Een veilig robotsysteem ontwerpen

Gebruikers van de robot moeten niet alleen voor een veilige werking van de robot zorgen. Het is ook belangrijk dat ze terdege rekening houden met de veiligheid van het gehele robotsysteem dat wordt ontworpen.

In dit gedeelte vindt u uitleg over de minimumvereisten die u moet opvolgen als u robots van Epson in uw robotsystemen gebruikt.

Volg bij het ontwerpen en opstellen van robotsystemen de principes die in deze handleiding worden beschreven.

Omgevingsvereisten

Zorg ervoor dat de omgeving waarin de robot en het robotsysteem worden geïnstalleerd, voldoet aan de vereisten voor alle apparaten in het systeem, zoals vermeld in de betreffende handleidingen.

Lay-out van het systeem

Houd bij het ontwerpen van de lay-out voor een robotsysteem terdege rekening met de mogelijkheid van interferentie tussen robots en randapparatuur. Besteed in het bijzonder aandacht aan noodstops. De robot stopt dan immers na een traject dat afwijkt van het normale bewegingstraject. De opzet van de lay-out moet voldoende veiligheidsmarges voorzien. De lay-out moet ook garanderen dat er voldoende ruimte is voor onderhoud en inspectie.

Als de handmatige modus met hoge snelheid (T2) wordt gebruikt, laat dan 500 mm vrije ruimte open tussen de robot en omringende gebouwen, structuren, perimeterbescherming en andere apparatuur.

Als een robotsysteem met een beperkte bewegingszone van de robots wordt ontworpen, volg dan de methoden in de manipulatorhandleiding. De beperking wordt toegepast met behulp van zachte asbeperking of mechanische aanslagen. Voor zachte asbeperking, raadpleeg de volgende handleiding.
"Robotcontroller, Veiligheidsfunctiehandleiding"
Voor beperking door mechanische aanslagen, raadpleeg de volgende handleiding.
"Handleiding van de Manipulator"

Zorg dat de noodstopschakelaar wordt geïnstalleerd dicht bij de bedieningseenheid voor het robotsysteem, op een plek waar de operator de schakelaar gemakkelijk bereiken en onmiddellijk kan indrukken in een noodgeval.

Installeer de Controller niet op een locatie waar water of andere vloeistoffen in de Controller kunnen binnendringen. Reinig de Controller nooit met water of andere vloeistoffen.

Om ervoor te zorgen dat lock-outs (blokkering en vergrendeling) veilig worden gebruikt tijdens service en onderhoud, moeten ontkoppelaars wanneer mogelijk altijd buiten de veiligheidsbarrières worden geplaatst.

De voeding van het systeem uitschakelen met lock-out/tag-out

Pas de lock-out/tag-out-procedure toe wanneer de voeding van de Controller wordt ontkoppeld, om ervoor te zorgen dat de robot niet per ongeluk door een derde wordt ingeschakeld terwijl iemand onderhoud of reparatie uitvoert binnen de veiligheidsbarrières. Voor meer informatie over lock-out, raadpleeg het volgende gedeelte.
Namen en functies van onderdelen

Controller model B heeft geen vergrendelingsmechanisme. Wanneer u onderhoud of dergelijke uitvoert terwijl de netingangssecties uitgeschakeld zijn, moet u het uitschakelapparaat dat met de stroomkabel gebruikt wordt, vergrendelen of van een tag voorzien.

Ontwerp van de hand

Leg de bedrading en de leidingen zo aan dat de robothand het werkstuk (het voorwerp dat de hand vasthoudt) niet kan laten vallen, ook niet wanneer de voeding van het systeem wordt uitgeschakeld.

Ontwerp de robothand zodanig dat het gewicht en traagheidsmoment ervan de toelaatbare grenswaarden niet overschrijden. Als de robothand de toelaatbare grenswaarden overschrijdt, kan de robot aan overmatige belasting worden blootgesteld. Dat verkort niet alleen de levensduur van de robot, maar kan ook onverwachts gevaarlijke situaties creëren door de bijkomende externe krachten die op de hand en het werkstuk worden uitgeoefend.

Selecteer de grootte van de hand zorgvuldig omdat de robotbody en de robothand met elkaar kunnen interfereren.

Ontwerp van randapparatuur

Apparatuur voor aan- en afvoer van onderdelen en materiaal bij het robotsysteem moet worden ontworpen met aandacht voor voldoende veiligheid voor de operator. Als het nodig is om materiaal aan of af te voeren zonder de robot te stoppen, installeer dan een shuttle-apparaat, gebruik SLP, of neem andere maatregelen om ervoor te zorgen dat de operator niet een mogelijk gevaarlijke zone hoeft te betreden.
Voor details over SLP, raadpleeg het volgende gedeelte.
Veiligheidsfuncties

Zorg ervoor dat een voedingsonderbreking (uitschakeling van de voeding) van randapparatuur niet kan leiden tot een gevaarlijke situatie. Behalve maatregelen om te voorkomen dat het werkstuk kan worden losgelaten (zoals vermeld bij "Ontwerp van de hand"), moet u ook maatregelen nemen om ervoor te zorgen dat andere randapparatuur dan de robots veilig kan stoppen. Controleer de veiligheid van de apparatuur om te garanderen dat er geen gevaarlijke situaties kunnen ontstaan als de voeding wordt afgeschakeld.

