Bez ogrodzenia, ale zgodnie: poruszanie się po normach ISO 10218-2 i OSHA w przypadku paletyzatora Cobota - Wiadomości

Główną zaletą nowoczesnego paletyzatora współpracującego jest jego otwarta{0}}konstrukcja zajmująca niewiele miejsca. W przeciwieństwie do tradycyjnych,-czteroosiowych robotów przemysłowych o dużej wytrzymałości, które wymagają metalowych ogrodzeń sięgających od podłogi-do-sufitu, blokujących bram ochronnych i kurtyn świetlnych, roboty współpracujące są sprzedawane jako urządzenia, które mogą współpracować z operatorami. Dla kierownika fabryki, który chce zoptymalizować układ piętra za-szybką linią do konwersji, usunięcie fizycznych klatek wydaje się łatwym sposobem na zaoszczędzenie miejsca, obniżenie kosztów instalacji i poprawę dostępności wózków widłowych.

Jednak ta pozbawiona ogrodzenia konfiguracja często staje się poważnym zagrożeniem dla zgodności podczas inspekcji fabrycznych.

Nieporozumienie polega na myleniu współpracującego ramienia robota z zgodnym systemem paletyzacji. Chociaż ramię cobota może być certyfikowane przez producenta jako bezpieczne od razu po wyjęciu z pudełka, w momencie zamocowania ciężkiego metalowego zacisku, podniesienia pakietu tektury falistej-o ostrych krawędziach i wymachiwania nim w powietrzu z dużą prędkością, cała konfiguracja staje się-zagrożeniem przemysłowym generującym duże ilości energii. Jeśli poruszający się pakiet uderzy pracownika, uderzenie może spowodować poważne obrażenia. Właśnie dlatego regionalni inspektorzy bezpieczeństwa działający zgodnie z dyrektywami OSHA lub europejskimi dyrektywami CE mogą i będą zamykać pozbawione ogrodzenia ogniwo paletyzujące, jeśli nie przejdzie ono formalnej oceny ryzyka.

Automatic Robotic Palletizer

Aby zrozumieć zgodność, należy przyjrzeć się praktycznej fizyce energii uderzenia. Zgodnie z międzynarodowymi ramami bezpieczeństwa robot może naprawdę współpracować tylko wtedy, gdy podczas nieoczekiwanej kolizji jego energia wytworzona pozostaje poniżej progów bólu i obrażeń ludzkiego ciała. To podejście operacyjne jest znane jako ograniczanie mocy i siły.

Całkowita energia kinetyczna poruszającego się robota zależy od dwóch-rzeczywistych zmiennych: łącznej masy systemu i jego prędkości operacyjnej. W środowisku pakowania masa jest stałą zmienną podyktowaną wymaganiami produkcyjnymi. Nie da się zmienić ciężaru wiązki tektury falistej, nie można też w łatwy sposób zmniejszyć ciężaru chwytaka ze stali konstrukcyjnej lub aluminium potrzebnego do jej zabezpieczenia. Dlatego jedyną zmienną, którą można zmienić, aby utrzymać energię uderzenia w bezpiecznych granicach, jest prędkość liniowa ramienia robota.

Aby zachować zgodność ze standardami współpracy bez żadnych barier fizycznych, paletyzator cobota musi często ograniczać się do małej prędkości liniowej, zwykle poniżej ćwierć metra na sekundę. Jeśli jednak wcześniejsza linia do składania, klejenia lub spinania wytwarza dwadzieścia-pięć wiązek na minutę, uruchomienie ramienia robota z tak niską prędkością spowoduje natychmiastowe zatorowanie. Materiał będzie cofał się wzdłuż przenośników, co ostatecznie spowoduje awaryjne zatrzymanie linii w składarce-sklejarce i poważnie obniży ogólną wydajność zakładu.

Aby utrzymać wysoką przepustowość, robot musi poruszać się szybko. Ale kiedy porusza się szybko, przestaje współpracować w ramach standardowych ograniczeń mocy i siły. Rozwiązanie tego paradoksu wymaga odejścia od stałych ograniczeń prędkości i przyjęcia dynamicznego monitorowania bezpieczeństwa.

Zbudowanie zgodnej z przepisami,-szybkiej i pozbawionej ogrodzenia komórki paletyzującej wymaga wdrożenia zaawansowanej strategii bezpieczeństwa znanej jako monitorowanie prędkości i separacji. Podejście to podlega dwóm podstawowym normom międzynarodowym, które audytorzy bezpieczeństwa wykorzystują do oceny hal produkcyjnych.

