sistema di controllo di sicurezza interrompe o regola la potenza di azionamento.
4. L'impianto frenante del veicolo arresta il movimento.
5. La logica di ripristino e riavvio determina quando è possibile riprendere il movimento.

Il bordo di per sé non ferma il veicolo. Richiede che il veicolo si fermi.

Questa distinzione viene spesso trascurata nelle brochure dei prodotti, eppure determina se l’installazione costituisca una vera e propria misura di sicurezza o un semplice elemento estetico costoso. La funzione di sicurezza completa comprende il bordo, il cablaggio, il rilevamento dei guasti, il controller, i dispositivi di uscita, il sistema di azionamento, i freni, lo stato del software, il comportamento di ripristino e le prestazioni di arresto meccanico.

L'attivazione è solo l'inizio

Durante una frenata di contatto riuscita si verificano tre fenomeni fisici:

• Azionamento: Il profilo si comprime abbastanza da generare un segnale di sicurezza.
• Risposta di controllo: Il controller e l'azionamento reagiscono a quel segnale.
• Sovracorsa: Il bordo continua a comprimersi mentre il veicolo decelera.

L'overtravel non è gomma sprecata. È la deformazione residua disponibile dopo l'attivazione.

Quando un profilo si attiva rapidamente ma raggiunge il fondo corsa prima che il veicolo si fermi, la forza continua ad aumentare contro la persona, la cremagliera, il telaio della macchina o il carico. Un catalogo può pubblicizzare un tempo di risposta rapido e tuttavia dare luogo a un’applicazione non sicura quando lo spazio di frenata è superiore alla corsa di compressione utilizzabile.

Una verifica tecnica semplificata consiste nel:

Movimento di arresto totale = distanza percorsa durante la risposta del sensore e del sistema di controllo + spazio di frenata meccanico

Tale calcolo deve basarsi sulle condizioni operative più sfavorevoli plausibili, non sui risultati più favorevoli ottenuti durante i test di collaudo in fabbrica. Lo stato della batteria, il carico utile, la pendenza del terreno, le condizioni degli pneumatici, l’usura dei freni, la direzione di marcia, la temperatura e la velocità massima consentita possono tutti influire sul risultato.

È la geometria di montaggio a determinare cosa viene rilevato

I bordi di sicurezza AGV vengono spesso montati su:

• Il bordo d'attacco
• Superfici di percorrenza posteriori
• Angoli laterali
• Strutture a forcella o portacarichi
• Meccanismi a forbice o di sollevamento
• Aree basse del telaio che comportano rischi per i piedi e le caviglie
• Interfacce di trasferimento in cui può verificarsi il trapping

Tuttavia, un bordo lungo non garantisce una copertura totale.

Staffe, giunti angolari, tappi terminali, profili incassati, bulloni a vista, aperture a forcella e sporgenze del telaio possono creare zone inattive. Una persona potrebbe entrare in contatto con la struttura metallica prima di raggiungere la superficie di rilevamento. Oppure un oggetto di dimensioni ridotte potrebbe infilarsi sotto, sopra o accanto al profilo attivo.

La mia opinione schietta è semplice: se la valutazione dei rischi non individua il primo punto di contatto probabile, il disegno di montaggio è frutto di congetture.

Per progetti di automazione mobile di più ampia portata, il sito offre Casi di studio sulla sicurezza degli AGV e degli AMR forniscono informazioni utili sui campi dinamici, sui movimenti di magazzino e sulle modalità miste di custodia. (Titolo del sito)

I sensori di sicurezza, i LiDAR, le barriere fotoelettriche e i paracolpi non sono intercambiabili

Spesso gli acquirenti mettono a confronto questi dispositivi come se fossero versioni concorrenti dello stesso sensore. Ma non è così.

