Без ограда, но съвместим: Навигация по ISO 10218-2 и стандартите за безопасност на OSHA за палетизатор Cobot

Основната търговска точка на модерния колаборативен робот палетизатор е неговият отворен, малък-дизайн. За разлика от традиционните тежки-натоварвания, четири-промишлени роботи с четири-оси, които изискват метална ограда от пода-до-тавана, заключващи се предпазни врати и светлинни завеси, колаборативните роботи се предлагат на пазара като оборудване, което може да работи заедно с човешки оператори. За мениджър на фабрика, който иска да оптимизира оформлението на пода зад високо-скоростна линия за преобразуване, премахването на физическите клетки изглежда като лесен начин за спестяване на място, по-ниски разходи за монтаж и подобряване на достъпността на мотокара.

Тази настройка без ограда обаче често се превръща в голяма опасност за съответствие по време на фабрични инспекции.

Недоразумението се крие в объркването на колаборативна ръка на робот със съвместима система за палетизиране. Докато рамото на кобот може да бъде сертифицирано като безопасно извън кутията от производителя, в момента, в който прикрепите тежка метална скоба, вземете пакет от гофриран картон с остри ръбове и го завъртите във въздуха с висока скорост, цялата настройка се превръща в високо-енергиен промишлен риск. Ако работник бъде ударен от този движещ се пакет, ударът може да причини сериозно нараняване. Ето защо регионалните инспектори по безопасност, работещи съгласно OSHA или европейските директиви на CE, могат и ще затворят клетка за палетизиране без ограда, ако не премине официална оценка на риска.

Automatic Robotic Palletizer

За да разберете съответствието, трябва да разгледате практическата физика на енергията на удара. Съгласно международните рамки за безопасност роботът е наистина колаборативен само ако неговата енергийна мощност остава под праговете на болка и нараняване на човешкото тяло по време на неочакван сблъсък. Този оперативен подход е известен като ограничаване на мощността и силата.

Общата кинетична енергия на движещ се роботизиран полезен товар се задвижва от две-променливи от реалния свят: комбинираната маса на системата и нейната работна скорост. В опаковъчната среда масата е фиксирана променлива, продиктувана от вашите производствени изисквания. Не можете да промените теглото на гофрирания пакет, нито можете лесно да намалите теглото на структурната стоманена или алуминиева дръжка, необходима за закрепването му. Следователно единствената променлива, която можете да промените, за да запазите енергията на удара в безопасни граници, е линейната скорост на ръката на робота.

За да се съобрази със стандартите за сътрудничество без никакви физически бариери, палетизаторът cobot често трябва да бъде ограничен до бавна линейна скорост, обикновено под четвърт метър в секунда. Въпреки това, ако вашата линия за сгъване, залепване или ленти нагоре по веригата изхвърля двадесет-пет пакета в минута, работата на ръката на робота с тази ниска скорост ще доведе до незабавно затруднение. Материалът ще се движи обратно по вашите конвейери, като в крайна сметка ще задейства аварийно спиране на линията на леп-сгъвача и сериозно ще влоши цялостната ви ефективност на инсталацията.

За да поддържа висока производителност, роботът трябва да се движи бързо. Но когато се движи бързо, той престава да бъде съвместен при стандартните ограничения на мощността и силата. Разрешаването на този парадокс изисква премахване на постоянните ограничения на скоростта и възприемане на динамично наблюдение на безопасността.

Изграждането на съвместима, високо{0}}скоростна клетка за палетизиране без ограда изисква внедряване на усъвършенствана стратегия за безопасност, известна като Мониторинг на скоростта и разделянето. Този подход се ръководи от два основни международни стандарта, които одиторите по безопасност използват, за да оценят фабричните етажи.

Този стандарт определя изискванията за безопасност за интегрирането на индустриални роботизирани системи и клетки. Той налага извършването на цялостна, документирана оценка на риска за цялата инсталация. Това означава, че не можете просто да посочите сертификат, предоставен с ръката на робота. Интеграторът или собственикът на предприятието трябва да оцени ръката, захващащото устройство, физическата среда и специфичните характеристики на продукта, с който се работи като единна интегрирана система.

