Schakelaar inschakelen in de MRK

De De vereiste voor een 3-traps vrijgaveschakelaar wordt hier onder bepaalde voorwaarden gerelativeerd. Maar wanneer precies, dat is niet duidelijk geregeld. Veel van de verantwoordelijken ontwikkelden al snel de misvatting dat MRK doet over het algemeen niet Schakelaar inschakelen noodzakelijk. Maar dat is verkeerd. En als je twijfelt, kun je beter op veilig spelen dan terugschrikken voor de kosten en moeite van het installeren van toestemmingsknoppen. Omdat het nog steeds voornamelijk 3-traps vrijgave schakelaars zijn zeer betrouwbaar, eenvoudig te bedienen, zeer faalveilig en bijna onmogelijk te manipuleren.

Waarom zijn collaboratieve robots een speciaal geval?

Mens-robot samenwerking beschrijft dat Mensen en robots delen een werkruimte aandeel, de hebben niet noodzakelijkerwijs bewakers moet. Niet noodzakelijkerwijs, want strikt genomen kan er ook sprake zijn van een zogenaamde MRK als er een beveiligingsinrichting aanwezig is, maar de handmatige bediening moet plaatsvinden binnen de gevarenzone tijdens onderhouds- of reparatiewerkzaamheden. Zowel bedrijven als werknemers profiteren van verhoogde efficiëntie en verbeterde ergonomie als onderdeel van HRC. Samenwerkende robots nemen steeds vaker taken op zich die op de lange termijn cruciaal zijn voor de gewrichten en houding van mensen, terwijl ze tegelijkertijd productieprocessen versnellen. Maar hoe dichter mens en machine bij elkaar komen, hoe groter het potentiële gevaar. Tenminste wanneer er onzekerheid bestaat over relevante normen en voorschriften zoals de EN ISO 10218 („Veiligheidseisen voor industriële robots“) zegeviert. Dit is een groot probleem in veel bedrijven, omdat HRC een relatief nieuwe technologie is. En het is pas sinds kort dat het steeds populairder wordt in kleinere bedrijven. De expertise is hier soms niet in dezelfde mate beschikbaar als in grote bedrijven. Aangezien de klassieke beschermingszone niet langer van toepassing is op de MRK en steeds meer oplossingen en innovaties voor de Betrouwbare mensdetectie en veiligheidssensoren de activeringsschakelaar liep soms achter.

De mening dat 3-traps vrijgaveschakelaar in de MRK niet absoluut noodzakelijk zijn en wettelijk voorgeschreven worden steeds meer verspreid. Maar dat is niet juist. Vanuit juridisch oogpunt zijn er ook hier veel details waar rekening mee moet worden gehouden, zodat het in geval van twijfel over het algemeen veiliger is om ook in de robotica een vrijgaveschakelaar te gebruiken. En niet alleen wanneer een beschermd gebied moet worden betreden door mensen voor onderhouds- of installatiewerkzaamheden, maar ook wanneer over het algemeen Geen scheidingsbeveiliging bestaat (Veiligheidsomheining, deursensoren voor toegang tot het beveiligde gebied, enz.). Het is niet mogelijk om een algemeen “ja” of “nee” antwoord te geven op de vraag wanneer een vrijgave schakelaar nodig is. En de ISO geeft momenteel geen duidelijk antwoord op deze vraag. Laten we daarom eens kijken naar verschillende niet-meewerkende en meewerkende toepassingsvoorbeelden voor robots en de vraag naar de noodzaak van de activerende schakelaar in elk voorbeeld.

Wat doen 3-traps inschakelende schakelaars precies?

De EN ISO 10218 norm uit 2011, die nog steeds geldig is, regelt de Sectie 4.2, dat de Handmatige besturing van robots altijd buiten het beschermde gebied moet plaatsvinden. Dit beschermde gebied wordt beperkt door de standaard beschermingen aan de buitenzijden. Het kan echter om verschillende redenen nodig zijn om deze beveiligingen tijdelijk uit te schakelen. Bijvoorbeeld om onderhoudswerkzaamheden uit te voeren. In dit geval wordt de 3-traps vrijgaveschakelaar gebruikt. Als de beveiligingen voor normaal bedrijf gedeactiveerd zijn, dan Aanvullende maatregelen worden genomen om Persoonlijke bescherming garanderen bij speciale operaties om te kunnen.

In de meeste moderne industriële fabrieken is de “normale” werking d.w.z. voor volledig automatische functies, bijv. in robots. Dit is waar de operationele beschermende maatregelen. Deze brengen de machine tot stilstand als een persoon de gevarenzone betreedt of als de veiligheidsdeur opengaat. Als er echter nieuwe apparatuur, proceswijzigingen of programmeerwerk nodig is, moeten de normale beveiligingsvoorzieningen worden uitgeschakeld en moeten de machines in handmatige modus worden bestuurd. Dit is waar de Beveiligingsfunctie inschakelen.

