Progettazione di un sistema robotico sicuro

Oltre a garantire un funzionamento sicuro del robot, è importante che gli utenti prestino particolare attenzione alla sicurezza dell'intero sistema robotico progettato.

Questo capitolo spiega i requisiti minimi da osservare quando si utilizzano robot Epson nei propri sistemi robotici.

Progettare e produrre i sistemi robotici seguendo i principi descritti in questo manuale.

Requisiti ambientali

Assicurarsi che l'ambiente in cui sono installati il robot e il sistema robotico soddisfi i requisiti indicati nei manuali di tutte le apparecchiature utilizzate nel sistema.

Layout del sistema

Quando si progetta il layout di un sistema robotico, tenere sempre conto della possibilità di interferenze tra robot e apparecchiature periferiche. Prestare particolare attenzione agli arresti di emergenza perché un robot si ferma dopo aver seguito un percorso diverso dal suo normale percorso di movimento. Il progetto del layout deve prevedere margini adeguati di sicurezza. Il layout deve inoltre garantire uno spazio adeguato per la manutenzione e l'ispezione.

Quando si progetta un sistema robotico per limitare l'area di movimento dei robot, seguire i metodi descritti nel manuale del manipolatore. La limitazione viene eseguita tramite Soft Axis Limiting o gli arresti meccanici. Per Soft Axis Limiting, vedere il seguente manuale.
"Manuale delle funzioni di sicurezza del controller robot"
Per gli arresti meccanici, vedere il seguente manuale.
"Manuale del manipolatore"

Installare l'interruttore arresto di emergenza vicino all'unità operativa per il sistema robotico, in modo che l'operatore possa accedere facilmente all'interruttore per premerlo immediatamente in caso di emergenza.

Non installare il controller in un luogo in cui acqua o altri liquidi potrebbero penetrare al suo interno. Non utilizzare mai acqua o altri liquidi per pulire il controller.

Per garantire che i blocchi vengano implementati in sicurezza durante l'assistenza e la manutenzione, i sezionatori devono essere posizionati all'esterno delle barriere di sicurezza, ove possibile.

Disattivazione dell'alimentazione del sistema tramite lockout/tag-out

Il controller RC800L non è dotato di un meccanismo di blocco. Quando si esegue la manutenzione o un'operazione simile con le sezioni di ingresso dell'alimentazione CA disattivate, bloccare o contrassegnare il dispositivo di scollegamento utilizzato con il cavo di alimentazione.

Progettazione della mano

Eseguire il cablaggio e le tubazioni in modo che la mano del robot non rilasci il pezzo (oggetto che viene afferrato) anche quando l'alimentazione del sistema robotico è disinserita.

Progettare la mano del robot in modo che il suo peso e il suo momento di inerzia non superino i limiti consentiti. Se si utilizza una mano che supera i limiti consentiti, il robot può essere sottoposto a carichi eccessivi. Ciò non solo riduce la durata del robot, ma può portare a situazioni inaspettatamente pericolose a causa delle forze esterne supplementari applicate alla mano e al pezzo.

Selezionare le dimensioni della mano con cura, perché il corpo e la mano del robot potrebbero interferire tra loro.

Progettazione delle apparecchiature

Quando si progettano apparecchiature che rimuovono e forniscono componenti e materiali al sistema robotico, assicurarsi che il progetto offra adeguata sicurezza all'operatore.
Se è necessario rimuovere o fornire materiali senza arrestare il robot, installare un dispositivo navetta o adottare altre misure per fare in modo che l'operatore non debba entrare in una zona potenzialmente pericolosa.

Assicurarsi che un'interruzione di corrente (black out) alle apparecchiature periferiche non provochi una situazione pericolosa. Oltre ad adottare misure per impedire il rilascio di pezzi trattenuti come indicato in "Progettazione della mano", è necessario adottare misure per garantire che le apparecchiature periferiche diverse dai robot possano arrestarsi in sicurezza. Verificare la sicurezza delle apparecchiature per garantire che non si verifichino situazioni pericolose in caso di interruzione dell'alimentazione.

Comando remoto

Per la sicurezza dell'intero sistema robotico, è necessario implementare misure di sicurezza per eliminare i rischi associati all'avvio e all'arresto delle apparecchiature periferiche tramite comando remoto.

