Ecco come si costruisce una cella robotizzata collaborativa

Dettagli: Rilasciato: 29.12.2023; Ultimo aggiornamento: 10.01.2024; Hits: 4864

Lavoro umano e robot Insieme senza recinzione protettiva, entrambi possono sfruttare appieno i loro vantaggi. Sono stati creati i prerequisiti normativi per la loro cooperazione sicura. In molte aziende ci sono già celle robotiche collaborative in uso. Ma che dire di questo? Progettazione e costruzione di tali celle robotiche? Questo post di Schmersal ti mostra la strada.

contenuto

Robot dietro la recinzione protettiva
Cooperazione diretta tra robot e esseri umani
Il percorso verso un sistema di lavoro collaborativo secondo ISO/TS 15066
- Requisiti per il funzionamento collaborativo
- Opportunità per progettare un business collaborativo

Robot dietro la recinzione protettiva

Per decenni è stato così nella produzione automatizzata regola fondamentale di ferro: Le aree di lavoro delle persone e robot devono essere rigorosamente separati. In pratica ciò significa che il robot svolge il suo lavoro dietro una recinzione protettiva mentre l’uomo si muove liberamente. Ma significava anche che i due non potevano davvero lavorare insieme.

Tuttavia, da molti anni si cerca di garantire una collaborazione diretta sicura e conforme agli standard umano e robot abilitare. Anche il Gruppo Schmersal è coinvolto nella realizzazione da oltre vent'anni. Con il controllo robot sicuro “Safety Controller”, l'azienda ne ha uno controllo di sicurezza sviluppato che limita e monitora l'area di lavoro del robot. Ciò crea un presupposto importante per una vera collaborazione senza barriere protettive che dividono.

Cooperazione diretta tra robot e esseri umani

Anche oggi lo faranno Cobots I suddetti robot collaborativi sono utilizzati in molti campi e aziende. Ciò di solito si traduce in una divisione del lavoro in cui entrambe le parti possono sfruttare i propri vantaggi. Il cobot contribuisce con la sua forza, ripetibilità e assenza di fatica; gli esseri umani completano queste caratteristiche con intelligenza, percezione, esperienza e capacità di risoluzione dei problemi.

La combinazione di queste competenze può aumentare significativamente la flessibilità nel processo di assemblaggio o produzione. Nell'era dell'Industria 4.0 vengono prodotte sempre più piccole serie oppure vengono fabbricati prodotti diversi su un'unica linea.

Celle robotiche collaborative e il loro alto valore di utilità

Viene fatta una distinzione tra cobot più piccoli, che vengono integrati nella produzione o nell’assemblaggio senza recinzione protettiva, e celle robotiche collaborative, che robot più grandi e gli operatori lavorano insieme in un'area separata e delimitata da dispositivi di protezione. Qui verrà preso in considerazione il secondo caso.

Una cella del genere ha bisogno di una recinzione protettiva Porte protettive così come l'alimentazione di opzioni dentro e fuori l'area pericolosa. Un esempio sono i sistemi di trasporto o le stazioni di trasferimento dei prodotti da lavorare. La cella, invece, non necessita di alcuna separazione fisica o sicurezza tra la zona umana e quella di lavoro umano robot di più.

Piuttosto, entrambi lavorano in un sistema di lavoro come parte del intelligente fabbrica insieme. Poiché questa cooperazione è vantaggiosa, ce ne sono molti Produttore di cobot e almeno altrettanti integratori di sistema i cui sistemi producono lotti di piccole dimensioni in modo altamente produttivo grazie ai cobot.

Principi chiari per la collaborazione tra robot

Molte aziende manifatturiere in un’ampia varietà di settori si chiedono cosa devono considerare quando progettano e gestiscono tali celle robotiche con la collaborazione uomo-robot.

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Per questo nuovo tipo di collaborazione fondamenti normativi creato. Lo scopo di questi è utilizzare il robot Dispositivi di sicurezza dotare le persone degli strumenti per proteggersi. È così che il robot è diventato un cobot. Come in generale nel sicurezza delle macchine oppure nell’ambito della Direttiva Macchine, la piramide di norme con norme armonizzate di Tipo A, Tipo B e Tipo C si applica anche ai robot collaborativi.