Norma ta określa wymagania bezpieczeństwa dotyczące integracji systemów i ogniw robotów przemysłowych. Nakazuje przeprowadzenie kompleksowej, udokumentowanej oceny ryzyka dla całej instalacji. Oznacza to, że nie można po prostu wskazać certyfikatu dołączonego do ramienia robota. Integrator lub właściciel instalacji musi ocenić ramię, chwytak, środowisko fizyczne i specyficzne cechy obsługiwanego produktu jako pojedynczy zintegrowany system.

Niniejsza specyfikacja techniczna zawiera szczegółowe, ilościowe wytyczne dotyczące operacji robotów współpracujących. Co najważniejsze, określa maksymalne dopuszczalne siły kontaktowe dla różnych obszarów ludzkiego ciała, dzieląc kontakt na dwie kategorie:

Kontakt przejściowy:Dynamiczne, krótkotrwałe-uderzenia, podczas których robot uderza pracownika, który może się oddalić. Energia jest pochłaniana chwilowo, a dopuszczalne progi siły są stosunkowo wysokie, ponieważ organizm ludzki może odskoczyć od uderzenia.
Quasi-Kontakt statyczny:Ryzyko zmiażdżenia lub zakleszczenia, gdy pracownik zostanie uwięziony pomiędzy poruszającym się robotem a nieruchomym obiektem, takim jak rama przenośnika, filar konstrukcyjny lub sama paleta. Ponieważ pracownik nie może się oddalić, dopuszczalne progi siły są wyjątkowo niskie, ponieważ ryzyko wyniszczających obrażeń zmiażdżeniowych jest wysokie.

Zgodnie z tymi wytycznymi można legalnie używać automatycznego robota paletyzującego z maksymalną prędkością przemysłową bez twardego ogrodzenia, pod warunkiem zainstalowania monitorowanego systemu bezpieczeństwa, który utrzymuje obliczoną odległość ochronną między robotem a pracownikami. Jeśli odległość ta zostanie naruszona, system musi automatycznie zwolnić lub zatrzymać się, zanim nastąpi jakikolwiek kontakt fizyczny, całkowicie zapobiegając zarówno przejściowym, jak i quasi{1}}przypadkom kontaktu.

Najskuteczniejszym sposobem zapewnienia zgodności z otwartą-podłogą przy jednoczesnym utrzymaniu dużej przepustowości jest zastosowanie przemysłowych laserowych skanerów bezpieczeństwa u podstawy komory paletyzującej. Skanery te wyświetlają na podłodze płaskie,-warstwowe pole monitorowania w podczerwieni, dzieląc otwartą przestrzeń wokół palety na odrębne strefy operacyjne.

Strefy te są mapowane bezpośrednio w sterowniku bezpieczeństwa robota przy użyciu specjalistycznych protokołów oprogramowania, które utrzymują redundancję-dwukanałową, aby zapobiec pojedynczemu punktowi awarii elektroniki. Komórka zarządza obecnością ludzi poprzez stopniowaną, zautomatyzowaną matrycę redukcji prędkości, która równoważy bezpieczeństwo

z ciągłością działania.

Strefa Monitorowania	Fizyczna odległość od robota	Stan operacyjny robota	Wpływ na linię upstream
Zielona Strefa(Wyczyść operację)	Większa niż 2,5 metra	Pełna prędkość przemysłowa:Ramię porusza się z maksymalną prędkością, aby dotrzymać kroku-szybkiej składarce-sklejarce.	Brak wpływu:Produkcja przebiega z maksymalną wydajnością.
Żółta strefa(Ostrzeżenie/spowolnienie)	Od 1,2 do 2,5 metra	Kontrolowane zwalnianie:Sterownik bezpieczeństwa wyzwala natychmiastowe-hamowanie, ograniczając prędkość robota do bezpiecznego limitu współpracy.	Tymczasowe buforowanie:Wiązki zaczynają się nieznacznie gromadzić na przenośniku doprowadzającym o zerowym-powrotnym-ciśnieniu.
Czerwona Strefa(Zagrożenie/Zatrzymanie)	Mniej niż 1,2 metra	Przystanek monitorowany kategorii 1:Zasilanie jest utrzymywane, ale ruch zostaje zatrzymany, co powoduje uruchomienie hamulca regeneracyjnego,-który-zatrzymuje się, zanim człowiek zdąży dosięgnąć ruchomych części.	Utrzymanie linii:Buforowanie nadrzędne zostaje w pełni aktywowane; jeśli czerwona strefa pozostanie zablokowana, składarka-w końcu się zatrzyma.