Con questo prodotto, il sistema robotico può essere azionato a distanza assegnando una funzione remota all'I/O del controller. Vedere il seguente capitolo.
Impostazioni I/O remote
Quando la funzione remota è abilitata, l'esecuzione del comando di movimento e l'uscita I/O sono disponibili solo da una sorgente remota.

Spegnimento durante il funzionamento del manipolatore

Non spegnere il controller mentre il manipolatore è in funzione.
Se il manipolatore viene arrestato spegnendo il controller mentre è in funzione, potrebbero verificarsi i seguenti problemi.

• Durata ridotta e danni al riduttore
• Cambio di posizione dei giunti

Inoltre, se l'alimentazione del controller è stata interrotta a causa di un blackout o una situazione simile mentre il manipolatore era in funzione, controllare i seguenti punti dopo il ripristino dell'alimentazione.

• Danni al riduttore
• Spostamento dei giunti dalle posizioni corrette
  In caso di spostamento di posizione, eseguire la regolazione posizione zero.

Arresto di emergenza

Ogni sistema robotico necessita di apparecchiature che consentano all'operatore di arrestare immediatamente il funzionamento del sistema. Installare un dispositivo di arresto di emergenza utilizzando l'ingresso arresto di emergenza proveniente dal controller o da altre apparecchiature.
Vedere il seguente capitolo.
Connettore di ingresso arresto di emergenza
Connettore I/O di sicurezza

Prima di utilizzare l'interruttore arresto di emergenza, prestare attenzione ai seguenti punti.

• L'interruttore arresto di emergenza deve essere utilizzato per arrestare il manipolatore solo in caso di emergenza.
• Oltre a premere l'interruttore arresto di emergenza quando si verifica un'emergenza, per arrestare il manipolatore durante il funzionamento del programma utilizzare le istruzioni Pause o STOP (arresto del programma) assegnate a un I/O standard.
  Le istruzioni Pause e STOP non disattivano l'alimentazione del motore, quindi il freno non è bloccato.

Per disporre il sistema robotico in modalità di arresto di emergenza in una situazione non di emergenza (normale), premere l'interruttore arresto di emergenza mentre il manipolatore non è in funzione.

Non premere inutilmente l'interruttore arresto di emergenza se il manipolatore funziona normalmente.
La durata dei seguenti componenti potrebbe ridursi.

• Freni
  I freni saranno bloccati e avranno una durata inferiore a causa dell'usura delle piastre di attrito.

  • Durata normale dei freni:
    Circa 2 anni (se i freni vengono utilizzati 100 volte al giorno)
    o circa 20000 volte

• Riduttori
  Un arresto di emergenza applica un impatto al riduttore e può ridurne la durata.

Distanza di arresto dell'arresto di emergenza
Durante il funzionamento, il manipolatore non è in grado di arrestarsi immediatamente dopo aver premuto l'interruttore arresto di emergenza. Inoltre, il tempo di arresto e la distanza di movimento variano in base ai seguenti fattori.

• Peso della mano, impostazione WEIGHT, impostazione ACCEL, peso del pezzo, impostazione SPEED, postura del movimento, ecc.

Per il tempo di arresto e la distanza di movimento del manipolatore, vedere il seguente manuale.
"Manuale del manipolatore - Appendix B. Stopping Time and Stopping Distance at Emergency Stop"

Protezione (SG)

Per mantenere in sicurezza la zona di lavoro, devono essere installate barriere di sicurezza intorno al manipolatore e protezioni all'ingresso e all'uscita delle barriere di sicurezza.
Il termine "protezione" utilizzato in questo manuale indica un dispositivo di sicurezza con interblocco che consenta l'accesso alle barriere di sicurezza. Nello specifico, comprende interruttori di sicurezza per porte, barriere di sicurezza, barriere fotoelettriche, sponde di sicurezza, tappetini di sicurezza e così via. La protezione è un ingresso che informa il controller robot che un operatore potrebbe trovarsi all'interno delle barriere di sicurezza. È necessario assegnare almeno una protezione (SG) in Safety Function Manager. Vedere il seguente capitolo.
Connettore I/O di sicurezza

Quando la protezione è aperta, l'arresto protettivo interviene per passare allo stato di protezione aperta (display: SO).