La piramide generale delle norme

Come Norme di tipo A è la norma di sicurezza di base EN ISO 12100 (valutazione del rischio). Gli standard di tipo B1 diventano un po’ più specifici. Si occupano di aspetti particolari della sicurezza. Esempi sono la nota EN ISO 138349 per le parti dei controlli legate alla sicurezza e la EN ISO 11161 per i sistemi di produzione integrati. Le norme di tipo B2 forniscono specifiche per i singoli tipi di dispositivi di sicurezza come i dispositivi di arresto di emergenza (EN 13850).

Esistono diversi standard tecnici specifici per la robotica Standard di tipo C. Ciò comprende:

EN ISO 10218: Robot industriali – Requisiti di sicurezza, suddivisi in Parte 1 (Robot) e Parte 2 (Sistemi robot e integrazione). Qui vengono definiti i requisiti di sicurezza per le celle robotizzate.
EN ISO 11161: Sicurezza delle macchine - Sistemi di produzione integrati - Requisiti essenziali
ISO/TS 15066: Robot e dispositivi robotici – robot collaborativi

Tuttavia, quest'ultima norma non è armonizzata, il che significa che non è elencata nell'LMR.

Inoltre è disponibile la serie di norme EN ISO 10218 poco prima del rilascio di una versione rivista. D'ora in poi la seconda parte della serie di norme conterrà i requisiti della norma ISO/TS 15066, in modo che i requisiti per i sistemi di collaborazione uomo-robot possano presto essere completamente ripresi dalla EN ISO 10218-2.

Oltre agli standard, ci sono altri documenti utili sull’argomento sicurezza delle macchine nei robot collaborativi. Ad esempio, l'informazione DGUV 209-074 "Sistemi robotici collaborativi" comprendente una lista di controllo, un documento di sintesi della VDMA "Sicurezza nella collaborazione uomo-robot" e diversi utili libri bianchi del TÜV Austria trattano il tema della robotica.

Il percorso verso un sistema di lavoro collaborativo secondo ISO/TS 15066

La norma EN ISO 10218 lo definisce camere, di cui si deve tenere conto nella progettazione delle misure di sicurezza delle celle robotizzate. Colpisce lo spazio massimo, lo spazio di lavoro ristretto, lo spazio operativo e l'area protetta dei robot collaborativi.

Inoltre, i robot collaborativi ne hanno uno Spazio di collaborazione, descritto nelle norme EN ISO 10218-1 e ISO/TS 15066. Gli esseri umani e i robot possono trovarsi al suo interno e svolgere compiti contemporaneamente. La modalità operativa corrispondente è denominata “operazione collaborativa”.

Ciò si traduce anche nella progettazione dei dispositivi di protezione dei robot collaboranti o nel modo sicuro per farlo COBOT un Piramide di tre:

Costruzione/selezione del robot secondo ISO 10218-1 (produttore del robot)
Progettazione della cella robotizzata secondo ISO 10218-2 e se necessario anche ISO 11161 (integratore)
Considerazione della norma ISO/-TS 15066 per il funzionamento collaborativo (integratore).

Requisiti per il funzionamento collaborativo

Quali sono i requisiti specifici per Progettazione e pianificazione una cella robotizzata come “sistema di lavoro collaborativo” secondo ISO/-TS 15066? Una volta definito il layout della cella, il progettista dovrà determinare i pericoli ed effettuare una valutazione dei rischi. Ciò si traduce nelle misure necessarie per ridurre il rischio. Le misure consentite per un sistema di lavoro collaborativo sono descritte nella norma ISO/-TS 15066 e ivi definite con i requisiti corrispondenti.

Progettazione del layout della cella robotizzata

Il design del layout è a Processo fondamentale nella riduzione del rischio nelle celle robotiche collaborative. Nella planimetria il progettista specifica i suddetti locali, compresa la sala di collaborazione, nonché gli accessi alle zone pericolose. L'ergonomia dovrebbe essere presa in considerazione interfaccia uomo-macchina deve essere preso in considerazione e, se necessario, lo spazio aggiuntivo per seguire i movimenti del robot, ad es. B. è necessario dopo l'attivazione del dispositivo di arresto di emergenza.