Dzięki zastosowaniu tego wielopoziomowego-podejścia komórka pozostaje w pełni zgodna z normą ISO 10218-2. Operatorzy mogą podejść do stacji palet, aby sprawdzić etykiety, sprawdzić linie kleju lub zrzucić puste podstawy palet bez wymuszania twardego, ręcznego zatrzymania awaryjnego, które wymaga długotrwałej procedury resetowania elektrycznego i powrotu do pozycji bazowej.

Aby zadowolić audytora bezpieczeństwa, nie można odgadnąć fizycznych granic żółtej i czerwonej strefy; należy je obliczyć na podstawie-standardowej formuły branżowej, która uwzględnia wiele rzeczywistych-czynników czasowych:

Ręka-Odbicie lub prędkość podejścia:Standardowa prędkość chodzenia człowieka określona przepisami bezpieczeństwa wynosi 1,6 metra na sekundę. Jeżeli operator pracuje lub osiąga szybko, może zaistnieć potrzeba skorygowania w górę tej wartości bazowej podczas oceny ryzyka.
Czas reakcji skanera:Wewnętrzne opóźnienie przetwarzania skanera laserowego, które reprezentuje czas potrzebny urządzeniu na wykrycie przeszkody i zmianę stanu wyjść bezpieczeństwa.
Czas reakcji sterownika bezpieczeństwa:Czas wymagany, aby wewnętrzny sterownik PLC bezpieczeństwa robota przetworzył sygnał zatrzymania ze skanera i wydał polecenie napędom silników odcięcie zasilania lub włączenie hamulców.
Całkowita droga zatrzymania robota:Fizyczna odległość, jaką pokonuje ramię robotaPowłączone są hamulce. Zależy to w dużej mierze od maksymalnej prędkości ramienia, masy chwytaka oraz tego, czy w momencie sygnału stop przenosi on pełną kartonową wiązkę.

Jeśli robot potrzebuje pół-sekundy, aby całkowicie się zatrzymać podczas przenoszenia ciężkiego ładunku z pełną prędkością, a elektronika bezpieczeństwa wprowadza niewielkie opóźnienie w przetwarzaniu, czerwona granica strefy musi znajdować się na tyle daleko, aby człowiek idący z normalną prędkością nie mógł pokonać tej luki, zanim robot całkowicie się zatrzyma.

Częstym błędem prowadzącym do niezaliczonej kontroli bezpieczeństwa jest skupienie się wyłącznie na ramieniu robota i ignorowanie konstrukcji narzędzia na końcu-ramiona-. Tradycyjne pneumatyczne chwytaki-z zaciskiem bocznym stosowane do układania wiązek tektury falistej w stosy są wyposażone w cylindry-wysokociśnieniowe, które generują znaczne siły zgniatające. Jeśli pracownik włoży rękę do celi bez ogrodzenia i zostanie złapany przez zaciski, może dojść do poważnych obrażeń, co stanowi krytyczne quasi-niebezpieczeństwo kontaktu statycznego.

Aby zachować zgodny, otwarty-układ podłogi, konstrukcja chwytaka musi uwzględniać określone funkcje bezpieczeństwa, które eliminują lub łagodzą te mechaniczne punkty ucisku.

Obudowa chwytaka musi być całkowicie wolna od ostrych narożników, odsłoniętych gwintów śrub i krawędzi płyt przypominających-noże. Wszystkie zewnętrzne płyty aluminiowe lub stalowe powinny mieć narożniki o dużym promieniu. Ponadto czołowe powierzchnie uderzeniowe powinny być wyposażone w miękkie,-pochłaniające energię zderzaki z pianki poliuretanowej lub-wrażliwe na nacisk listwy bezpieczeństwa. Jeśli te krawędzie bezpieczeństwa zostaną lekko ściśnięte, wysyłają natychmiastowy sygnał przerwania do sterownika robota, wstrzymując cały ruch, zanim siły niszczące będą mogły zgromadzić się na ludzkiej kończynie.