Misura di protezione	Metodo di rilevamento	Punto di forza principale	Limite principale	Applicazione tipica
Bordo di sicurezza sensibile alla pressione	Compressione fisica	Rileva il contatto direttamente sul bordo protetto	Agisce solo dopo l’inizio del contatto	Bordi degli AGV a bassa velocità, punti di schiacciamento, protezioni mobili
Paraurti sensibile alla pressione	Compressione di una superficie deformabile di grandi dimensioni	Copre aree di contatto più ampie o irregolari	Richiede una deformazione sufficiente e una corsa di arresto verificata	Paraurti anteriori AGV, piattaforme mobili, superfici di impatto più ampie
LiDAR o scanner laser con certificazione di sicurezza	Campo protettivo senza contatto	Rileva le persone prima del contatto e supporta zone configurabili	Le prestazioni dipendono dalla corretta progettazione del campo, dall'installazione, dall'ambiente e dall'integrazione dei sistemi di sicurezza	AGV, AMR, celle robotizzate, percorsi di magazzino
LiDAR per l'evitamento degli ostacoli	Rilevamento di oggetti senza contatto	Supporta la navigazione e la prevenzione delle collisioni	Le prestazioni di navigazione non dimostrano automaticamente l'idoneità in termini di sicurezza funzionale	Pianificazione del percorso, localizzazione, rilevamento di oggetti
Barriera luminosa di sicurezza	Interruzione di un piano ottico	Rilevamento rapido dell'accesso attraverso un'apertura fissa	Di norma è più adatto alle zone fisse che al contatto in caso di collisione con veicoli	Trasportatori, cancelli, celle, interfacce di carico
Segregazione fisica	Recinzione, ringhiera, muro, dissuasore o percorso separato	Previene gli scontri tra veicoli e pedoni	Richiede spazio e una gestione rigorosa della disposizione degli spazi	Corridoi pedonali, attraversamenti pedonali, percorsi fissi per veicoli

Uno scanner dotato di sistema di sicurezza dovrebbe rilevare la presenza di una persona prima della collisione. Un bordo di protezione gestisce il rischio residuo di contatto.

Ecco perché i modelli di AGV più affidabili utilizzano entrambi i sistemi. Uno scanner è in grado di definire campi di allarme e di protezione che variano in base alla velocità o alla direzione di marcia, mentre il sensore di sicurezza rileva i contatti a distanza ravvicinata che il sistema senza contatto non è riuscito a impedire.

Il sito web Portata del LiDAR di sicurezza per applicazioni AGV e di magazzino comprende prodotti per campi di rilevamento mobili configurabili. I modelli OSSD elencati devono essere distinti dai dispositivi destinati alla navigazione, poiché un’uscita NPN o PNP generica per il rilevamento degli ostacoli non costituisce, di per sé, la prova che una funzione di sicurezza completa soddisfi il livello di prestazione richiesto. (Titolo del sito)

Ad esempio, questo LiDAR a 270° per l'evitamento degli ostacoli nella navigazione degli AGV indica un campo di rilevamento compreso tra 0,05 e 8 m con riflettività pari a 10%, un raggio di rilevamento fino a 25 m con riflettività superiore a 90%, una risoluzione angolare di 0,25° o 0,33°, una frequenza di scansione di 15 Hz, alloggiamento IP65, alimentazione CC da 9–28 V e un laser di Classe 1 a 905 nm. Si tratta di specifiche di rilevamento significative, ma gli ingegneri devono comunque determinare se il modello e l’integrazione selezionati siano idonei per un arresto di sicurezza. (Titolo del sito)

In corrispondenza degli ingressi dei trasportatori fissi o delle interfacce di trasferimento, barriere fotoelettriche di sicurezza industriale potrebbe proteggere un piano di accesso in modo più efficace rispetto a un bordo di contatto. Per i macchinari con diverse direzioni di ingresso esposte, protezione dell'accesso su più lati potrebbe anche essere più appropriato. Il dispositivo deve essere in linea con il rischio, non con la categoria di prodotto preferita dall’acquirente. (Titolo del sito)

I sensori di sicurezza per veicoli a guida automatica (AGV) e quelli per carrelli elevatori richiedono un approccio diverso

I veicoli a guida automatica (AGV) e i carrelli elevatori a comando manuale condividono lo spazio del magazzino, ma le loro architetture di sicurezza non sono identiche.

Applicazioni AGV e AMR

Un controller AGV determina automaticamente il movimento. Ciò rende il sensore di sicurezza parte integrante di una funzione di sicurezza progettata che comprende stati di velocità prevedibili, comandi di azionamento, campi di scansione, logica di frenata e modalità operative del veicolo.

