Zabezpieczenia stanowisk zrobotyzowanych – kurtyny świetlne, skanery i osłony

Wiele zakładów działa tak, że pracownicy nie muszą wykonywać już ciężkich i powtarzalnych prac – na przykład robot odbiera detale z prasy i odkłada je na przenośnik. Przez większość czasu operator nawet nie wychodzi ze strefy roboczej. Kilka razy w ciągu zmiany musi jednak uzupełnić materiał lub usunąć zakleszczony element. Właśnie w takich sytuacjach niezbędne są zabezpieczenia stanowisk zrobotyzowanych – dbają o to, żeby nie doszło do niebezpiecznych sytuacji. Jakie są najskuteczniejsze? 

Bezpieczeństwo stanowisk zrobotyzowanych – czemu jest istotne? 

Robot przemysłowy wykonuje ruchy z dużą prędkością, wysoką powtarzalnością i siłą. Najbardziej niepożądanymi sytuacjami są: 

• kolizja operatora z poruszającym się ramieniem robota, 
• przygniecenie między robotem a elementami stanowiska, 
• uderzenie transportowanym detalem, 
• kontakt z narzędziem roboczym, na przykład głowicą spawalniczą lub chwytakiem, 
• zagrożenia, które powoduje wysoka temperatura, odpryski i promieniowanie. 

Powyższe czynniki generują zagrożenie podczas przezbrojeń, konserwacji lub usuwania zakleszczonych elementów, kiedy operator musi wejść do strefy pracy robota.

Kurtyny świetlne – zasada działania i zastosowanie

Ich działanie opiera się na wiązce promieni podczerwonych przesyłanych pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem. Dopóki wszystkie promienie pozostają nieprzerwane, maszyna może pracować. Gdy operator lub inny obiekt naruszy chronioną strefę, system natychmiast wysyła sygnał zatrzymujący lub spowalniający robota. 

Kurtyny świetlne zdają egzamin podczas ręcznego podawania detali, przy odbiorze gotowych produktów, na stanowiskach załadunku obrabiarek i w miejscach wymagających okresowej ingerencji operatora. 

Podczas doboru kurtyny należy uwzględnić między innymi wysokość chronionej strefy, rozdzielczość wykrywania, odległość od strefy niebezpiecznej i czas zatrzymania robota. 

Skanery bezpieczeństwa i maty naciskowe

Nie każde stanowisko można skutecznie zabezpieczyć za pomocą kurtyn świetlnych. Nierzadko niezbędne są skanery laserowe oraz maty naciskowe.

Skanery bezpieczeństwa

Skaner bezpieczeństwa monitoruje określoną przestrzeń wokół stanowiska.

Jeżeli wykryje wejście człowieka do wyznaczonej strefy, może ograniczyć prędkość robota, zatrzymać wybrane urządzenia lub wyłączyć całą stację roboczą. 

Maty naciskowe

Maty bezpieczeństwa reagują na nacisk wywierany przez człowieka. Po wejściu operatora na chronioną powierzchnię system automatycznie uruchamia funkcję bezpieczeństwa – najczęściej zatrzymanie robota.

Maty stosuje się przede wszystkim przy stanowiskach montażowych, w strefach serwisowych i tam, gdzie niemożliwe jest zastosowanie kurtyn lub skanerów. 

Osłony fizyczne i klatki ochronne

Podstawowym zabezpieczeniem większości stanowisk zrobotyzowanych pozostają osłony fizyczne. To one powstrzymują inne osoby przed przypadkowym wejściem do strefy pracy robota. Rozróżniamy ogrodzenia panelowe, stalowe wygrodzenia, osłony z poliwęglanu, drzwi serwisowe wyposażone w zamki bezpieczeństwa i bramki dostępu z ryglowaniem. 

Pozostałe zabezpieczenia stanowisk zrobotyzowanych 

Nie można zapominać także o pozostałych elementach systemu bezpieczeństwa: 

• przyciski awaryjnego zatrzymania (E-Stop), 
• sygnalizacja świetlna i dźwiękowa, 
• sygnalizacja stanu pracy stanowiska, 
• bezpieczne sterowniki i przekaźniki bezpieczeństwa, 
• ograniczenia programowe ruchu robota. 

Jak dobrać zabezpieczenia zgodnie z oceną ryzyka?

Punktem wyjścia zawsze powinna być ocena ryzyka przeprowadzona zgodnie z normą PN-EN ISO 12100. Określa ona zasady identyfikacji zagrożeń oraz doboru odpowiednich środków ochronnych.