Jeśli w Twojej celi zamiast zacisków mechanicznych stosuje się pobieranie oparte na-podciśnieniu, narzędzie powinno zintegrować niezależne,-kanałowe czujniki podciśnienia. Głównym zagrożeniem podczas paletyzacji bez ogrodzenia jest ryzyko, że produkt uwolni się w-powietrzu podczas-fazy zamachu z dużą prędkością, zamieniając ciężki pakiet w niebezpieczny pocisk.

Układ kontroli podciśnienia musi być wyposażony w zintegrowane zawory zwrotne, które utrzymują ciśnienie utrzymujące nawet w przypadku nagłej utraty fabrycznego sprężonego powietrza. Ponadto, jeśli czujniki wykryją spadek wydajności podciśnienia poniżej bezpiecznego progu roboczego, robot musi natychmiast przejść w tryb ograniczonej prędkości i wykonać ścieżkę opadania kontrolowaną na małej-wysokości, aby bezpiecznie zaparkować niestabilny ładunek, zapobiegając jego wyrzuceniu poza obszar monitorowanego skanera.

Wszystkie odsłonięte połączenia, mechanizmy nożycowe, pneumatyczne pręty cylindrów i mechaniczne przeguby chwytaka muszą być fizycznie odizolowane. Osiąga się to poprzez zainstalowanie elastycznych mieszków ochronnych, opasek neoprenowych lub przezroczystych osłon poliwęglanowych nad ruchomymi mechanizmami. Celem jest fizyczne uniemożliwienie wciągnięcia palców operatora w mechaniczną pułapkę podczas sekwencji mocowania lub uruchamiania narzędzia.

Cela robota bez klatki jest zgodna tylko w takim stopniu, jak jej dokumentacja. Kiedy inspektor OSHA lub wewnętrzny audytor bezpieczeństwa firmy dokona przeglądu Twojego zakładu, nie będą usatysfakcjonowani ustnymi zapewnieniami ani prostą demonstracją skanerów laserowych. Poproszą o zapoznanie się z formalnym uzasadnieniem bezpieczeństwa systemu. Aby mieć pewność, że Twój obiekt przejdzie bez kar i przestojów operacyjnych, Twój zespół integracyjny musi zapewnić kompletny, zweryfikowany pakiet zgodności.

Ten dokument to kompleksowy arkusz kalkulacyjny lub raport, który stanowi podstawę przestrzegania zasad bezpieczeństwa. Musi systematycznie sporządzać listę wszystkich potencjalnych zagrożeń zidentyfikowanych w komórce podczas wszystkich faz działania,-w tym normalnej produkcji, usuwania zacięć, uczenia nowych wzorców i wykonywania rutynowych prac konserwacyjnych.

Przykładowy wpis w zgodnej ocenie ryzyka ma ustrukturyzowaną sekwencję:

Zidentyfikowane zagrożenie:Uwięzienie lub zmiażdżenie operatora pomiędzy ramieniem robota a betonową kolumną budynku konstrukcyjnego podczas operacji wymiany palet.
Początkowy poziom ryzyka:Wysoka, ze względu na możliwość poważnych obrażeń zmiażdżeniowych i otwarty charakter komórki.
Strategia łagodzenia:Wdrożenie zdefiniowanych programowo-ograniczeń bezpieczeństwa w sterowniku robota, które fizycznie ograniczają zakres przegubu ramienia, uniemożliwiając mechanicznie przedostanie się ramienia do wolnej przestrzeni w pobliżu kolumny.
Poziom ryzyka rezydualnego:Niskie, ponieważ zagrożenie zostało zaprojektowane poza systemem za pomocą certyfikowanego oprogramowania zabezpieczającego.

Inspektorzy ds. bezpieczeństwa często będą wymagać fizycznego dowodu potwierdzającego, że obliczone odległości bezpieczeństwa odpowiadają-rzeczywistym parametrom. Ta weryfikacja jest wykonywana

przy użyciu specjalistycznego instrumentu-firmy trzeciej zwanego licznikiem czasu-zatrzymania.

Podczas walidacji robot pracuje ze 100% prędkością operacyjną i maksymalnym obciążeniem znamionowym. Inżynier testujący używa miernika do uruchomienia zatrzymania bezpieczeństwa, jednocześnie mierząc dokładny ułamek sekundy i dokładny przesuw w milimetrach wymagany przez robota do osiągnięcia ruchu zerowego. Te dzienniki testów fizycznych należy wydrukować, podpisać i dołączyć do akt bezpieczeństwa, potwierdzając, że granice skanera laserowego są prawidłowo ustawione w stosunku do prędkości zbliżania się człowieka.

