Aktiveringsafbryder i MRK

Kravet om en 3-trins samtykkeknap er her under visse omstændigheder relativeret. Men præcis hvornår er ikke klart reguleret. Dette gav hurtigt anledning til den misforståelse blandt mange af de ansvarlige, at der generelt ikke er behov for samtykke til MCH. Men det er forkert. Og i tvivlstilfælde er det bedre at være på den sikre side end at være ked af det, i stedet for at skygge for omkostningerne og indsatsen ved at installere samtykke-scannere. Dette skyldes, at især 3-trins aktiveringsafbrydere stadig fungerer meget pålideligt, er lette at betjene, meget sikre og kan næsten ikke manipuleres.

Hvorfor er kollaborative robotter et særtilfælde?

Samarbejde mellem mennesker og robotter beskriver, hvordan mennesker og robotter deler et arbejdsområde, som ikke nødvendigvis behøver at have adskilte beskyttelsesanordninger. Ikke obligatorisk, da der strengt taget også kan være tale om en såkaldt MRK, hvis der findes en beskyttelsesanordning, men manuel betjening skal finde sted inden for farezonen under vedligeholdelses- eller reparationsarbejde. Både virksomheder og medarbejdere nyder godt af øget effektivitet og forbedret ergonomi inden for rammerne af MRK. Samarbejdsrobotter overtager i stigende grad opgaver, der er kritiske for menneskers led og kropsholdning på lang sigt, samtidig med at de fremskynder produktionsprocesserne. Den potentielle fare har dog også en tendens til at stige, jo tættere menneske og maskine kommer på hinanden. I det mindste når der er usikkerhed om de tilsvarende standarder og bestemmelser som f.eks. EN ISO 10218 (“Sikkerhedskrav til industrirobotter”). Dette er fantastisk i mange virksomheder, fordi MRC er en relativt ung teknologi. Og det er først i de seneste år, at den er blevet mere og mere populær i mindre virksomheder. I nogle tilfælde er ekspertisen her ikke tilgængelig i samme omfang som i store virksomheder. Da det klassiske beskyttelsesområde ikke længere anvendes i MRC, og der i stigende grad anvendes løsninger og innovationer inden for pålidelig persondetektion og sikkerhedssensorteknologi, er samtykkesensoren midlertidigt sakket bagud.

Die Auffassung, dass 3-stufige Aktivierungsschalter in der MRK nicht zwingend notwendig und gesetzlich vorgeschrieben sind, setzt sich immer mehr durch. Men det er ikke rigtigt. Ud fra et juridisk synspunkt er der også mange detaljer at overveje her, så i tvivlstilfælde er det generelt sikrere at bruge en ekstra samtykkeknap i robotteknologi. Og det er ikke kun, når personer skal komme ind i et beskyttet område for at udføre vedligeholdelses- eller installationsarbejde, men også når der generelt ikke er nogen afskærmende beskyttelsesanordning (sikkerhedshegn, dørsensorer for adgang til det beskyttede område osv.). Der kan ikke gives et generelt “ja” eller “nej” til spørgsmålet om, hvornår det er nødvendigt med en aktiveringsafbryder. Og dette svar er heller ikke klart givet af ISO i øjeblikket. Lad os derfor se på forskellige eksempler på ikke-samarbejdsrelaterede og samarbejdsrelaterede anvendelser af robotter og på spørgsmålet om nødvendigheden af en samtykkeknap i hvert enkelt eksempel.

Hvad gør 3-trins aktiveringsafbrydere helt præcist?

Den stadig gældende EN ISO 10218 fra 2011 foreskriver i afsnit 4.2, at manuel styring af robotter også altid skal foregå uden for det beskyttede område. Dette beskyttede område er begrænset af de fælles beskyttelsesanordninger på de ydre sider. Af forskellige årsager kan det dog være nødvendigt at deaktivere disse beskyttelsesanordninger midlertidigt. F.eks. for at udføre vedligeholdelsesarbejde. I dette tilfælde anvendes den 3-trins aktiveringsafbryder. Dette skyldes, at hvis beskyttelsesanordningerne ved normal drift er deaktiveret, skal der træffes yderligere foranstaltninger for at kunne garantere personbeskyttelse også ved særlig drift.

I de fleste moderne industrianlæg er “normal” drift således ensbetydende med fuldautomatiske funktioner, f.eks. i robotter. Hier setzen die betrieblichen Schutzmaßnahmen an. Sie sorgen dafür, dass die Maschine stoppt, wenn eine Person den Gefahrenbereich betritt oder wenn die Schutztür geöffnet wird. Hvis der imidlertid skal foretages nye installationer, procesomdannelser eller programmeringsarbejde, skal de normale beskyttelsesanordninger fjernes, og maskinerne skal styres i manuel tilstand. Her har aktiveringsafbryderne nu en beskyttelsesfunktion.