• Protezione aperta
  Le operazioni sono vietate. Non è possibile un ulteriore funzionamento del robot fino a quando la protezione non viene chiusa, lo stato di blocco non viene annullato e viene eseguito un comando, oppure vengono attivati la modalità di funzionamento TEACH o TEST e il circuito di abilitazione.
• Protezione chiusa
  Il robot può funzionare automaticamente in uno stato non limitato (alta potenza).

AVVISO

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• Se una terza persona rilascia accidentalmente la protezione mentre un operatore lavora all'interno delle barriere di sicurezza, possono verificarsi gravi pericoli. Per proteggere l'operatore che lavora all'interno delle barriere di sicurezza, adottare misure per bloccare o contrassegnare l'interruttore di rilascio del fermo.
• Per proteggere gli operatori che lavorano vicino al robot, collegare sempre la protezione e assicurarsi che funzioni correttamente.

Installazione di barriere di sicurezza
Posizionare la barriera di sicurezza al di fuori del raggio d'azione massimo del manipolatore. Considerare attentamente le dimensioni dell'end effector e dei pezzi da reggere in modo da evitare interferenze tra le parti operative e le barriere di sicurezza.
Per i dettagli sul raggio d'azione massimo del manipolatore, vedere il manuale del manipolatore.

Installazione di protezioni
Progettare le protezioni in modo che soddisfino i seguenti requisiti:

• Quando si utilizza un dispositivo di sicurezza come un interruttore a chiave, utilizzare un interruttore che apra forzatamente i contatti di interblocco. Non utilizzare interruttori che aprono i contatti utilizzando la forza elastica dell'interblocco.
• Quando si utilizza un meccanismo di interblocco, non disattivarlo.
• Quando si utilizzano barriere fotoelettriche, tenere la protezione aperta fino al rilascio della condizione di blocco.

Considerazioni sulla distanza di arresto
Durante il funzionamento, il manipolatore non può arrestarsi immediatamente anche se la protezione è aperta. Inoltre, il tempo di arresto e la distanza di movimento variano in base ai seguenti fattori.
Peso della mano, impostazione WEIGHT, impostazione ACCEL, peso del pezzo, impostazione SPEED, postura del movimento, ecc.

Per il tempo di arresto e la distanza di movimento del manipolatore, vedere il seguente manuale.
"Manuale del manipolatore - Appendix C. Stopping Time and Stopping Distance When the Safeguard is Open"

Per eseguire i calcoli, fare riferimento ai valori indicati sopra e alla normativa ISO13855.

Precauzioni per il funzionamento della protezione
Non aprire inutilmente la protezione mentre il motore è sotto tensione. Ingressi di protezione frequenti riducono la durata del relè.

• Durata normale del relè: circa 20.000 cicli

Dispositivo di rilevamento della presenza

Il suddetto interblocco protezione è un tipo di dispositivo di rilevamento della presenza perché indica la possibilità che qualcuno si trovi all'interno delle barriere di sicurezza. Quando si installa un dispositivo separato di rilevamento della presenza, eseguire una valutazione completa dei rischi e prestare molta attenzione alla sua affidabilità.

Prendere nota dei seguenti punti.

• Progettare il sistema in modo che un operatore non possa entrare all'interno delle barriere di sicurezza o non possa raggiungerle a meno che il dispositivo di rilevamento della presenza non sia attivato o la situazione di pericolo sia terminata.
• Progettare il dispositivo di rilevamento della presenza in modo tale da garantire un funzionamento a sicurezza intrinseca indipendentemente dallo stato del sistema.
• Se il robot smette di funzionare quando si attiva il dispositivo di rilevamento della presenza, assicurarsi che il robot non ricominci a funzionare fino a quando l'oggetto rilevato non è stato rimosso. Assicurarsi che il robot non possa riavviarsi automaticamente mediante alcuna operazione.

Ripristino delle protezioni

Assicurarsi che il sistema robotico possa essere riavviato solo operando dall'esterno delle barriere di sicurezza. Il robot non deve mai riavviarsi semplicemente ripristinando la protezione. Applicare questo concetto agli interblocchi e ai dispositivi di rilevamento della presenza per l'intero sistema.

Pannello operativo del robot

Se è installato un pannello operativo del robot, installarlo in una posizione in cui possa essere azionato dall'esterno delle barriere di sicurezza.