Tra le domande tipiche di ingegneria figurano:

• L'attivazione del sensore di bordo provoca un arresto di sicurezza o solo un normale arresto software?
• Il circuito viene monitorato per individuare eventuali interruzioni, cortocircuiti e bypass?
• Il veicolo rimane fermo mentre il bordo viene compresso?
• L'AGV può ripartire in direzione della persona intrappolata?
• Il movimento di ritorno viene controllato dopo il contatto?
• I bordi separati vengono monitorati in modo indipendente?
• Cosa succede nelle modalità manuale, di manutenzione, di ripristino e di apprendimento?
• È stato misurato lo spazio di arresto a pieno carico e alla velocità massima consentita?

La valutazione dei rischi applicabile dovrebbe inoltre prendere in esame le stazioni di ricarica, i sollevatori, le operazioni di attracco, i nastri trasportatori, i punti di trasferimento dei pallet, le porte automatiche, i rimorchi e le aree in cui la geometria dei veicoli subisce variazioni durante le operazioni di sollevamento o di svolta.

Applicazioni dei carrelli elevatori convenzionali

I sensori di sicurezza dei carrelli elevatori richiedono maggiore cautela, poiché un intervento di adeguamento può influire sulla visibilità, sull’altezza libera, sulla stabilità, sugli impianti elettrici, sul comportamento in funzionamento o sulla struttura omologata del veicolo.

Sotto OSHA 29 CFR 1910.178(a)(4), un cliente o un utente non deve apportare modifiche o integrazioni che incidano sulla capacità o sul funzionamento in sicurezza senza la previa autorizzazione scritta del produttore. È inoltre necessario aggiornare le relative indicazioni relative alla capacità, al funzionamento e alla manutenzione. (Agenzia per la sicurezza e la salute sul lavoro)

Quindi no, fissare una striscia di pressione generica sul contrappeso posteriore non costituisce automaticamente un adeguamento conforme del carrello elevatore.

L'installazione proposta deve essere esaminata dal produttore del carrello elevatore, da un team di integrazione qualificato e dal responsabile della sicurezza del datore di lavoro. È necessario documentare la compatibilità elettrica, la resistenza di fissaggio, l'esposizione ambientale, il comportamento del conducente, i requisiti di ispezione, l'indicazione dei guasti e l'effetto sulle condizioni di omologazione del carrello.

E la formazione degli operatori rimane comunque obbligatoria. L’OSHA richiede che gli operatori di carrelli industriali motorizzati ricevano istruzione formale, formazione pratica, valutazione sul posto di lavoro e valutazione periodica, con argomenti relativi al luogo di lavoro che includono il traffico pedonale, i corridoi stretti, la stabilità del carico e le condizioni del terreno. (Agenzia per la sicurezza e la salute sul lavoro)

Gli standard mettono in luce le affermazioni più inconsistenti sui prodotti

La norma di riferimento relativa ai sensori di sicurezza è ISO 13856-2:2013, che tratta i principi generali di progettazione e collaudo dei bordi sensibili alla pressione e delle barre sensibili alla pressione utilizzati come dispositivi di sicurezza. L’ISO precisa che l’edizione è stata rivista e confermata nel 2024. (ISO)

Ma leggete attentamente l'ambito di applicazione.

L'ISO afferma esplicitamente che il documento non stabilisce se un determinato sensore sia idoneo per una specifica applicazione, non definisce il livello di prestazione necessario per l'intero sistema di controllo relativo alla sicurezza e non configura l'area di rilevamento per il progettista.

In parole povere: la conformità di un componente alle norme non garantisce l'omologazione del veicolo.

I paraurti, le piastre, i cavi e i dispositivi simili sensibili alla pressione sono trattati separatamente nella norma ISO 13856-3:2013. La differenza è rilevante quando un AGV utilizza un paraurti ampio e deformabile anziché un profilo a bordo stretto. (ISO)

I carrelli industriali a guida autonoma rientrano nell'ambito di applicazione di ISO 3691-4:2023. La norma si applica agli AGV, agli AMR, ai carrelli automatizzati, ai trattori da galleria, ai carrelli di supporto e ad altri carrelli motorizzati progettati per funzionare in modo automatico. L’ISO riporta attualmente l’edizione del 2023 così come è stata pubblicata, mentre è in fase di elaborazione una bozza sostitutiva, la ISO/DIS 3691-4. (ISO)

Questo ultimo dettaglio è importante per gli OEM che progettano una piattaforma destinata a rimanere in produzione per diversi anni. Basarsi esclusivamente su una checklist obsoleta può comportare costosi interventi di riprogettazione nel momento in cui cambiano le specifiche dei clienti o i requisiti di conformità regionali.