Ifølge retningslinjerne skal der anvendes en låsbar anordning, som kun aktiverer maskinens funktion ved hjælp af en anden, separat handling. Så for at en person, der arbejder i sikkerhedsområdet, kan flytte maskinen, skal aktiveringsafbryderen også bekræftes i form af en manuelt betjent betjeningsanordning. Alle personer, der arbejder i det farlige område, skal bære denne godkendelsesanordning.

• Trin 1: der er endnu ikke blevet trykket på knappen. Maskinen er enten deaktiveret (Off) eller kører med aktiverede sikkerhedsfunktioner i normal drift.
• Trin 2: den midterste position af aktiveringskontakten. I dette tilfælde kører maskinen, mens de afskærmende beskyttelsesanordninger, f.eks. døre, er deaktiveret for at kunne udføre vedligeholdelsesarbejde eller foretage nye indstillinger (On).
• Trin 3: Hvis der trykkes for hårdt på knappen eller trykkes igennem, standses maskinen (Off). På denne måde beskytter aktiveringsafbryderen operatøren og de personer, der befinder sig i farezonen, i tilfælde af en overreaktion i en skræksituation

Manuel betjening af en robot er derfor kun mulig, så længe aktiveringskontakten er i midterpositionen (niveau 2). Hvis den enten slippes (niveau 1) eller trykkes for hårdt (niveau 3), f.eks. som følge af en skræksituation, et hjerteanfald eller et elektrisk stød, stoppes driften automatisk. Desuden har nogle aktiveringsafbrydere en ekstra nødstopknap (nødstopknap).

Et sådant beskyttelsesområde eller en rumlig adskillelse ved hjælp af beskyttelseshegn findes imidlertid slet ikke i MRK i det daglige arbejde. Menneske og maskine arbejder altså konstant sammen. Mange virksomheder spørger sig derfor selv, om alle medarbejdere nu skal bruge en aktiveringskontakt hele tiden, eller om det ikke længere er nødvendigt, fordi der anvendes andre beskyttelsessystemer – især personlig identifikation. Det skyldes, at kollaborative robotter skal kunne registrere personer og stoppe driften uafhængigt eller begrænse og justere kraft, tryk og effekt uafhængigt. Dette gør dog ikke en klassisk samtykkeskift overflødig.

Forudsætning for drift af samarbejdende robotter

Kravene til kollaborative robotter og de integrerede sikkerhedssystemer til persondetektion, risikoreduktion og kraft- og energibegrænsning er reguleret af ISO/TS 15066. I princippet kan kollaborative robotter operere fuldt automatisk i nærheden af mennesker uden adskillelse af et sikkerhedshegn, hvis en afsluttet risikovurdering baseret på kraft- og effektbegrænsning og validering af alle mulige kollisionsscenarier konkluderer, at det er sikkert at bruge dem. Et interessant teoretisk grundlag for sikker detektion af personer som en beskyttelsesanordning for kollaborative robotter findes i øvrigt i Dr.-Ing. Björn Ostermanns afhandling fra 2014, som han skrev på universitetet i Wuppertal.

Risikovurderingen:

1. Registrering af data som f.eks. produktnavn, produkttype, fremstillingsår, påtænkt anvendelse eller brug, forudsigeligt misbrug, produktfunktioner osv.
2. Hvad er de potentielle farer?
   1. Blå mærker
   2. Virkninger
   3. Brænder
   4. Knivstik og piercing
   5. Tilskæring og afskæring
   6. Svingning
   7. Flyt ind
   8. Sammenfiltret
   9. Elektrisk stød
   10. Kontakt med farlige stoffer
3. Hvor er kollisioner (fysisk kontakt mellem mennesker og maskiner) potentielt mulige i samarbejdsområdet?
4. Risikovurdering: Hvor sandsynligt er det, at en identificeret fare vil forekomme, og hvad vil konsekvenserne være? Hvor ofte og hvor længe eksisterer denne risiko pr. medarbejder?
   1. Eksempel: En medarbejder, der udfører samlearbejde sammen med en robot hele dagen, er udsat for den potentielle risiko længere og hyppigere end en medarbejder, der læsser en palle, som er blevet læsset af en robot et par gange om dagen.
5. Anvendes der kollisionsforebyggelse eller begrænsning af kraft, momentum og effekt?
6. Hvilke altid aktive sikkerhedsfunktioner i automatisk tilstand kan bruges til at styre tryk og kraft, så der ikke er risiko for personskade?
7. Der fastsættes nu passende “maskingrænser” på grundlag af de allerede indsamlede oplysninger.
8. På grundlag af disse data (risikoanalyse) vurderes det nu, om den nødvendige sikkerhed er tilstrækkelig, eller om der skal træffes yderligere risikobegrænsende foranstaltninger, der går ud over de sikkerhedssystemer, der er integreret i systemet (risikovurdering).
9. Denne risikovurdering gentages, indtil brugen af den kollaborative robot anses for at være sikker.

