Sikkerhed i palleteringscellen

Sikkerhed i palleteringscellen er praksissen med at etablere forudsigelige fysiske og softwarebaserede barrierer mellem tunge laster og menneskelige operatører. Når en produktionslinje producerer hundredvis af kasser i timen, bevæger den robot, der stabler kasserne, sig med betydelig kraft. Vores opgave som integratorer er at sikre, at den kraft aldrig krydser en medarbejders vej, samtidig med at produktionslinjen holder den ønskede hastighed.

Sikkerhed i automation løser to problemer på én gang. Det fjerner den fysiske belastning ved manuelle løft, og det standardiserer omgivelserne, så mennesker og maskiner kan arbejde i samme virksomhed uden risiko.

"Inden for produktion reducerer automatisering af gentagne løfteopgaver muskel- og skeletbesvær, som tegner sig for næsten 33 % af alle skader på arbejdspladsen." - Bureau of Labor Statistics (BLS), 2020

Vi designer hver robotcelle ud fra strikse separationsprotokoller. Hvis en operatør træder ind i det aktive arbejdsområde, skal maskinen standse, inden der opstår kontakt. Det kræver en præcis kombination af hardwarebarrierer, sensorteknologi og softwareprogrammering.

Grundlaget for robotsystemets sikkerhed

Hver automatiseret celle begynder med en formel risikovurdering, som er påkrævet af ISO 10218-2, den internationale standard for integration af robotsystemer. Vi nøjes ikke med at stille en robot på gulvet og tænde den. Vi kortlægger hele driftscyklussen for at identificere klempunkter, slagzoner og faldfarer.

En standard industrirobot, der bærer en last på 20 kg ved fuld hastighed, kræver mindst 1,5 meters fri afstand for at standse helt mekanisk. Vi beregner den præcise stoplængde ud fra robottens maksimale rækkevidde og lastens vægt. Den måling afgør, hvor sikkerhedsperimeteren tegnes.

Under vores indledende audits af virksomheden ser vi nærmere på, hvordan operatørerne i dag interagerer med linjens afslutning. Skal de fjerne tomme paller? Lægger de mellemark i manuelt? Hvert interaktionspunkt med mennesker kræver en dedikeret sikkerhedsmekanisme. Hvis en medarbejder skal ind i cellen for at fjerne en blokeret kasse, skal systemet øjeblikkeligt falde til en nulenergi-tilstand.

Vi indarbejder disse sikkerhedsprotokoller direkte i vores automatiske palleteringsløsninger. Målet er at gøre den sikre måde at betjene maskinen på til den eneste måde at betjene den på.

Fysisk hegn kontra aktiv afskærmning

Sikringen af palleteringscellens perimeter handler om et valg mellem hårde fysiske barrierer og aktive elektroniske sensorer. De fleste højhastighedslinjer i industrien bruger en kombination af begge dele.

1. Fysisk perimeterhegn er en hård barriere, der forhindrer al uautoriseret adgang. Selvom det optager mere gulvplads, er det fortsat det mest pålidelige forsvar mod højhastighedsarme i industrien. Vi bruger ståltrådshegn med sikkerhedsforriglede døre, hvilket betyder, at robotten afbryder strømmen i samme øjeblik, hængslet åbnes.
2. Lysgardiner projekterer et usynligt gitter af infrarøde stråler ved palleudgangen. Når en fuld palle ruller ud på et transportbånd, dæmper systemet kortvarigt sensoren for at lade pallen passere. Hvis et menneske går igennem den samme åbning, kommanderer de brudte stråler robotten til at standse øjeblikkeligt.
3. Områdebaserede laserscannere kortlægger en todimensionel zone på gulvet omkring robottens base. Vi konfigurerer scannerne til at udløse en nedbremsning, når en medarbejder træder ind i den ydre advarselszone, og til at stoppe robotten helt, hvis vedkommende krydser den indre sikkerhedszone.

Ud fra vores erfaring med at designe disse systemer hos Robot Nordic frigør udskiftning af fast afskærmning med aktive laserscannere i gennemsnit 4 til 6 kvadratmeter brugbar gulvplads per palleteringslinje. Den genvundne plads er meget værdifuld i tæt udnyttede produktionshaller, forudsat at robottens stoptid tillader en mindre perimeter.

Beregning af sikre stoplængder

Elektroniske sensorer standser ikke en robot øjeblikkeligt. Når en operatør bryder et lysgardin, sker der en sekvens af begivenheder. Sensoren registrerer bruddet, den sikkerheds-programmerbare logiske styring (PLC) behandler signalet, controlleren afbryder strømmen til servomotorerne, og de mekaniske bremser aktiveres for at stoppe armens bevægelse.

Hele sekvensen tager brøkdele af et sekund, men en robot, der bevæger sig med to meter per sekund, tilbagelægger en bestemt afstand i den tid. Vi skal placere sikkerhedssensorerne langt nok væk til, at robotten standser helt, før operatøren kan nå frem til fareområdet.

Hvis en virksomhed mangler gulvpladsen til at rumme den nødvendige afstand ved fuld hastighed, justerer vi parametrene. Vi kan begrænse robottens maksimale hastighed, indskrænke dens fysiske bevægelsesområde med hardstops eller bruge en mindre og lettere robotarm.

Risiko ved tabte laster og værktøjssikkerhed

En kollision med en robotarm i bevægelse er kun én fare. En tabt kasse er en anden.