In de richtlijnen staat dat er een vergrendeling moet worden gebruikt om te voorkomen dat de Machinewerking alleen mogelijk door een tweede, afzonderlijke actie. Om ervoor te zorgen dat een persoon die in de veiligheidszone werkt de machine kan verplaatsen, moet de vrijgaveschakelaar ook worden bevestigd in de vorm van een handbediend bedieningsorgaan. Iedereen die in de gevarenzone werkt, moet dit goedkeuringsapparaat bij zich dragen.

• Niveau 1: de knop is nog niet ingedrukt. Machine is uitgeschakeld (Off) of werkt met de veiligheidsfuncties van normaal bedrijf geactiveerd.
• Niveau 2: de middelste stand van de vrijgaveschakelaar. De machine draait terwijl de veiligheidsvoorzieningen zoals deuren zijn gedeactiveerd, zodat onderhoudswerkzaamheden of nieuwe instellingen kunnen worden uitgevoerd (Aan).
• Niveau 3: Als de knop te stevig wordt ingedrukt, wordt de machine tot stilstand gebracht (Off). De vrijgave schakelaar beschermt de operator en mensen in de gevarenzone bij een overreactie in een schoksituatie

Handmatige bediening van een robot is daarom alleen mogelijk zolang de vrijgaveschakelaar in de middelste stand staat (niveau 2). Als het wordt losgelaten (niveau 1) of te hard wordt ingedrukt (niveau 3), bijvoorbeeld als gevolg van een schoksituatie, een hartaanval of een elektrische schok, zal de Werking automatisch ingesteld. Daarnaast hebben sommige inschakelende schakelaars een extra Noodstopknop (Noodstopschakelaar).

In het geval van HRC is er echter geen sprake van een dergelijk beschermd gebied of ruimtelijke scheiding door beschermende hekken in het dagelijkse werk.. Mens en machine werken dus voortdurend samen. Veel bedrijven vragen zich daarom af of alle werknemers nu altijd een vrijschakelsysteem moeten gebruiken, of dat dit niet langer nodig is omdat er andere beveiligingssystemen – met name persoonlijke identificatie – worden gebruikt. Dit komt omdat collaboratieve robots in staat moeten zijn om betrouwbaar mensen te detecteren en zelfstandig de werking te stoppen of zelfstandig kracht, druk en vermogen te beperken en aan te passen. Dit betekent echter niet dat een klassieke schakelaar overbodig is.

Voorwaarde voor de werking van collaboratieve robots

De eisen voor collaboratieve robots en de geïntegreerde veiligheidssystemen voor persoonlijke detectie, risicominimalisatie en kracht- en krachtbegrenzing regelt de ISO/TS 15066. In principe kunnen collaboratieve robots volledig automatisch werken in de nabijheid van mensen, zonder dat er een veiligheidshek nodig is, als een Voltooide risicobeoordeling op basis van kracht- en krachtbegrenzing en de validatie van alle mogelijke botsscenario’s komt tot de conclusie dat de toepassing veilig is. Een interessante theoretische basis voor de veilige detectie van personen als beschermingsmiddel voor samenwerkende robots wordt geleverd door de Proefschrift van Dr.-Ing. Björn Ostermann uit 2014, die hij schreef aan de Universiteit van Wuppertal.

De risicobeoordeling:

1. Gegevensverzameling zoals productnaam, producttype, productiejaar, beoogd toepassingsgebied of gebruik, te verwachten verkeerd gebruik, productfuncties, enz.
2. Welke potentiële gevaren bestaan?
   1. Kneuzingen
   2. Schokken
   3. Brandwonden
   4. Steken en doorboren
   5. In- en afsnijden
   6. Wikkelen
   7. Intrekken
   8. Gevangen
   9. Elektrische schok
   10. Contact met gevaarlijke stoffen
3. Waar zijn Botsingen (Fysiek contact tussen mensen en machines) in deSamenwerkingsraum mogelijk?
4. Risicobeoordeling: Hoe waarschijnlijk is het dat een geïdentificeerd gevaar zich voordoet en wat zouden de gevolgen zijn? Hoe vaak en hoe lang bestaat dit risico per werknemer?
   1. Voorbeeld: een werknemer die de hele dag samen met een robot assemblagewerkzaamheden uitvoert, wordt langer en vaker blootgesteld aan het potentiële risico dan een werknemer die een paar keer per dag een pallet laadt die door een robot wordt geladen.
5. Wordt gebruikt met Botsing vermijden of kracht, impuls en krachtbeperking?
6. Waarmee ooit Actieve veiligheidsfuncties in automatische modus kunnen druk en kracht zo worden geregeld dat er geen risico is op letsel bij personen?
7. Overeenkomstige “machinegrenzen” worden nu gedefinieerd op basis van de reeds vastgelegde informatie.
8. Op basis van deze gegevens (Risicoanalyse) nu wordt beoordeeld of de noodzakelijke beveiliging voldoende is of dat er aanvullende maatregelen moeten worden genomen om de risico’s tot een minimum te beperken die verder gaan dan de in het systeem geïntegreerde beveiligingssystemen (Risicobeoordeling).
9. Deze risicobeoordeling wordt herhaald totdat het gebruik van de collaboratieve robot als veilig wordt gecategoriseerd.

