Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

https://iautomatyka.pl/wp-content/uploads/2023/01/11-1.jpg

Układy bezpieczeństwa w aplikacjach z robotem

autor: Bartek Wroc.

Nie trudno sobie wyobrazić, że aplikacje w których zostają wykorzystane roboty wymagają układów bezpieczeństwa. Dzięki nim można skutecznie chronić ludzi.

Normy

Jeśli układy bezpieczeństwa to normy, w których można znaleźć wytyczne dotyczące bezpiecznego projektowania instalacji, obliczanie odległości bezpiecznych itp.

  • ISO 13849 – bezpieczeństwo maszyn
  • ISO 10218-1 – bezpieczeństwo dla robotów
  • ISO10218-2- integracja robotów przemysłowych
  • ISO TS 15066 – roboty współpracujące
  • ISO 13857 – obliczenia odległości bezpiecznych

Analiza ryzyka

Analiza ryzyka pozwala na określenie jakie niebezpieczeństwo stwarza dana maszyna. Sama analiza jest bardzo skomplikowana. Dla ułatwienia można wykorzystać oprogramowanie znanych producentów sprzętu zabezpieczającego np. Sick – safeExpert.

Z pojęciem analizy ryzyka związana są dwa parametry:

  • PL – performance level
  • SIL – safety integrity level

Dzięki tym dwóm parametrom można określić jakie zabezpieczenia powinny być zastosowane, aby chronić zdrowie i życie ludzkie.

W praktyce jeśli robot jest zamknięty, zabudowany, gdzie operator nie ma kontaktu z ramieniem robota, to ryzyko zagrożeń jest dużo mniejsze niż aplikacja gdzie operator może mieć kontakt z ramieniem- np. profilowanie jakiś elementów. W pierwszym przypadku wystarczy wyłącznik bezpieczeństwa. W drugim przypadku to już wygrodzenie, kurtyny, skanery itd.

Zagrożenia jakie stwarza ramię robota to:

  • uderzenie prze robota
  • przytrzaśnięcie pomiędzy ramieniem a narzędziem
  • uwięzienie w celi

Zagrożenia w celi z robotem

  • zderzenie z robotem
  • przytrzaśnięcie pomiędzy chwytakiem a oprzyrządowaniem
  • przytrzaśnięcie pomiędzy częścią a oprzyrządowaniem
  • przytrzaśnięcie pomiędzy ramieniem a oprzyrządowaniem
  • przytrzaśnięci pomiędzy ramieniem a obudowa
  • zmiażdżenie palca przez chwytak

Aby poprawnie przeprowadzić analizę ryzyka należy posiadać odpowiednią wiedzę- szkolenie dotyczące tego zagadnienia może trwać 2 lub więcej dni.

Współpraca człowiek-robot

Istnieje kilka rodzajów współpracy człowieka i robota:

  1. Stałe wygrodzenie, odseparowanie robota, człowiek nie znajduje się w zasięgu pracy ramienia
  2. Stałe wygrodzenie, odseparowanie robota, ale człowiek wchodzi w obszar pracy (np. załadunek lub odbiór palet), zastosowanie kurtyn
  3. Człowiek wchodzi o obszar pracy regularnie (np. pobranie próbek), zastosowanie kurtyn i skanerów
  4. Brak wygrodzeń, robot i człowiek współpracują, robot zatrzymuje się w momencie kontaktu
  5. Brak wygrodzeń, robot i człowiek współpracują, kontakt dozwolony

Jeszcze do niedawna jedyną formą zabezpieczającą było mocne stałe wygrodzenie. Miało to zalety ponieważ taka forma zabezpieczenia jest najpewniejsza i daje obsłudze mimo wszystko poczucie bezpieczeństwa. Daje fizyczne odseparowanie, ale także zabezpiecza przed elementem (np. narzędziem), który może rzucić robot. Ma też swoje wady – często tego typu zabezpieczenie jest „obchodzone” przez obsługę- mostki na ryglach, zamknięcie osoby w celi i zazbrojenie układu bezpieczeństwa itd.