Тази техническа спецификация предоставя конкретни, количествени насоки за съвместни операции на роботи. Най-важното е, че той установява максимално допустимите контактни сили за различни области на човешкото тяло, като разделя контакта на две категории:

Преходен контакт:Динамични, краткотрайни-въздействия, при които роботът удря човешки работник, който е свободен да се отдалечи. Енергията се абсорбира моментално и допустимите прагове на сила са сравнително високи, тъй като човешкото тяло може да се отдръпне от удара.
Квази{0}}статичен контакт:Опасности от смачкване или затягане, когато работник е заклещен между движещия се робот и неподвижен обект, като конвейерна рамка, структурен стълб или самия палет. Тъй като работникът не може да се отдалечи, допустимите прагове на сила са изключително ниски, тъй като рискът от инвалидизиращи наранявания от смачкване е висок.

Съгласно тези насоки можете законно да управлявате автоматичен палетизиращ робот с неговата максимална промишлена скорост без твърда ограда, при условие че инсталирате наблюдавана система за безопасност, която поддържа изчислено защитно разстояние между робота и човешките работници. Ако това разстояние бъде нарушено, системата трябва автоматично да забави или спре, преди да може да възникне какъвто и да е физически контакт, предотвратявайки изцяло преходни и квази-статични контактни събития.

Най-ефективният начин за постигане на съответствие с отворен-под, като същевременно се поддържа висока производителност, е чрез разполагане на лазерни скенери за промишлена безопасност в основата на клетката за палетизиране. Тези скенери проектират плоско, много-пластово инфрачервено поле за наблюдение през пода, разделяйки отворената зона около палета на отделни работни зони.

Тези зони се картографират директно в контролера за безопасност на робота с помощта на специализирани софтуерни протоколи, които поддържат резервиране на двоен-канал, за да се предотврати една единствена точка на електронен отказ. Клетката управлява човешкото присъствие чрез стъпаловидна, автоматизирана матрица за намаляване на скоростта, която балансира безопасността

с оперативна непрекъснатост.

Зона за наблюдение	Физическо разстояние от робота	Работно състояние на робота	Въздействие върху линията нагоре по веригата
Зелена зона(Ясна операция)	По-голям от 2,5 метра	Пълна индустриална скорост:Рамото се движи с максимална скорост, за да бъде в крак с високо-скоростната-лепачка.	Без въздействие:Производството работи с максимална производителност.
Жълта зона(Предупреждение/Забавяне)	Между 1,2 и 2,5 метра	Контролирано забавяне:Контролерът за безопасност задейства незабавно намаляване-надолу, ограничавайки скоростта на робота до граница за безопасно сътрудничество.	Временно буфериране:Снопове започват леко да се натрупват върху подаващия конвейер с нулево-обратно-налягане.
Червена зона(Опасност/Стоп)	По-малко от 1,2 метра	Наблюдавано спиране от категория 1:Захранването се поддържа, но движението се спира, като се изпълнява регенеративна спирачка-за-спиране, преди човек да достигне движещите се части.	Задържане на линия:Буферирането нагоре се активира напълно; ако червената зона остане блокирана, програмата-залепване на папки в крайна сметка ще спре.

Чрез използването на този много{0}}етапен подход клетката остава напълно съвместима с ISO 10218-2. Операторите могат да се придвижат до станцията за палети, за да проверят етикетите, да проверят линиите за лепило или да оставят празни основи за палети, без да налагат твърдо, ръчно аварийно спиране, което изисква продължително електрическо нулиране и процедура за привеждане в начално състояние.

За да задоволи одитора по безопасност, физическите граници на вашите жълти и червени зони не могат да бъдат отгатнати; те трябва да бъдат изчислени на базата на-стандартна формула за индустрията, която отчита множество времеви фактори-в реалния свят:

Ръчно-отражение или скорост на приближаване:Стандартната скорост на човешко ходене, определена от правилата за безопасност, е 1,6 метра в секунда. Ако операторът работи или достига бързо, тази базова линия може да се наложи да се коригира нагоре по време на оценката на риска.
Времето за реакция на скенера:Вътрешното забавяне на обработката на лазерния скенер, което представлява времето, необходимо на устройството да открие препятствие и да промени състоянието на своите изходи за безопасност.
Времето за реакция на контролера за безопасност:Времето, необходимо на PLC за вътрешна безопасност на робота, за да обработи сигнала за спиране от скенера и да даде команда на моторните задвижвания да спрат захранването или да задействат спирачки.
Общото спирачно разстояние на робота:Физическото разстояние, което изминава ръката на роботаследспирачките са задействани. Това зависи до голяма степен от максималната скорост на рамото, теглото на грайфера и дали носи пълен картонен пакет в момента на стоп сигнала.