Cosa emerge dal registro degli incidenti in merito alla protezione a più livelli

Uno dei modi migliori per comprendere il funzionamento di una misura di sicurezza è quello di analizzare gli incidenti che essa non sarebbe stata in grado di risolvere da sola.

Un’indagine condotta dall’Oregon FACE con il sostegno del NIOSH ha esaminato il decesso, avvenuto nel 2020, di un operatore di carrello elevatore che è stato colpito da un pallet di lattine di bibite del peso di circa 2.000 libbre. Il pallet è caduto da un'altezza di circa 20 piedi dopo che i pallet adiacenti erano stati rimossi. Il rapporto sottolineava inoltre che l’operatore stava lavorando in modo approssimativo 70 ore alla settimana in due lavori. (Centro per il controllo e la prevenzione delle malattie)

Nessun sensore di sicurezza avrebbe potuto correggere l'errore di inventario nel magazzino, la disposizione instabile dei pallet, il rischio di caduta del carico o l'esposizione alla fatica presenti in quel caso.

È proprio per questo che respingo la mentalità del “basta installare un altro sensore”. L’ingegneria della sicurezza deve affrontare alla radice la fonte di pericolo.

I sensori di sicurezza sono utili in situazioni di contatto controllato a bassa velocità e di intrappolamento. Non costituiscono tuttavia una soluzione per carichi instabili, velocità eccessiva, progettazione inadeguata delle scaffalature, percorsi pedonali non visibili, formazione insufficiente, sensori bypassati o freni difettosi.

Come scegliere i migliori bordi di sicurezza per i veicoli a guida automatica (AGV)

Non iniziare parlando della lunghezza del profilo o del prezzo.

Inizia dall'evento di contatto.

Definire il rischio

Documento:

• La persona o la parte del corpo a rischio
• La superficie del veicolo in movimento
• La probabile direzione di avvicinamento
• Altezza di contatto massima e minima
• Meccanismo di schiacciamento, frantumazione, taglio, urto o intrappolamento
• Velocità del veicolo nel punto di impatto
• Carico utile massimo e pendenza operativa
• Possibilità di movimento continuativo o secondario
• Condizioni di evacuazione e soccorso

Richiedi i dati dell'applicazione

Un fornitore o un integratore serio dovrebbe essere in grado di discutere dei seguenti argomenti:

• Lunghezza di rilevamento attiva
• Zone di meta inattive
• Forza di azionamento e metodo di prova
• Tempo di risposta
• Sovracorsa utilizzabile dopo la commutazione
• Deformazione massima ammissibile
• Comportamento di recupero
• Raggio di curvatura
• Durata meccanica
• Disposizione dei cavi e dei connettori
• Esposizione ad acqua, polvere, olio, liquido di raffreddamento e prodotti per la pulizia
• Temperatura di esercizio
• Metodo di monitoraggio dei guasti
• Compatibilità dei controllori di sicurezza
• Norme applicabili e documentazione di prova disponibile

“L'espressione ”di livello industriale” non è una specifica.

Convalida la fermata completa

Testare il veicolo nelle condizioni operative più sfavorevoli previste:

• Carico utile nominale totale
• Velocità massima consentita
• Condizioni di frenata a freddo e a caldo
• Pneumatici nuovi e usati
• Stato di carica bassa e alta della batteria
• Movimento rettilineo e rotazione
• Movimento in avanti e indietro
• Transizioni tra i livelli e pendenze consentite
• Ogni sezione del bordo di sicurezza
• Ciascuna modalità operativa
• Condizioni rilevanti in caso di guasto singolo

Misurare ripetutamente la distanza di arresto. Registrarla. Confrontarla con la compressione del bordo disponibile e con i limiti di forza di contatto ammissibili stabiliti dalla valutazione dei rischi.

Un dispositivo che non sia stato convalidato rispetto al movimento di arresto misurato non costituisce ancora una misura di sicurezza. Si tratta di un'ipotesi non verificata.