Een serie van Altijd actieve veiligheidsfuncties in automatische modus kan de actieve veiligheidsfuncties van een drietraps vrijgaveschakelaar vervangen, bijvoorbeeld de Tool Center Point (TCP)-Snelheidslimiet, de TCP-ruimtebeperking, gezamenlijke positiebeperkingen en gezamenlijke snelheidsbeperkingen. En dit is precies wat collaboratieve robots onderscheidt van conventionele industriële robots, waarvoor een schakelaar na EN ISO 10218 is verplicht. Een vrijgave schakelaar kan echter nog steeds nuttig of zelfs verplicht zijn.

De bijbehorende technische specificatie is nog niet gekoppeld aan de machinerichtlijn. Dezelfde experts die werkten aan ISO 10218-1/-2 (nog steeds de geldende norm voor alle industriële robots), zijn ook auteurs van de TS 15066. Het kan daarom dienen als richtlijn voor veiligheid in HRC en er moet zeker rekening mee worden gehouden.

En deze TS beantwoordt de vraag of een vrijgave schakelaar nodig is voor de MRK als volgt:

Deze formulering roept echter minstens zoveel vragen op als ze beantwoordt. In principe stelt deze formulering alleen dat collaboratieve robots geen vrijgave-schakelaar nodig hebben als hun geïntegreerde veiligheidsfuncties veilig “genoeg” zijn. Maar wat betekent genoeg?

De volgende vragen bieden een oriëntatie.

Als je al deze vragen met “Ja” kunt beantwoorden, kun je aannemen dat een vrijgave-schakelaar niet absoluut noodzakelijk is:

In deze voorbeelden zijn vrijgaveswitches nodig voor de MRK

In de praktijk worden kracht- en krachtbegrenzing en de bewaakte stop vooral gebruikt voor HRC-toepassingen om het risico te minimaliseren. Met betrekking tot kracht- en krachtbegrenzing is de grootste uitdaging voor de verantwoordelijke integrators echter het meten van de klem- en vrije botsing die nodig is voor de risicobeoordeling. Extra veiligheidsmaatregelen zoals een vrijgave schakelaar kunnen de risicobeoordeling hier aanzienlijk vereenvoudigen.

Veiligheidsmatten of laserscanners scheiden de beschermde en niet-beschermde werkgebieden en vervangen de oude veiligheidshekken. Ze kondigen aan dat een persoon het werkgebied van de samenwerkende robot betreedt en activeren een veiligheidsstop. Moet een werknemer of in het bijzonder een programmeur nu verantwoordelijk zijn voor de handmatige beweging van de robot tijdens installatie- of onderhoudswerkzaamheden dichter bij de robot dan de sensoren voor de bewaakte veiligheidsstop toelaten, is het noodzakelijk om de beweging van de robot te bewaken met een extra veiligheidsfunctie die de robot tijdelijk kan verplaatsen of stoppen in geval van nood. Deze functie wordt dan vervuld door de Drietraps vrijgaveschakelaar.

Als onderdeel van de risicobeoordeling wordt de grootte van de zogenaamde samenwerkingsruimte bepaald. Dit hoeft niet het hele bewegingsbereik van de robot te zijn. Bijvoorbeeld robots die automatisch pallets laden, die vervolgens door een werknemer worden meegenomen. Als echter het volledige bewegingsbereik van de robot ook wordt gedefinieerd als een samenwerkingsruimte, zijn de benodigde metingen en analyses voor de risicobeoordeling enorm complex. Vooral knel- en schuifpunten zijn erg gevaarlijk voor mensen in de samenwerkingsruimte. Voor robots met kracht- en vermogensbegrenzing is het daarom raadzaam om het aantal potentiële klempunten te minimaliseren. Dit is echter niet altijd gemakkelijk. Ruimtebeperkende veiligheidsfuncties of de verdeling van de werkruimte in twee gebieden (Normale ruimte en samenwerkingsruimte), die het bewegingsbereik van de robot in grotere mate beperken, bieden hier een oplossing, omdat de samenwerkingsruimte zo wordt verkleind. En dus ook de ruimte waarin de bijbehorende metingen voor de risicobeoordeling moeten worden uitgevoerd. Je kunt dan in het gebied binnen de samenwerkingsruimte werken zonder de toestemmingsknop (Gereduceerde veiligheidsparameters). Gemeten door lichtroosters of andere sensoren vermindert de robot zijn snelheid en kracht binnen dit bereik. De toestemmingsknop is vereist buiten de samenwerkingskamer (normale veiligheidsparameters). Dit komt omdat de robot met hogere snelheden en hogere prestaties kan werken in dit normale gebied, omdat er normaal gesproken geen mensen in dit gebied zijn. Het gebruik van toestemmingssensoren vereenvoudigt de risicobeoordeling van de HRC aanzienlijk.