Tenere conto dei rischi particolari

Anche i progettisti e gli ingegneri della sicurezza devono avere qualcosa di speciale potenziale pericolo da robot e includerli nella valutazione del rischio. Non per niente in passato le aree di lavoro degli esseri umani e dei robot dovevano essere rigorosamente separate. In questo contesto sono utili gli elenchi dei pericoli nell’appendice A delle norme EN ISO 10218-1 ed EN ISO 10218-2, che affrontano specificamente i pericoli dei robot e quelli presenti nelle celle robotiche.

Il potenziale pericolo consiste, tra l'altro, in un robot che si muove con alta energia si muove a lungo raggio e il suo percorso di viaggio è difficile da prevedere. È inoltre prevedibile che diversi robot lavoreranno in una sala operatoria comune. Lo spazio di collaborazione deve quindi essere chiaramente definito. Ogni operatore in questa stanza o nell'area di lavoro del robot deve avere il proprio elemento di controllo. È anche sicuro da usare Software prescritto per la limitazione degli assi e dello spazio. Questo di solito viene fornito dal produttore del robot.

Opportunità per progettare un business collaborativo

* ISO / TS si concentra su quattro possibilità di collaborazione tra operatore e robot. Questi includono:

Guida manuale del robot (movimento del braccio robotico dalla forza umana)
Monitoraggio della velocità e della distanza (riduzione della velocità attraverso la distanza)
Arresto monitorato di sicurezza (categoria di arresto 2, riavvio quando si lascia la sala di collaborazione)
Limitazione delle prestazioni e delle forze (riduzione del rischio attraverso forze ridotte).

Quasi tutti questi metodi richiedono Tecnologia di controllo, pertanto è necessario valutare ulteriori caratteristiche di sicurezza.

Limitazione di potenza e forza nella collaborazione uomo-robot

Il pericolo principale quando uomini e robot lavorano insieme è questo contatto accidentale da entrambi. Quando si limita la potenza e la forza, le conseguenze di tale contatto dovrebbero quindi essere ridotte al minimo. Se è probabile che avvenga un contatto nella stanza di collaborazione, è necessario tenere conto dei limiti di esposizione basati sulle singole parti del corpo.

Ciò può essere implementato attraverso misure di sicurezza sul lavoro passive come l'imbottitura in schiuma, un'area di contatto più ampia o la limitazione delle masse in movimento. Il progettista può anche prevenire attivamente questo fenomeno utilizzando la tecnologia di controllo limitando la forza o la coppia sensori integrato, che rileva l'operatore.

Monitoraggio sicuro dei cobot

Quando le celle robotiche vengono utilizzate in modo collaborativo, devono essere implementate diverse funzioni di sicurezza. A seconda dell'operazione collaborante, della forza, della coppia, della velocità o della posizione del Asse del robot monitorati in modo rilevante per la sicurezza. Di solito fanno parte dell'attrezzatura di sicurezza anche un selettore della modalità operativa e un interruttore di abilitazione. I prodotti e le soluzioni di sistema rilevanti sono forniti da aziende collaudate Portafoglio Schmersal disponibili.

Dopo la progettazione: verifica e validazione

Secondo la norma ISO/TS 15066, il risultato della progettazione di una cella robotizzata collaborativa deve essere infine verificato e validato. A causa dell’elevato potenziale di rischio nella robotica, questo passaggio è essenziale per confermare finalmente la sicurezza e ottenere la conformità alla Direttiva Macchine. I servizi di Schmersal forniscono supporto in questa e nelle fasi di lavoro a monte come la valutazione della conformità, la valutazione del rischio, la misurazione della forza e della pressione tec.nicum gli utenti. I consulenti per la sicurezza dispongono delle competenze necessarie e di un elevato livello di esperienza nel settore in un'ampia varietà di settori automazione industriale.