Wraz z rozwojem robotów, zostały wprowadzone inne rodzaje zabezpieczeń- najczęściej są to kurtyny i skanery.

Nie trzeba stosować stałych mocnych wygrodzeń- cela może być delikatniejsza lub też można zmniejszyć rozmiar samego wygrodzenia. Za tym idzie uzyskanie więcej miejsca, gdzie można postawić drugiego robota, dodatkowe stanowisko itd. Jak to w życiu bywa, miejsca na hali produkcyjnego zawsze jest za mało.

Dzięki kurtynom i skanerom można uzyskać więcej miejsca, ale nie zabezpieczają przed rzuceniem

oprzyrządowaniem lub elementem. Daje też mniejsze poczucie bezpieczeństwa. Coraz częściej też są stosowane roboty współpracujące – coboty, które mogą z definicji pracować razem z człowiekiem.

Jednocześnie skanery i kurtyny są trudniejsze do „obejścia”- tutaj wykonanie mostka już nie wystarczy.

 

Układy bezpieczeństwa robotów

Bezpieczna prędkość

Jeśli człowiek niebezpiecznie zbliży się do pracującego robota  i wejdzie do strefy „ostrzegawczej” to jego prędkość musi zostać zredukowana.

W praktyce wygląda to tak, że cela robota- zazwyczaj z braku miejsca- nie może być na tyle duża aby po przecięciu kurtyny np. przez wchodzącego człowieka, robot zdążył się bezpiecznie zatrzymać zgodnie z normami. Jednym ze sposobów w takim przypadku jest zastosowanie skanera, który będzie wykrywał człowieka lub przedmiot w danej odległości co musi spowodować zredukowanie prędkości pracy robota.

Przykładowo- ramię robota pracujące na pełnej prędkości nie jest w stanie bezpiecznie się zatrzymać jeśli człowiek wbiegnie do celi. Natomiast jeśli ustalimy strefę ostrzegawczą 2m od kurtyny i zredukujemy prędkość do 50% to wtedy normy bezpiecznego zatrzymania zostaną spełnione.

Bezpieczne zatrzymanie

Do wejść bezpiecznych robota można podłączyć elementy bezpieczeństwa- wyłączniki, skanery, kurtyny. Każde zadziałanie takiego elementu- np. przecięcie kurtyny powoduje natychmiastowe zatrzymanie ramienia.

Robot również może współpracować z sterownikiem PLC i wymieniać dane poprzez bezpieczne wejścia/wyjścia SAFETY lub komunikacja np. PROFIsafe

Strefy bezpieczne

W robocie można zdefiniować strefy, w których robot może się poruszać. Jeśli robot znajdzie się poza wyznaczoną strefą, nastąpi bezpieczne zatrzymanie robota. Strefy mogą być przełączane, można wyznaczyć kila obszarów dozwolonych, które mogą być aktywowane przez wejścia bezpieczne robota.

Sprawdzanie hamulców

Podczas normalnej pracy robota jego elementy mechaniczne się zużywają. Dotyczy to także hamulców, szczególnie jeśli wykonywane jest często bezpieczne zatrzymanie urządzenia na pełnej prędkości. Energia ramienia musi zostać gdzieś uwolniona itd. Jeśli hamulce będą na tyle zużyte, żeby zapewnić zatrzymanie w danym czasie, może nastąpić zatrzymanie robota. Może także nastąpić redukcja jego prędkości – urządzenie nie będzie pracować z pełną wydajnością. Dlatego roboty posiadają funkcje SAFE BRAKE TEST pozwalającą ocenić stan hamulców.

Referencing

Roboty mogą także posiadać funkcję referencingu – funkcja wykonywana okresowo, polegająca na dojeździe do danego punktu referencyjnego (czujnika) w dwóch konfiguracjach np. różnica na czwartej osi robota muszą się różnić o więcej niż 180 stopni. Brak poprawnie wykonanego referenscingu powoduje redukcję prędkości pracy urządzenia.