Vereenvoudigde risicobeoordeling dankzij toestemmingsknop

In grote samenwerkingsruimten die zich uitstrekken over het hele bewegingsgebied, is de risicobeoordeling zeer uitgebreid en complex. Alle klem- en schuifpunten, botsingsmogelijkheden en krachten moeten worden berekend. Het onderverdelen van de werkruimtes in een normale ruimte en een kleine ruimte voor echte samenwerking helpt hier, maar vereist een schakelaar in de normale ruimte.

• In de normaal bereik de gebruikelijke veiligheidsparameters van kracht worden, vergelijkbaar met conventionele volautomatische industriële robots die binnen de bekende veiligheidsomheiningen hebben gewerkt. Met dit verschil dat het gebied alleen wordt gescheiden door een veiligheidsniveau en een laserrooster. Als een persoon het laserraster overschrijdt, remt de robot (veiligheidsstop). In dit gebied mogen mensen de robot alleen bewegen met een vrijgave schakelaar. Aangezien mensen het normale gebied alleen in uitzonderlijke situaties betreden, kan de robot hier werken met normale snelheid, kracht en vermogen, zonder kracht- en vermogensbeperkingen op basis van de gedetailleerde risicoanalyse. Het tijdrovende meten en berekenen van de vrije botsing en de klem- en schuifpunten vervalt ook op dit gebied.
• Als de robot de Geprogrammeerd beveiligingsniveau, het schakelt van de normale bedrijfsmodus over naar de energie- en prestatiebeperkte modus (of omgekeerd, afhankelijk van het gebied van waaruit de robot het veiligheidsniveau overschrijdt).
• In de Ruimte voor samenwerking de waarden zoals snelheid, kracht en vermogen worden verlaagd in overeenstemming met de kracht- en vermogenslimieten die voortvloeien uit de risicobeoordeling. Binnen de samenwerkingsruimte zijn de gedetailleerde Risicoanalyse incl. Meten en bepalen van klem- en afschuifpunten en de vrije botsing. Daarom kan een vrijgaveschakelaar in dit gebied worden weggelaten.

Door het proces in twee gebieden te verdelen, biedt deze aanpak het voordeel dat de complexe risicobeoordeling kan worden beperkt tot de kleinst mogelijke samenwerkingsruimte. Namelijk op de Gebied voor het licht of laserrooster. Klempunten en botsingsmogelijkheden moeten ook worden berekend en de veiligheidssystemen en parameters van de robot moeten dienovereenkomstig worden geconfigureerd. Deze kracht- en vermogenslimiet moet echter alleen worden nageleefd in de samenwerkingskamer.

Zodra de robot achter het rooster en door het veiligheidsniveau Als de vermogens- en prestatiebeperking wordt opgeheven, komt de motor in het normale bereik. De mogelijke knel- en afschuifpunten en de vrije botsing hoeven voor dit gebied niet in detail te worden geanalyseerd, omdat het een klassiek beschermd gebied volgens EN ISO 10218 handel. Daarom is hier een 3-traps vrijgaveschakelaar vereist, wanneer handmatige bewegingen worden uitgevoerd.

Het gebruik van toestemmingsknoppen als onderdeel van de vereenvoudigde risicobeoordeling kan daarom veel tijd en moeite besparen.

In de praktijk Deze oplossing is geschikt voor alle toepassingen waarbij mensen en robots de ruimte slechts op één of enkele punten binnen de HRC delen. Hierdoor kan de robot buiten deze gebieden op vol vermogen werken om ondanks MRK op sommige plaatsen een Korte cyclustijd te bereiken.

Conclusie: Schakelaars inschakelen in robotica – ja of nee?

Of een schakelaar nodig is voor een veilige HRC blijft een belangrijke vraag die niet met een algemeen “nee” kan worden beantwoord. Het antwoord hangt af van verschillende parameters.

In het B-COMMAND productoverzicht vindt u snel en eenvoudig een oplossing voor uw toepassingsgebied. Van hangschakelaars tot radiografische afstandbediening, alles wordt in ons productoverzicht getoond om u een snel overzicht te geven van ons productassortiment.