Selv om en række altid aktive sikkerhedsfunktioner i automatisk tilstand kan erstatte de aktive sikkerhedsfunktioner i en tre-trins aktiveringsafbryder her, f.eks. hastighedsgrænsen for værktøjets midtpunkt (TCP), TCP-rumsgrænsen, grænserne for ledposition og ledhastighedsgrænser. Og det er netop det, der adskiller kollaborative robotter fra konventionelle industrirobotter, for hvilke en aktiveringsafbryder i henhold til EN ISO 10218 er obligatorisk. Men ikke desto mindre kan en aktiveringsafbryder stadig være nyttig eller endda obligatorisk.

Den tilsvarende tekniske specifikation er endnu ikke knyttet til maskindirektivet. De samme eksperter, der arbejdede på ISO 10218-1/-2 (som stadig er den gældende standard for alle industrirobotter), er imidlertid også forfatterne til TS 15066. Den kan derfor bestemt fungere som en retningslinje for sikkerheden i MRK og bør bestemt tages i betragtning.

Og denne TS giver følgende svar på spørgsmålet om, hvorvidt det er nødvendigt med en aktiveringsafbryder for MRK eller ej:

Denne formulering rejser imidlertid mindst lige så mange spørgsmål, som den besvarer. Fordi denne formulering i princippet kun siger, at kollaborative robotter ikke har brug for en aktiveringskontakt, hvis deres integrerede sikkerhedsfunktioner er sikre “nok”. Men hvad betyder nok?

De følgende spørgsmål giver en orientering.

Hvis alle disse spørgsmål kan besvares med “ja”, kan det antages, at det ikke er absolut nødvendigt med en aktiveringsafbryder:

I disse eksempler er det nødvendigt med aktiveringsafbrydere for MRK

I praksis anvendes kraft- og effektbegrænsning og overvåget stop hovedsagelig til MRK-applikationer med henblik på risikoreduktion. Med hensyn til kraft- og effektbegrænsning står de ansvarlige integratorer imidlertid først og fremmest over for udfordringen med at måle klemme- og fri kollision, hvilket er nødvendigt for risikovurderingen. Yderligere sikkerhedsforanstaltninger som f.eks. en aktiveringsafbryder kan forenkle risikovurderingen betydeligt her.

Trinmåtter eller laserscannere overtager adskillelsen af det beskyttede og det ikke-beskyttede arbejdsområde og erstatter de gamle sikkerhedshegn. De meddeler, at en person kommer ind i arbejdsområdet for den samarbejdende robot, og udløser et sikkerhedsstop. Skal en medarbejder eller især en programmør nu være ansvarlig for den manuelle bevægelse af robotten under installation eller vedligeholdelsesarbejde? stå tættere på robotten, end sensorerne tillader, for at det sikkerhedsgodkendte overvågede stoper det nødvendigt at overvåge robottens bevægelse ved hjælp af en anden sikkerhedsfunktion, som kan flytte den midlertidigt eller stoppe den i en nødsituation. Denne funktion udføres derefter af den tre-trins aktiveringskontakt.

Inden for rammerne af risikovurderingen bestemmes det, hvor stort det såkaldte samarbejdsområde er. Dette gælder ikke nødvendigvis for hele robottens bevægelsesområde. F.eks. med robotter, der automatisk indlæser paller, som derefter flyttes væk af en medarbejder. Hvis hele robottens bevægelsesområde imidlertid også defineres som et samarbejdsområde, bliver de nødvendige målinger og analyser til risikovurderingen enormt komplekse. Især klem- og klippepunkter er meget farlige for mennesker i samarbejdsområdet. For robotter med kraft- og effektbegrænsning er det derfor tilrådeligt at holde antallet af potentielle fastspændingspunkter så lavt som muligt. Men det er ikke altid let. Rumbegrænsende sikkerhedsfunktioner eller opdeling af arbejdsområdet i to områder (normalområde og samarbejdsområde), som i højere grad begrænser robottens bevægelsesrum, kan afhjælpe dette problem, da samarbejdsområdet reduceres på denne måde. Og dermed også det rum, hvor der skal foretages tilsvarende målinger med henblik på risikovurdering. I området inden for samarbejdsrummet er det så muligt at arbejde uden en aktiveringskontakt (reducerede sikkerhedsparametre). Robotten reducerer sin hastighed og kraft inden for dette område, hvilket måles af lysgardiner eller andre sensorer. Uden for samarbejdsområdet er det nødvendigt med en aktiveringskontakt (normale sikkerhedsparametre). Det skyldes, at robotten i dette normale område kan arbejde med højere hastigheder og med større kraft, da der normalt ikke er nogen mennesker i dette område. Ved at anvende prober med samtykke kan risikovurderingen af MRK således forenkles betydeligt.