Wyznaczanie strefy bezpiecznej

Do wyznaczenia strefy bezpiecznej, należy wykorzystać ogólny wzór:

S=(K x T) +C

  • S- minimalna odległość w mm liczona od najbliższego miejsca zagrożenia do płaszczyzny wykrywania przez system bezpieczeństwa np. kurtyna bezpieczeństwa
  • K – mm/s – prędkość zbliżania się ciała lub jego części
  • C – mm – dodatkowa odległością, który wyraża wtargnięcie od obszaru niebezpiecznego przed wyzwoleniem funkcji urządzenia bezpieczeństwa

Dla celi z robotem i dodatkowym urządzaniem zabezpieczającym wzór należy uzupełnić o dodatkowe parametry

S=(K*(Tm+Ts))+ Zg + Zr+ C

  • K- prędkość zbliżania
  • Tm- czas zatrzymania robota
  • Ts- czas reakcji skanera
  • Zr- dystans wynikający z pomiaru promienia odbitego
  • C- dystans dodatkowy – zasięg ramienia człowieka

Roboty współpracujące

Te maszyny nie wymagają żadnych wygrodzeń, czy też szczególnych zabezpieczeń. W pobliżu pracy operatora może znajdować się przycisk

  • wyłączenia awaryjnego ESTOP
  • reset awarii/zazbrojenie układu bezpieczeństwa

Kontakt człowieka z robotem nie powoduje obrażeń człowieka. Istnieje bardzo dobre opracowanie:

https://cdn.sick.com/media/docs/5/45/345/Whitepaper_Safe_Robotics_pl_IM0086345.PDF

które zawiera podstawowe informacje na temat przepisów dotyczących robotów współpracujących.

Warto na pewno zapoznać się z następującymi dokumentami – Wymagania bezpieczeństwa dla robotów przemysłowych:

  • PN-EN ISO 10218-1:2011 – Część 1: Roboty
  • PN-EN ISO 10218-2:2011 – Część 2: System robotowy i integracja


Utworzono: / Kategoria: ,

Reklama

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!



PRZECZYTAJ RÓWNIEŻ



NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

Reklama



POLECANE FIRMY I PRODUKTY
  • Inteligentny chwytak równoległy SCHUNK EGI z certyfikowanym interfejsem PROFINET-IRT został zaprojektowany z myślą o rozmaitych wymagających zastosowaniach z zakresu przenoszenia w branży elektronicznej, farmaceutycznej i laboratoryjnej. Te...
  • ÖLFLEX® CLASSIC 110 – elastyczny przewód sterowniczy do różnych zastosowań, w płaszczu z PVC, aprobata VDE, odporność na oleje, 300/500 V, również do YSLY lub YY CPR: informacje pod adresem www.lapppolska.pl Certyfikat zgodności VDE z...
  • Nowe modułowe sterowniki programowalne PLC firmy Eaton umożliwiają producentom maszyn i systemów opracowywanie nowoczesnych koncepcji automatyki, zwłaszcza w połączeniu z systemem XN300 I/O i panelem dotykowym XV300. Modułowy sterownik zape...
  • Proficy Operations Hub produkcji GE Vernova (uprzednio GE Digital) jest wszechstronnym klientem webowym, agregującym i wizualizującym dane z różnych źródeł, dzięki czemu może stanowić jedno źródło wiarygodnej wiedzy o produkcji. Umożliwia b...
  • ITP14 to uniwersalny wyświetlacz procesowy do monitorowania i kontroli procesów przemysłowych. To urządzenie ma zwartą, znormalizowaną konstrukcję i pasuje do standardowego otworu montażowego ⌀22,5 mm na lampy sygnalizacyjne. Zapewnia to sz...
  • PR200 to uniwersalne i łatwe w obsłudze urządzenie zaprojektowane w plastikowej obudowie do montażu na szynie DIN jako alternatywa dla PLC. Przekaźnik jest dostępny w kilku wersjach dla napięcia stałego i przemiennego. Jest wyposażony w cyf...