Afstandsbediening

Voor de veiligheid van het gehele robotsysteem moeten er veiligheidsmaatregelen worden toegepast om risico's te elimineren in verband met het starten en stoppen van randapparatuur door de afstandsbediening.

Met dit product kan het robotsysteem op afstand worden bediend door een externe functie aan de I/O van de Controller toe te wijzen. Raadpleeg het volgende gedeelte.
Externe I/O-instellingen
Wanneer de externe functie ingeschakeld is, zijn het uitvoeren van bewegingsopdrachten en I/O-uitvoer alleen beschikbaar vanaf een externe bron.

Uitschakelen van de voeding tijdens bedrijf van de Manipulator

Zet de Controller niet uit terwijl de Manipulator in bedrijf is.
Als de Manipulator tijdens bedrijf wordt gestopt door de Controller uit te schakelen, kunnen de volgende problemen optreden.

• Verminderde levensduur en beschadiging van de vertragingskast
• Positieverschuiving van de gewrichten

Als de Controller tijdens bedrijf van de Manipulator door een stroomuitval of dergelijke situatie werd afgeschakeld, controleer dan de volgende punten nadat de voeding is hersteld.

• Beschadiging van de vertragingskast
• Verschuiving van de gewrichten van de juiste positie
  Als er een positieverschuiving is, voer dan nulpositie-aanpassing uit.

Noodstop

Elk robotsysteem moet zijn voorzien van apparatuur waarmee de operator de werking van het systeem onmiddellijk kan stopzetten. Installeer een noodstopapparaat dat reageert op een noodstop-ingangssignaal van de Controller of andere apparatuur.
Raadpleeg het volgende gedeelte.
De noodstopingangsconnector
De I/O-veiligheidsconnector

Let op de volgende punten voordat de noodstopschakelaar wordt gebruikt.

• De noodstopschakelaar mag uitsluitend in geval van nood worden gebruikt om de Manipulator te stoppen.
• Gebruik de noodstopschakelaar in een noodsituatie. Als u de Manipulator tijdens programmabedrijf wilt stoppen, gebruik dan de opdrachten Pause of STOP (programmastop) van een standaard-I/O.
  De opdrachten Pause en STOP zetten de motorvoeding niet uit, dus de rem wordt niet geblokkeerd.

Als u het robotsysteem in een niet-noodsituatie (normale situatie) in de noodstopstatus wilt zetten, druk dan op de noodstopschakelaar terwijl de Manipulator niet in bedrijf is.

Druk niet onnodig op de noodstopschakelaar terwijl de Manipulator normaal werkt.
Dat kan de levensduur van de volgende componenten verkorten.

• Remmen
  De remmen worden geblokkeerd; de slijtage van de remfrictieplaten vermindert de levensduur van de remmen.

  • Normale levensduur van de remmen:
    Ongeveer 2 jaar (als de remmen 100 keer per dag worden gebruikt)
    of ongeveer 20.000 keer

• Vertragingskast
  Een noodstop heeft een impact op de vertragingskast, waardoor de levensduur kan afnemen.

Stopafstand in geval van een noodstop
Ook als de noodstopschakelaar wordt ingedrukt, kan een werkende Manipulator niet onmiddellijk tot stilstand komen. De stoptijd en de bewegingsafstand verschillen afhankelijk van de volgende factoren.

• Gewicht van de hand, instelling WEIGHT, instelling ACCEL, gewicht van het werkstuk, instelling SPEED, houding tijdens de beweging, e.d.

Raadpleeg de volgende handleiding voor de stoptijd en de bewegingsafstand van de Manipulator.
"Handleiding van de Manipulator - Appendix B. Stopping Time and Stopping Distance at Emergency Stop"

Beveiliging (SG)

Om een veilige werkzone te creëren, moeten er rond de Manipulator veiligheidsbarrières worden opgezet. Bij de ingang en de uitgang van deze veiligheidsbarrières moeten er beveiligingen worden geïnstalleerd.
De term "beveiliging" in deze handleiding verwijst naar een veiligheidsapparaat met een vergrendeling die het mogelijk maakt om zich binnen een veiligheidsbarrière te begeven. Meer bepaald omvat dit veiligheidsdeurschakelaars, veiligheidsbarrières, lichtgordijnen, veiligheidspoorten, veiligheidsvloermatten, e.d. De beveiliging is een ingang die de robotcontroller informeert dat er zich mogelijk een operator binnen de veiligheidsbarrières bevindt. U moet ten minste één beveiliging (SG) toewijzen in de Safety Function Manager. Raadpleeg het volgende gedeelte.
De I/O-veiligheidsconnector

Wanneer de beveiliging wordt geopend, wordt de beschermende stop geactiveerd en omgeschakeld naar de status met open beveiliging (display: SO).

