Stanowisko zrobotyzowane może wykonywać setki lub tysiące powtarzalnych cykli podczas jednej zmiany, przemieszczając ładunki z dużą prędkością i w rozległej przestrzeni roboczej. To, co z punktu widzenia produkcji jest jego największą zaletą, jednocześnie wymaga odpowiednio zaprojektowanego systemu ochrony. Zabezpieczenia stanowisk zrobotyzowanych muszą ograniczać dostęp człowieka do stref niebezpiecznych, kontrolować ruch maszyny oraz umożliwiać bezpieczną obsługę, przezbrojenie i serwis instalacji.
Nie oznacza to jednak, że każdą celę robotyczną należy otoczyć takim samym ogrodzeniem. Obecnie dostępne są różnorodne rozwiązania w zakresie zabezpieczania stanowisk zrobotyzowanych, które można precyzyjnie dopasować do specyfiki procesu, konstrukcji stanowiska oraz poziomu występującego ryzyka. W aplikacjach współpracujących możliwe jest natomiast projektowanie stanowisk umożliwiających bliższą interakcję operatora z cobotem. Wybór konkretnego rozwiązania powinien wynikać z oceny ryzyka oraz specyfiki procesu.
Ma to szczególne znaczenie w automatyzacji end-of-line, która jest jednym z głównych obszarów naszej działalności. W Lintegra projektujemy i wdrażamy kompleksowe rozwiązania, obejmujące m.in. stanowiska robotycznej paletyzacji, systemy pakowania, transportu oraz automatyzację logistyki wewnętrznej. Dlatego bezpieczeństwo analizujemy w odniesieniu do całego procesu – nie tylko pracy samego robota, lecz także współpracujących z nim urządzeń oraz miejsc przepływu produktów i palet.
Wygrodzenie stanowiska zrobotyzowanego – kiedy fizyczna bariera jest najlepszym wyborem?
W przypadku klasycznych robotów przemysłowych jednym z podstawowych rozwiązań pozostaje fizyczne wygrodzenie strefy roboczej. Jego zadanie jest proste – uniemożliwić człowiekowi przypadkowe znalezienie się w obszarze ruchu robota podczas automatycznego cyklu. Takie zabezpieczenie jest szczególnie uzasadnione w aplikacjach wykorzystujących roboty o dużym udźwigu i zasięgu, np. podczas paletyzacji kartonów, worków, opakowań zbiorczych czy całych warstw produktów. Manipulator porusza wtedy nie tylko własną masę, ale również chwytak oraz ładunek. Ryzyko wynika więc zarówno z możliwości uderzenia ramieniem, jak i przygniecenia, pochwycenia czy upuszczenia transportowanego produktu.
Samo ogrodzenie nie wystarcza. Jeżeli do celi prowadzą drzwi lub brama serwisowa, dostęp powinien być nadzorowany za pomocą wyłącznika bezpieczeństwa lub urządzenia blokującego z ryglowaniem. Otwarcie wejścia musi powodować odpowiednią reakcję układu sterowania. W aplikacjach, w których zatrzymanie niebezpiecznego ruchu wymaga określonego czasu, dostęp może pozostać zablokowany aż do osiągnięcia stanu bezpiecznego.
Ważne jest również odpowiednie usytuowanie wygrodzenia. Nie może ono znajdować się w miejscu, w którym operator, pozostając po jego zewnętrznej stronie, mógłby sięgnąć do strefy niebezpiecznej. Projektując celę, należy uwzględnić rzeczywisty zasięg robota wraz z chwytakiem i produktem oraz potencjalne sytuacje awaryjne, a nie wyłącznie nominalną trajektorię ruchu podczas prawidłowego cyklu.
Takie podejście jest istotne m.in. w systemach robotycznej paletyzacji i depaletyzacji, w których robot współpracuje z przenośnikami, systemem podawania produktów i odbiorem gotowych palet. Bezpieczeństwo powinno być wówczas elementem kompletnej koncepcji stanowiska, a nie oddzielnym dodatkiem instalowanym na końcu projektu.
Bezpieczna praca robotów i cobotów – funkcje, strefy i ograniczenia
Rozwój systemów sterowania robotami pozwala coraz częściej uzupełniać zabezpieczenia mechaniczne, rozwiązaniami programowymi. Dostępne funkcje bezpieczeństwa mogą umożliwiać m.in. nadzorowanie prędkości, pozycji i przestrzeni roboczej robota, a także definiowanie wirtualnych granic, których manipulator nie może przekraczać podczas określonego trybu pracy. W praktyce pozwala to lepiej wykorzystać powierzchnię hali i precyzyjniej dopasować strefę chronioną do rzeczywistego procesu. Należy jednak pamiętać, że wirtualna strefa nie jest automatycznym zamiennikiem wygrodzenia. Zastosowane rozwiązanie musi wynikać z przeprowadzonej oceny ryzyka oraz zostać odpowiednio zweryfikowane.
Jeszcze inne możliwości zapewniają roboty współpracujące, czyli coboty. Są one wykorzystywane przede wszystkim tam, gdzie ważna jest elastyczność stanowiska, częste zmiany asortymentu lub możliwość współdzielenia przestrzeni z operatorem. Również tutaj obowiązuje ważna zasada – cobot nie oznacza automatycznie bezpiecznej aplikacji bez wygrodzenia. Na poziom ryzyka wpływają chwytak, produkt, prędkość ruchu, masa ładunku oraz otoczenie stanowiska. Nawet robot wyposażony w funkcje ograniczania siły może stworzyć zagrożenie, jeżeli np. trzyma ciężki lub posiadający ostre krawędzie element albo jego ruch może spowodować przygniecenie człowieka do konstrukcji maszyny.
Zabezpieczenia w zintegrowanych liniach produkcyjnych
Jednym z częstszych błędów podczas projektowania zabezpieczeń jest skupienie uwagi wyłącznie na robocie. Tymczasem w rzeczywistym stanowisku zagrożenia mogą generować również przenośniki, chwytaki, urządzenia pakujące, owijarki, podnośniki czy systemy transportu palet. Dlatego szczególnie w instalacjach end-of-line warto analizować bezpieczeństwo całego procesu. Jeśli robot odkłada kartony na paletę, następnie paleta przejeżdża do owijarki, a później zostaje automatycznie odebrana przez system transportowy, zabezpieczenia poszczególnych maszyn muszą tworzyć logiczną całość.
Coraz większe znaczenie ma również automatyczny transport wewnętrzny z wykorzystaniem robotów mobilnych AMR. W tym przypadku bezpieczeństwo wygląda inaczej niż w zamkniętej celi, ponieważ robot porusza się w przestrzeni współdzielonej z ludźmi. Oprócz systemów detekcji znajdujących się na pojeździe znaczenie mają organizacja tras, skrzyżowania ciągów komunikacyjnych, prędkość ruchu czy sposób automatycznego pobierania i przekazywania ładunku.
Możliwość spojrzenia na proces, jako całość, jest istotną zaletą współpracy z integratorem. Lintegra dostarcza rozwiązania obejmujące robotykę przemysłową, coboty, paletyzację, pakowanie, systemy transportowe oraz autonomiczne roboty mobilne AMR, dzięki czemu automatyzacja może zostać zaprojektowana z uwzględnieniem zależności pomiędzy poszczególnymi etapami procesu.