Så bygger du en kollaborativ robotcell

PRODUKTENTWICKLUNG

Detaljer: Släppt: 29.12.2023; Senast uppdaterad: 10.01.2024; Träffar: 4870

Arbeta mänskliga och robot Tillsammans utan skyddsstängsel kan båda utnyttja sina fördelar fullt ut. Normativa förutsättningar har skapats för deras säkra samarbete. I många företag finns det redan kollaborativa robotceller i användning. Men hur är det med det? planering och byggande av sådana robotceller? Detta inlägg av Schmersal visar dig vägen.

innehåll

Robot bakom skyddsstängslet
Direkt samarbete mellan robotar och människor
Vägen till ett samarbetssystem enligt ISO/TS 15066
- Krav på samverkan
- Möjligheter att designa ett samarbetsföretag

Robot bakom skyddsstängslet

I decennier var ett fallet inom automatiserad tillverkning järn grundregel: Arbetsområdena för människor och robot måste vara strikt åtskilda. I praktiken innebär det att roboten gör sitt arbete bakom ett skyddande staket medan människan rör sig fritt. Men det gjorde också att de två inte riktigt kunde samarbeta.

Men under många år har det gjorts ansträngningar för att säkerställa ett säkert och standardmässigt direkt samarbete människa och robot att möjliggöra. Schmersal-gruppen har också varit och har varit involverad i implementeringen i mer än tjugo år. Med den säkra robotkontrollen "Safety Controller" har företaget en Säkerhetskontroll utvecklat som begränsar och övervakar robotens arbetsområde. Detta skapar en viktig förutsättning för verklig samverkan utan ett delande skyddsstängsel.

Direkt samarbete mellan robotar och människor

Idag gör de det också cobots De tidigare nämnda samarbetsrobotarna används inom många områden och företag. Detta resulterar vanligtvis i en arbetsfördelning där båda parter kan utnyttja sina fördelar. Coboten bidrar med sin styrka, repeterbarhet och frihet från trötthet; människor kompletterar dessa egenskaper med intelligens, perception, erfarenhet och problemlösningsförmåga.

Kombinationen av dessa färdigheter kan avsevärt öka flexibiliteten i monterings- eller produktionsprocessen. I en tid av Industri 4.0 produceras allt oftare små serier eller tillverkas olika produkter på en linje.

Samverkande robotceller och deras höga bruksvärde

Man skiljer på mindre cobots, som integreras i produktion eller montering utan skyddsstängsel, och kollaborativa robotceller, som större robotar och operatörer arbetar tillsammans i ett område avskilt och avgränsat av skyddsanordningar. Det andra fallet kommer att behandlas här.

En sådan cell behöver ett skyddande staket Skyddsdörrar samt matningsmöjligheter in och ut ur riskområdet. Ett exempel är transportsystem eller överföringsstationer för de produkter som ska bearbetas. Cellen, å andra sidan, kräver ingen fysisk separation eller säkerhet mellan mänskliga och mänskliga arbetsområden robot mer.

Snarare arbetar båda i ett arbetssystem som en del av Smart Factory tillsammans. Eftersom detta samarbete är fördelaktigt finns det många Cobot tillverkare och minst lika många systemintegratörer vars system producerar mindre batchstorlekar på ett högproduktivt sätt tack vare cobots.

Tydliga principer för samverkan mellan robotar

Många tillverkningsföretag inom en mängd olika branscher undrar vad de behöver tänka på när de designar och driver sådana robotceller med människa-robotsamarbete.

Eventtips: Seminarier om robotik

För denna nya typ av samarbete normativa grunder skapas. Syftet med dessa är att använda roboten Säkerhetsanordningar att utrusta människor att skydda sig själva. Så här blev roboten en cobot. Som i allmänhet i maskinsäkerhet eller inom ramen för maskindirektivet gäller pyramiden av standarder med harmoniserade typ A-, typ B- och typ C-standarder även för kollaborativa robotar.

Den allmänna normpyramiden

Som Typ A-standarder är den grundläggande säkerhetsstandarden EN ISO 12100 (riskbedömning). Typ B1-standarderna blir lite mer specifika. De behandlar speciella säkerhetsaspekter. Exempel är den välkända EN ISO 138349 för säkerhetsrelaterade delar av kontroller och EN ISO 11161 för integrerade tillverkningssystem. Typ B2-standarderna tillhandahåller specifikationer för individuella typer av säkerhetsanordningar såsom nödstoppsanordningar (EN 13850).

Det finns flera tekniska standarder specifikt för robotik Typ C standarder. Detta inkluderar:

EN ISO 10218: industrirobotar – Säkerhetskrav, uppdelade i del 1 (Robotar) och Del 2 (Robotsystem och integration). Säkerhetskrav för robotceller definieras här.
EN ISO 11161: Maskinsäkerhet - Integrerade tillverkningssystem - Väsentliga krav
ISO/TS 15066: Robotar och robotenheter – kollaborativa robotar

Den senare standarden är dock inte harmoniserad, vilket innebär att den inte är listad under MRL.

Dessutom finns serien av standarder tillgängliga EN ISO 10218 strax innan släppet av en reviderad version. Från och med nu kommer del två av serien av standarder att innehålla kraven i ISO/TS 15066, så att kraven på system för människa-robotsamverkan snart helt kan hämtas från EN ISO 10218-2.

Utöver standarderna finns det andra användbara dokument om ämnet maskinsäkerhet i kollaborativa robotar. Till exempel, DGUV-information 209-074 "Collaborating robot systems" inklusive en checklista samt ett VDMA-positionsdokument "Safety in human-robot collaboration" och flera användbara vitböcker från TÜV Österrike behandlar robotteknikämnet.