W przypadku systemów, które opierają się na ograniczeniu mocy i siły w niektórych strefach, należy zastosować specjalistyczne-urządzenia do pomiaru udaru w celu sprawdzenia zgodności z normą ISO/TS 15066. Urządzenia te wykorzystują skalibrowane sprężyny i elektroniczne przetworniki siły zaprojektowane tak, aby naśladować-bioelastyczność ludzkiego ciała i kości.

Narzędzie testujące umieszcza się na torze robota, a robotowi wydaje się polecenie celowego zderzenia się z nim przy wyznaczonej prędkości roboczej. Urządzenie rejestruje zarówno szczytową siłę uderzenia, jak i ciągłą siłę zgniatania. Jeżeli zarejestrowane wartości spadną poniżej maksymalnych progów Newtona ustalonych dla kontaktu z tkankami ludzkimi, system zostanie zweryfikowany jako bezpieczny do pracy bez ogrodzenia w tej określonej strefie.

Ostatnim elementem utrzymania zgodnej z wymaganiami, pozbawionej ogrodzenia komórki paletyzującej jest element ludzki. Ponieważ nie ma żadnych fizycznych bram do odblokowania, operatorzy mogą łatwo rozwinąć fałszywe poczucie bezpieczeństwa wokół robota współpracującego, zapominając, że jest to element ciężkiej maszyny przemysłowej. Solidna strategia zgodności musi obejmować ciągłe szkolenia operacyjne i wyraźne wskazówki wizualne na hali produkcyjnej.

Podczas gdy skanery laserowe tworzą niewidzialne pola bezpieczeństwa, operatorzy potrzebują wyraźnych wskaźników wizualnych, aby zrozumieć, gdzie kończą się strefy bezpieczne, a zaczynają strefy niebezpieczne. Fizyczna podłoga wokół paletyzatora cobota powinna być pomalowana lub oklejona taśmą tak, aby pasowała do wewnętrznej matrycy stref skanera.

Jasnożółte kreskowanie powinno wyraźnie określać strefę ostrzegawczą, w której robot zwolni, a ciągłe czerwone obramowania powinny wyznaczać wewnętrzną granicę, w której robot wykona twarde zatrzymanie. Umożliwia to kierowcom wózków widłowych i pracownikom obsługi podłóg poruszanie się po celi bez powodowania przypadkowych spowolnień produkcji.

Operatorzy muszą zostać przeszkoleni w zakresie prawidłowego wchodzenia i wychodzenia z celi w przypadku rutynowych zadań, takich jak nakładanie etykiet, kontrola jakości lub usuwanie zdeformowanej paczki tektury. Zamiast po prostu wchodzić w pole skanera i ślepo polegać na automatycznych spowolnieniach lasera, najlepsze praktyki nakazują korzystanie z funkcji kontrolowanej pauzy na lokalnym panelu operatora. Dzięki temu robot zatrzymuje się w kontrolowany sposób w wyznaczonej pozycji wyjściowej, umożliwiając pracownikowi wykonanie zadania przy zerowym ryzyku nieoczekiwanego ruchu, chroniąc zarówno pracownika, jak i mechaniczną integralność sprzętu.

Zrównoważenie wysokiej-szybkości produkcji z elastycznością-otwartej hali jest całkowicie osiągalne, ale wymaga wyjścia poza standardowe-nie-szablonowe-ustawienia fabryczne. Projektując swoją celę wokół stref dynamicznego skanowania laserowego, wybierając zgodną mechanikę chwytaka, utrzymując przejrzystą dokumentację inżynierską i odpowiednio szkoląc personel, możesz zmaksymalizować wydajność swojego zakładu, zapewniając jednocześnie pełną zgodność obiektu z nowoczesnymi międzynarodowymi standardami bezpieczeństwa.

Potrzebujesz pomocy w wyborzetakielunekht Robotyczny paletyzator dla Ciebie? WspółnieSkontaktuj się z naszym zespołem, aby uzyskać bezpłatną konsultację w oparciu o wymagania dotyczące rozmiaru papieru i wielkości produkcji.