Ако на робот му е необходима половин-секунда, за да спре напълно, когато носи тежък товар с пълна скорост, и електрониката за безопасност въведе леко забавяне на обработката, границата на червената зона трябва да бъде позиционирана достатъчно далеч, за да се гарантира, че човек, който върви с нормална скорост, не може да преодолее тази празнина, преди роботът да достигне абсолютно спиране.

Често срещана грешка, която води до неуспешна проверка на безопасността, е фокусирането изцяло върху ръката на робота, като същевременно се пренебрегва дизайнът на инструмента за край-на-ръката. Традиционните пневматични странични-захващащи скоби, използвани за подреждане на вълнообразни снопове, разполагат с цилиндри с високо-налягане, които генерират значителни сили на смачкване. Ако работник пъхне ръката си в клетка без ограда и бъде хванат в тези скоби, може да настъпи сериозно нараняване, което представлява критична квази-статична опасност от контакт.

За да поддържате съвместимо, отворено{0}}подово оформление, вашият захват трябва да включва специфични функции за безопасност, които елиминират или смекчават тези механични точки на прищипване.

Шасито на грайфера трябва да е напълно без остри ъгли, открити резби на болтове или ръбове на-като ножове. Всички външни алуминиеви или стоманени плочи трябва да имат големи радиуси на ъглите. Освен това, водещите ударни повърхности трябва да бъдат оборудвани с меки, енергийно-поглъщащи брони от полиуретанова пяна или чувствителни-на натиск предпазни ръбове. Ако тези предпазни ръбове изпитват незначителна компресия, те изпращат незабавен сигнал за прекъсване към контролера на робота, спирайки всяко движение, преди разрушителните сили да могат да се натрупат срещу човешки крайник.

Ако вашата клетка използва-вакуумно бране вместо механични скоби, инструментът трябва да интегрира независими, дву{1}}канални вакуумни сензори. Основна опасност при палетизиране без ограда е рискът продуктът да изпусне -въздух по време на високо-фаза на завъртане, превръщайки тежък пакет в опасен снаряд.

Системата за управление на вакуума трябва да включва интегрирани възвратни клапани, които поддържат налягането на задържане дори при внезапна загуба на фабричен сгъстен въздух. Освен това, ако сензорите открият спад във вакуумната ефективност под безопасен работен праг, роботът трябва незабавно да премине в режим с ограничена скорост и да изпълни път на спускане с контролирана-ниска надморска височина, за да паркира безопасно нестабилния товар, предотвратявайки изхвърлянето му извън наблюдавания отпечатък на скенера.

Всички открити връзки, ножични механизми, пръти на пневматични цилиндри и механични шарнирни съединения на грайфера трябва да бъдат физически изолирани. Това се постига чрез инсталиране на защитни гъвкави маншони, неопренови обвивки или прозрачни поликарбонатни щитове върху движещите се механизми. Целта е да се направи физически невъзможно пръстите на оператора да попаднат в механичен капан по време на последователностите на затягане или задействане на инструмента.

Не-роботизираната клетка е съвместима само дотолкова, доколкото документацията й е съвместима. Когато инспектор на OSHA или вътрешен корпоративен одитор по безопасност преглежда вашата инсталация, те няма да се задоволят с устни уверения или проста демонстрация на лазерните скенери. Те ще поискат да видят официалния калъф за безопасност на системата. За да гарантирате, че вашето съоръжение преминава без глоби или оперативни спирания, вашият интеграционен екип трябва да предостави пълен, проверен пакет за съответствие.

Този документ е изчерпателна електронна таблица или отчет, който служи като основа за спазването на изискванията за безопасност. Той трябва систематично да изброява всяка потенциална опасност, идентифицирана в клетката по време на всички фази на работа-включително нормално производство, отстраняване на задръствания, обучение на нови модели и извършване на рутинна поддръжка.