Forenklet risikovurdering takket være samtykkeskiftet

I store samarbejdsrum, der dækker hele bevægelsesområdet, er risikovurderingen meget omfattende og udførlig. Alle fastspændings- og forskydningspunkter, kollisionsmuligheder og kræfter skal beregnes. Opdeling af arbejdsområderne i et normalt område og et lille egentligt samarbejdsområde afhjælper dette, men gør det nødvendigt med en godkendelsesknap i det normale område.

• I det normale område træder de sædvanlige sikkerhedsparametre i kraft, svarende til konventionelle fuldautomatiske industrirobotter, der har arbejdet inden for de kendte sikkerhedshegn. Med den forskel, at området kun er adskilt af et sikkerhedsplan og et lasergitter. Hvis et menneske krydser lasergitteret, bremser robotten (sikkerhedsstop). I dette område må folk kun bevæge robotten ved at trykke på knappen “Samtykke”. Da mennesker kun træder ind i det normale område i ekstraordinære situationer, kan robotten arbejde her med normal hastighed, kraft og styrke, uden kraft- og effektbegrænsninger baseret på den detaljerede risikoanalyse. Den tidskrævende måling og beregning af den frie kollision samt af spændings- og skærepunkterne er også udeladt på dette område.
• Når robotten krydser det programmerede sikkerhedsniveau, skifter den fra normal driftstilstand til kraft- og effektbegrænset tilstand (eller omvendt, afhængigt af det område, hvorfra robotten krydser sikkerhedsniveauet).
• I samarbejdsområdet reduceres værdier som f.eks. hastighed, kraft og effekt i overensstemmelse med de kraft- og effektgrænser, der følger af risikovurderingen. Inden for samarbejdsområdet kan de detaljerede Risikoanalyse inkl. Måling og fastlæggelse af fastspændings- og klippepunkter og den frie kollision. Inden for dette område kan man derfor undvære en aktiveringsafbryder.

Denne fremgangsmåde, der opdeler den i to områder, har den fordel, at den omfattende risikovurdering kan begrænses til et så lille samarbejdsområde som muligt. Nemlig området foran lys- eller lasergitteret. Her skal terminalpunkter og kollisionsmuligheder stadig beregnes, og robottens sikkerhedssystemer og parametre skal konfigureres i overensstemmelse hermed. Denne kraft- og effektbegrænsning skal dog kun overholdes i samarbejdsrummet.

Så snart robotten bevæger sig bag gitteret og gennem sikkerhedsniveauet ind i det normale område, ophæves kraft- og effektbegrænsningen. Det er ikke nødvendigt at foretage en detaljeret undersøgelse af de mulige fastspændings- og klippepunkter samt det frie sammenstød for dette område, da det er et klassisk beskyttet område i henhold til EN ISO 10218. Derfor er der her behov for en 3-trins aktiveringskontakt, når der udføres manuelle bevægelser.

Brugen af samtykkescannere som led i den forenklede risikovurdering kan derfor spare meget tid og kræfter på dette område.

I praksis egner denne løsning sig til alle anvendelser, hvor mennesker og robotter faktisk deler plads i MRK-sammenhæng på kun et eller få punkter. Dette gør det muligt for robotten at køre med fuld effekt uden for disse områder for at opnå en lav cyklustid på trods af MRK på stederne.

Konklusion: Samtykkelsesscannere i robotteknologi – ja eller nej?

Det er fortsat et vigtigt spørgsmål, om det er nødvendigt med en aktiveringsafbryder for at sikre HRC, og det kan ikke besvares med et generelt “nej”. Svaret afhænger af forskellige parametre.

I B-COMMAND produktoversigten kan du hurtigt og nemt finde en løsning til dit anvendelsesområde. Fra pendler til radiofjernbetjeninger, alt er vist i vores produktoversigt for at give dig et hurtigt overblik over vores produktsortiment.