Vägen till ett samarbetssystem enligt ISO/TS 15066

EN ISO 10218 definierar detta Räume, vilket måste beaktas vid utformning av säkerhetsåtgärder för robotceller. Det påverkar det maximala utrymmet, det begränsade arbetsutrymmet, arbetsutrymmet och det skyddade området för kollaborativa robotar.

Dessutom har kollaborativa robotar en Samarbetsrum, som beskrivs i EN ISO 10218-1 och ISO/TS 15066. Människor och robotar kan vara i den samtidigt och utföra uppgifter. Motsvarande driftläge kallas "samarbete".

Detta resulterar också i utformningen av skyddsanordningarna för samverkande robotar eller på den säkra vägen till cobot eine Pyramid av tre:

Konstruktion/val av roboten enligt ISO 10218-1 (robottillverkare)
Design av robotcellen enligt ISO 10218-2 och vid behov även ISO 11161 (integrator)
Övervägande av ISO/-TS 15066 för samverkan (integrator).

Krav på samverkan

Vilka är de specifika kraven för Design och planering en robotcell som ett ”samarbetssystem” enligt ISO/-TS 15066? När cellens layout har definierats bör konstruktören fastställa farorna och utföra en riskbedömning. Detta resulterar i nödvändiga åtgärder för att minska risken. De åtgärder som är tillåtna för ett samverkanssystem beskrivs i ISO/-TS 15066 och definieras där med motsvarande krav.

Designa layouten av robotcellen

Utformningen av layouten är en Kärnprocess i riskminskning i kollaborativa robotceller. I planlösningen specificerar konstruktören de ovan nämnda rummen inklusive samverkansrummet samt tillgången till riskområdena. Ergonomin bör beaktas Människa-maskingränssnitt måste beaktas och vid behov det extra utrymmet för att spåra robotens rörelser, t.ex. B. krävs efter att nödstoppsanordningen har aktiverats.

Ta hänsyn till speciella risker

Designers och säkerhetsingenjörer måste också ha något speciellt potentiell fara av robotar och ta med dem i riskbedömningen. Det var inte utan anledning som arbetsområdena för människor och robotar tidigare måste vara strikt åtskilda. Farolistorna i bilaga A till EN ISO 10218-1 och EN ISO 10218-2, som specifikt tar upp farorna med robotar och de i robotceller, är till hjälp i detta sammanhang.

Den potentiella faran består bland annat av att en robot rör sig med hög energi rör sig på långt avstånd och dess färdväg är svår att förutsäga. Det är också att förvänta sig att flera robotar kommer att arbeta i en gemensam operationssal. Samarbetsutrymmet måste därför vara tydligt definierat. Varje operatör i detta rum eller i robotens arbetsområde måste ha sitt eget kontrollelement. Det är också säkert att använda Mjukvara föreskrivs för axel- och utrymmesbegränsning. Detta tillhandahålls vanligtvis av robottillverkaren.

Möjligheter att designa ett samarbetsföretag

den ISO/TS fokuserar på fyra möjligheter för samverkan mellan operatör och robot. Dessa inkluderar:

Handledning av roboten (rörelse av Robotarm av mänsklig kraft)
Hastighets- och avståndsövervakning (minska hastighet genom avstånd)
Säkerhetsklassat övervakat stopp (stopp kategori 2, omstart när du lämnar samarbetsrummet)
Prestanda och kraftbegränsning (riskminskning genom minskade krafter).

Nästan alla dessa metoder kräver Control Technology, så ytterligare säkerhetsfunktioner måste utvärderas.

Kraft- och kraftbegränsning i samarbete mellan människa och robot

Den största faran när människor och robotar arbetar tillsammans är detta oavsiktlig kontakt från båda. Vid begränsning av kraft och kraft bör därför konsekvenserna av sådan kontakt minimeras. Om kontakt sannolikt uppstår i samverkansrummet ska exponeringsgränserna baserade på enskilda kroppsdelar beaktas.

Detta kan implementeras genom passiva arbetsskyddsåtgärder som skumstoppning, en större kontaktyta eller begränsning av de rörliga massorna. Konstruktören kan också aktivt förhindra detta med hjälp av styrteknik genom att begränsa kraft eller vridmoment sensorer integrerad, som känner av operatören.

Säker övervakning av cobotarna

När robotceller drivs tillsammans måste olika säkerhetsfunktioner implementeras. Beroende på samverkande drift, kraft, vridmoment, hastighet eller position Robotaxel övervakas på ett säkerhetsrelaterat sätt. En driftlägesväljare och aktiveringsbrytare är vanligtvis också en del av den säkerhetsrelaterade utrustningen. Relevanta produkter och systemlösningar tillhandahålls av de beprövade Schmersal portfölj tillgängliga.

Efter design: verifiering och validering

Enligt ISO/TS 15066 ska resultatet av designen av en kollaborativ robotcell slutligen verifieras och valideras. På grund av den höga riskpotentialen inom robotteknik är detta steg väsentligt för att äntligen bekräfta säkerheten och uppnå överensstämmelse med maskindirektivet. Schmersals tjänster ger stöd i detta och i uppströms arbetsmoment såsom överensstämmelsebedömning, riskbedömning, kraft- och tryckmätning tec.nicum användarna. Säkerhetskonsulterna har nödvändig kompetens och hög branschkompetens inom en mängd olika områden industriell automation.