Når en virksomhed mister strømmen, eller når et sikkerhedsstop udløses, fryser robotarmen på stedet. Hvis robotten imidlertid holder en 25 kg tung kasse med frostvarer, skal end-of-arm-værktøjet bevare sit greb.

Vi designer vores vakuumgribere med kontraventiler og lukkede pneumatiske kredsløb. Hvis hovedlufttilførslen svigter, eller sikkerhedskredsløbet udløses, holdes vakuumtrykket konstant. Mekaniske gribere bruger fjederbelastede mekanismer, der som standard falder til en lukket, fastklemt position, når strømmen afbrydes. Lasten forbliver sikret til robotten, indtil en operatør sikkert kan sænke den.

Software-niveau sikring i mix-palletering

Sikkerheden rækker helt ind i den kode, der styrer robotten. Når man stabler ens kasser, forbliver tyngdepunktet konsistent. Når man mix-palleterer kasser med forskellige størrelser og vægte, oplever robotten skiftende drejemomenter, der kan føre til uregelmæssige bevægelser eller tabte enheder, hvis de ikke håndteres rigtigt.

Det er derfor, vi læner os op ad vores egen SmartPack-Nordic-software.

Softwaren beregner det præcise tyngdepunkt for hver unik kassesekvens, før robotten overhovedet bevæger sig.

Den begrænser accelerationskurven baseret på vægten af den enkelte enhed, den løfter.

Hvis softwaren registrerer en sekvens, der overskrider robottens sikre momentgrænser, standser den sekvensen og advarer operatøren, så mekanisk svigt undgås.

Kobotter kontra traditionelle industrirobotter

Mange produktionschefer spørger os, om de kan undvære sikkerhedshegn ved at bruge kollaborative robotter.

Kollaborative robotter har kraftbegrænsede led, der standser sikkert ved mindre stød mod et menneske. Til lette opgaver kan de ofte fungere uden bure. Vi integrerer ofte Dobot-robotter til industrielle anvendelser i områder med lav last og begrænset plads.

Kraftbegrænsede kollaborative robotter mister deres iboende sikkerhedsklassificering, i samme øjeblik de samler en farlig, tung eller skarp last op.

Hvis en kobot svinger en 15 kg tung pap-kasse med skarpe hjørner, er det stadig farligt, når kassen rammer en operatør, uanset hvor hurtigt robottens led registrerer kollisionen. Lasten selv afgør sikkerhedskravet. I højhastigheds palleteringsapplikationer kræver kobotter næsten altid områdescannere eller lysgardiner for at opfylde ISO-standarderne for sikkerhed.

Oplæring af operatører til sikre indgreb

Hardware og software forhindrer ulykker, men menneskelige procedurer holder linjen kørende effektivt. Når et sikkerhedsstop indtræffer, skal operatørerne vide præcis, hvordan de sikrer cellen, fjerner fejlen og genoptager produktionen uden at omgå sikkerhedsrelæerne.

Vi tilbyder dedikeret træning og uddannelse i automation for hver celle, vi udruller. Operatørerne lærer at udføre lockout/tagout (LOTO)-procedurer, manøvrere robotten sikkert væk fra et blokeret transportbånd og genstarte hovedprogrammet. Et sikkerhedssystem fungerer kun, hvis gulvpersonalet forstår det godt nok til at lade være med at omgå det.

Hvis I opgraderer flere linjer, kan I gennemgå vores fulde oversigt over automationsløsninger og se, hvordan sikkerhedsprotokollerne skalerer på tværs af forskellige processer som sortering og pakning.

---

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er en risikovurdering for palleteringscellen?

En risikovurdering evaluerer potentielle farer i robottens arbejdsområde og beregner skadens alvor og sandsynlighed for at fastlægge de nødvendige sikkerhedsforanstaltninger. Vi gennemfører vurderingen forud for installation og identificerer præcise afstandskrav, klempunkter og den nødvendige kombination af hegn og sensorer for at opfylde ISO 10218-2.

Skal kollaborative robotter have sikkerhedshegn ved palletering?

Kollaborative robotter kræver ofte sikkerhedshegn eller lysgardiner ved palletering, hvis lasten er tung, skarp eller bevæger sig hurtigere end de sikre stødgrænser. Selvom selve robotarmen er designet til at standse ved stød, udgør en tung kasse i høj fart en slagrisiko, der kræver aktiv afskærmning.

Hvordan fungerer lysgardiner i robotautomation?

Lysgardiner bruger infrarøde stråler til at skabe en usynlig sikkerhedsbarriere, der øjeblikkeligt afbryder strømmen til robotten, hvis en operatør bryder planen. Vi anvender mute-konfigurationer, der lader færdige paller forlade cellen på et transportbånd, samtidig med at de forhindrer et menneske i at gå igennem den samme åbning.

Hvad er en sikker stoplængde for en palleteringsrobot?

Den sikre stoplængde afhænger af robottens hastighed og last og ligger typisk mellem 0,8 og 2,8 meter for industrielle systemer. Afstanden indregner sensorens reaktionstid, controllerens behandlingsforsinkelse og den mekaniske tid, det tager for servobremserne at stoppe armen helt.

For at fastholde linjehastigheden uden at gå på kompromis med medarbejdernes sikkerhed bør I måle den præcise afstand fra jeres palleladningszone til nærmeste operatørgang, før I vælger en metode til sikkerhedsperimeter.