Domande frequenti

Cosa sono i bordi di sicurezza AGV?

I sensori di sicurezza AGV sono dispositivi di protezione sensibili alla pressione montati su superfici mobili esposte per rilevare il contatto con una persona o un oggetto e attivare un arresto di sicurezza, contribuendo a limitare la forza di intrappolamento o schiacciamento quando il rilevamento senza contatto, i controlli di percorso o la logica software non riescono a impedire l’impatto.

Sono comunemente utilizzati su strutture anteriori, posteriori, laterali, di forcella, di sollevamento e di trasferimento. La loro efficacia dipende dalla copertura attiva, dalla forza di attivazione, dalla corsa in eccesso, dalla distanza di arresto, dall’architettura del controller, dalla geometria di montaggio e dal monitoraggio dei guasti.

In che modo i sensori di sicurezza migliorano la sicurezza dei carrelli elevatori e degli AGV?

I sensori di sicurezza migliorano la sicurezza dei carrelli elevatori e degli AGV trasformando il contatto fisico con un bordo protetto in un comando di arresto, aggiungendo un controllo tecnico di ultima istanza in caso di urti a bassa velocità, schiacciamento o intrappolamento; tuttavia, non sostituiscono la separazione dei pedoni, la formazione degli operatori, i sensori di sicurezza, il controllo della velocità o le prestazioni di frenata verificate.

Per gli AGV, il dispositivo Edge può essere integrato nel controller di movimento di sicurezza. Per i carrelli elevatori convenzionali, qualsiasi intervento di adeguamento che incida sul funzionamento in sicurezza deve essere preventivamente approvato per iscritto dal costruttore del veicolo e convalidato nell’ambito del più ampio programma di gestione del traffico del datore di lavoro.

I bordi di sicurezza sensibili alla pressione sono migliori dei sistemi di sicurezza LiDAR?

I bordi di sicurezza sensibili alla pressione non sono migliori dei sistemi di sicurezza LiDAR; svolgono una funzione diversa, poiché il LiDAR è in grado di rilevare una persona prima del contatto, mentre un bordo reagisce solo dopo la compressione; pertanto, un AGV ben progettato utilizza normalmente un sistema di controlli a più livelli, anziché scegliere un dispositivo come sostituto universale dell’altro.

Il LiDAR garantisce la sicurezza in termini di distanza. I bordi di sicurezza proteggono il restante perimetro di contatto. La separazione fisica, gli attraversamenti controllati, i sistemi di allarme, la gestione della velocità e i freni verificati completano il sistema.

Quali sono i migliori sensori di sicurezza per gli AGV?

I migliori bordi di sicurezza per gli AGV sono dispositivi la cui lunghezza di rilevamento, forza di attivazione, sovracorsa, resistenza ambientale, monitoraggio dei guasti, architettura di uscita e geometria di montaggio sono stati convalidati in relazione alla velocità massima del veicolo, alla distanza di arresto misurata, alle condizioni di carico, alle prestazioni di sicurezza previste e ai punti di contatto prevedibili.

Il prodotto migliore dipende quindi dall’applicazione specifica. Un profilo di corsa breve può funzionare su un carrello a bassa velocità, ma risultare inadeguato su un veicolo pesantemente carico con una corsa di frenata più lunga. La scelta dovrebbe basarsi su una valutazione dei rischi documentata e su una prova di arresto dell’intero sistema.

Metti per iscritto la funzione di sicurezza prima che venga installata sul veicolo

Non acquistate i sensori di sicurezza AGV basandovi solo su una fotografia e sul valore nominale di tensione.

Preparare lo schema del veicolo, la posizione dei bordi, la velocità massima, il carico utile, i dati relativi allo spazio di frenata, l’interfaccia del controller, le condizioni ambientali, le modalità operative e le prestazioni di sicurezza richieste. Quindi confrontare i bordi sensibili alla pressione con soluzioni LiDAR per la sicurezza, protezione dell'accesso fisso e separazione fisica delle rotte.

Per una revisione specifica del progetto, invia tali dettagli tramite il pagina dei contatti del progetto sulla sicurezza delle macchine. Richiedete una proposta di integrazione che indichi la copertura attiva, l'architettura di output, la protezione ambientale, la compatibilità dei controller e i requisiti di convalida, non solo un preventivo del prodotto.