Примерен запис в съвместима оценка на риска следва структурирана последователност:

Идентифицирана опасност:Захващане или притискане на оператор между ръката на робота и бетонна структурна колона на сграда по време на операция за смяна на палети.
Първоначално ниво на риск:Висок, поради потенциала за тежки наранявания от смачкване и отворения характер на клетката.
Стратегия за смекчаване:Внедряване на софтуерно{0}}дефинирани граници на безопасност в рамките на контролера на робота, които физически ограничават обхвата на артикулация на ръката, което прави механично невъзможно ръката да навлезе в свободното пространство близо до колоната.
Ниво на остатъчен риск:Ниска, тъй като опасността е проектирана извън системата чрез сертифициран софтуер за безопасност.

Инспекторите по безопасността често изискват физическо доказателство, че изчислените от вас безопасни разстояния съответстват на реалните-показания. Това валидиране се извършва

с помощта на специализиран инструмент-от трета страна, наречен стоп{1}}метър.

По време на валидирането роботът работи със 100% работна скорост с максималния номинален полезен товар. Тестващият инженер използва измервателния уред, за да задейства безопасно спиране, като същевременно измерва точната част от секундата и точните милиметри на хода, необходими на робота, за да постигне абсолютно нулево движение. Тези регистрационни файлове за физически тестове трябва да бъдат отпечатани, подписани и прикрепени към файла за безопасност, доказвайки, че границите на лазерния скенер са правилно позиционирани спрямо скоростите на човешки подход.

За системи, които разчитат на ограничаване на мощността и силата в определени зони, трябва да се използват специализирани-уреди за измерване на удара, за да се потвърди съответствието с ISO/TS 15066. Тези устройства използват калибрирани пружини и електронни преобразуватели на сила, предназначени да имитират био-еластичността на човешката плът и кости.

Инструментът за тестване се поставя на пътя на робота и роботът получава команда умишлено да се сблъска с него при определената скорост за съвместна работа. Устройството записва както пиковата сила на удара, така и непрекъснатата сила на смачкване. Ако записаните стойности паднат под максималните прагове на Нютон, установени за контакт с човешка тъкан, системата се проверява като безопасна за работа без ограда в тази конкретна зона.

Последният компонент от поддържането на съвместима клетка за палетизиране без ограда е човешкият елемент. Тъй като няма физически порти за отключване, операторите могат лесно да развият фалшиво чувство за сигурност около колаборативен робот, забравяйки, че той е част от тежка индустриална машина. Стабилната стратегия за съответствие трябва да включва непрекъснато оперативно обучение и ясни визуални знаци на производствения етаж.

Докато лазерните скенери създават невидими полета за безопасност, човешките оператори се нуждаят от ясни визуални индикатори, за да разберат къде свършват безопасните зони и започват опасните зони. Физическият под около кобот палетизатора трябва да бъде боядисан или залепен, за да съответства на вътрешната матрица за зониране на скенера.

Ярко жълтите щриховки трябва ясно да определят предупредителната зона, където роботът ще забави, а плътните червени граници трябва да маркират вътрешната граница, където роботът ще извърши рязко спиране. Това позволява на водачите на мотокари и работниците на пода да се придвижват из клетката, без да причиняват случайно забавяне на производството.

Операторите трябва да бъдат обучени как правилно да влизат и излизат от клетката за рутинни задачи като поставяне на етикети, проверки на качеството или почистване на деформиран картонен пакет. Вместо просто да влезете в полето на скенера и да разчитате сляпо на автоматизираните лазерни забавяния, най-добрите практики диктуват използването на контролирана функция за пауза на локалния операторски панел. Това довежда робота до контролирано спиране в определена начална позиция, което позволява на работника да изпълни задачата си с нулев риск от неочаквано движение, защитавайки както служителя, така и механичната цялост на оборудването.

Балансирането на високо-скоростната производствена производителност с-гъвкавостта на отворения под е напълно постижимо, но изисква излизане от-стандартните--фабрични настройки на кутията. Като проектирате вашата клетка около динамични зони за лазерно сканиране, избирате съвместима механика на захващане, поддържате ясна инженерна документация и обучавате персонала си правилно, можете да увеличите ефективността на вашата инсталация, като същевременно гарантирате, че вашето съоръжение остава напълно в съответствие със съвременните международни стандарти за безопасност.

Имате нужда от помощ при избора наригht Роботизиран палетизатор за вас? Contaсвържете се с нашия екип за безплатна консултация въз основа на вашите изисквания за размер на хартията и производствен обем.