• Beveiliging open
  Bedrijf is verboden. Verder robotbedrijf is niet mogelijk tot ofwel de beveiliging wordt gesloten, de vergrendelingsstatus wordt vrijgegeven en een opdracht wordt uitgevoerd; of de bedrijfsmodus TEACH of TEST wordt aangezet en het inschakelcircuit wordt geactiveerd.
• Beveiliging dicht
  De robot kan automatisch werken in een status zonder beperkingen (hoog vermogen).

WAARSCHUWING

---

• Als een derde partij per ongeluk de beveiliging vrijgeeft terwijl een operator binnen de veiligheidsbarrières werkt, kan er een gevaarlijke situatie ontstaan. Om de operator binnen de veiligheidsbarrières te beschermen, moet u maatregelen toepassen voor blokkering en vergrendeling (lock-out) of signalisatie (tag-out) van de vrijgaveschakelaar van de vergrendeling.
• Om operators die dicht bij de robot werken te beschermen, moet de beveiliging worden aangesloten. Controleer of deze juist functioneert.

Veiligheidsbarrières installeren
Als veiligheidsbarrières binnen het maximumbereik van de Manipulator worden geïnstalleerd, combineer deze dan met veiligheidsfuncties zoals SLP. Houd nauwkeurig rekening met de grootte van de hand en de werkstukken die worden vastgehouden, zodat de bewegende onderdelen en de veiligheidsbarrières elkaar niet in de weg kunnen zitten.
Raadpleeg de handleiding van de Manipulator voor meer informatie over het maximale bereik van de Manipulator.

Beveiligingen installeren
Ontwerp de beveiligingen zodanig dat deze aan de volgende vereisten voldoen:

• Als een veiligheidsapparaat met een sleutelschakelaar wordt gebruikt, gebruik dan een schakelaar die de vergrendelingscontacten geforceerd opent. Gebruik geen schakelaars waarvan de contacten door de veerkracht van de vergrendeling worden geopend.
• Als een vergrendelingsmechanisme wordt gebruikt, schakel het vergrendelingsmechanisme dan niet uit.
• Als lichtgordijnen worden gebruikt, houd de beveiliging dan open totdat de vergrendeling wordt opgeheven.

Rekening houden met de stopafstand
Ook als de beveiliging wordt geopend, kan een werkende Manipulator niet onmiddellijk tot stilstand komen. De stoptijd en de bewegingsafstand verschillen afhankelijk van de volgende factoren.
Gewicht van de hand, instelling WEIGHT, instelling ACCEL, gewicht van het werkstuk, instelling SPEED, houding tijdens de beweging, e.d.

Raadpleeg de volgende handleiding voor de stoptijd en de bewegingsafstand van de Manipulator.
"Handleiding van de Manipulator - Appendix C. Stopping Time and Stopping Distance When the Safeguard is Open"

Raadpleeg bij berekeningen de bovenstaande waarden en ISO 13855.
Gebruik SLS of SLP om de noodzakelijke beperkingen toe te passen en de afstand te beperken.

Voorzorgsmaatregelen voor de werking van de beveiliging
Open de beveiliging niet onnodig terwijl de motor voeding krijgt. Frequente activering van de beveiligingsingangen vermindert de levensduur van het relais.

• Normale levensduur van relais: ongeveer 20.000 keer

Aanwezigheidssensor

De bovengenoemde beveiligingsvergrendeling is een soort aanwezigheidssensor omdat deze aangeeft dat iemand zich mogelijk binnen de veiligheidsbarrières bevindt. Als er een afzonderlijke aanwezigheidssensor wordt geïnstalleerd, voer dan een volledige risicobeoordeling uit en let goed op de betrouwbaarheid ervan.

Let op de volgende punten.

• Ontwerp het systeem zodanig dat het onmogelijk is dat een operator binnen de veiligheidsbarrières kan komen of die kan bereiken zonder dat de aanwezigheidssensor wordt geactiveerd of voordat de gevaarlijke situatie beëindigd is.
• Ontwerp de aanwezigheidssensor zodanig dat deze ongeacht de status van het systeem storingsbestendig werkt.
• Als de robot stopt met werken wanneer de aanwezigheidssensor wordt geactiveerd, zorg er dan voor dat de robot het bedrijf niet kan hervatten voordat het gedetecteerde voorwerp verwijderd is. Zorg ervoor dat de robot door geen enkele handeling of bediening automatisch kan herstarten.

Beveiligingen resetten

Zorg ervoor dat het robotsysteem alleen door bediening vanaf buiten de veiligheidsbarrières opnieuw kan starten. Het mag nooit mogelijk zijn dat de robot opnieuw kan starten door eenvoudig de beveiliging te resetten. Pas dit concept toe voor alle vergrendelingen en aanwezigheidssensoren voor het gehele systeem.

Bedieningspaneel van de robot

Als een bedieningspaneel voor de robot wordt geïnstalleerd, installeer het dan op een positie waar het vanaf buiten de veiligheidsbarrières kan worden bediend.