Podczas analizy uwzględnia się między innymi rodzaj pracy, prędkość i siłę ruchów robota, masę transportowanych elementów, częstotliwość dostępu operatorów czy sposób konserwacji i przezbrajania. 

Dopiero na podstawie tych informacji projektanci dobierają odpowiednie środki bezpieczeństwa.

Najczęściej stosuje się kilka zabezpieczeń. Przykładowo:

• ogrodzenie uniemożliwia dostęp do większości stref, 
• kurtyna świetlna zabezpiecza miejsce podawania detali, 
• skaner monitoruje ciąg komunikacyjny, 
• drzwi wyposażone są w zamek bezpieczeństwa, 
• wszystko nadzoruje sterownik bezpieczeństwa odpowiedzialny za reakcję na wszystkie sygnały. 

Bezpieczne stanowiska zrobotyzowane – projektowanie i modernizacja z ARM Solutions

W ARM Solutions projektujemy i wdrażamy stanowiska zrobotyzowane zgodnie z zasadami bezpieczeństwa. Dobieramy odpowiednie zabezpieczenia – od wygrodzeń, kurtyn świetlnych i skanerów, po układy bezpieczeństwa, sterowanie oraz integrację całego stanowiska.

Zawsze zaczynamy od analizy procesu i oceny ryzyka, bo chcemy, żeby rozwiązanie było nie tylko wydajne, ale przede wszystkim bezpieczne dla operatorów. Modernizujemy również istniejące maszyny i linie produkcyjne i dopasowujemy je do aktualnych norm oraz wymagań bezpieczeństwa. 

Robotyzacja procesów produkcyjnych ma sens tylko wtedy, kiedy idzie w parze z bezpieczeństwem – w ARM Solutions pomożemy Ci stworzyć stanowisko, które generuje zyski i chroni ludzi.

FAQ – zabezpieczenia stanowisk zrobotyzowanych

1. Dlaczego bezpieczeństwo stanowisk zrobotyzowanych jest tak ważne?
Stanowisko zrobotyzowane pracuje z dużą prędkością i siłą, dlatego wymaga odpowiednich zabezpieczeń. Chronią one operatorów przed kontaktem z robotem, detalami lub maszyną.

2. Jakie zabezpieczenia stosuje się przy robotach przemysłowych?
Najczęściej wykorzystuje się osłony, kurtyny bezpieczeństwa, skanery, maty naciskowe oraz przyciski awaryjne E-Stop. Dobór zależy od analizy ryzyka i warunków pracy.

3. Czy każde stanowisko zrobotyzowane musi mieć wygrodzenie?
Większość stanowisk z robotami przemysłowymi wymaga fizycznego oddzielenia strefy pracy robota. Wyjątkiem mogą być niektóre rozwiązania, np. roboty współpracujące.

4. Jak działają kurtyny świetlne bezpieczeństwa?
Kurtyny bezpieczeństwa tworzą niewidzialną barierę, która wykrywa obecność człowieka w strefie zagrożenia. Po jej przerwaniu system może zatrzymać maszynę lub robota.

5. Czym różni się skaner bezpieczeństwa od kurtyny świetlnej?
Skaner monitoruje większy obszar wokół stanowiska i wykrywa wejście człowieka do określonej strefy. Kurtyna świetlna chroni natomiast konkretną linię dostępu do maszyny.

6. Czy robot współpracujący wymaga dodatkowych zabezpieczeń?
Tak, również roboty współpracujące muszą spełniać wymagania bezpieczeństwa. W zależności od aplikacji mogą wymagać dodatkowych czujników, ograniczeń ruchu lub analizy ryzyka.

7. Jak dobrać zabezpieczenia stanowiska zrobotyzowanego?
Podstawą jest analiza ryzyka zgodnie z odpowiednimi normami bezpieczeństwa, między innymi PN-EN ISO 12100. Uwzględnia się m.in. ruch robota, obecność człowieka w strefie i sposób obsługi maszyny.

8. Jakie normy określają bezpieczeństwo stanowisk zrobotyzowanych?
Bezpieczeństwo stanowisk zrobotyzowanych określają między innymi normy dotyczące robotów do pracy w środowisku przemysłowym oraz bezpieczeństwa funkcjonalnego systemów sterowania.

9. Kto odpowiada za bezpieczeństwo stanowiska zrobotyzowanego?
Odpowiedzialność za prawidłowe zabezpieczenie stanowiska ponosi producent maszyny lub integrator odpowiedzialny za wdrożenie systemu. Ważne jest wykonanie analizy ryzyka i walidacji systemów bezpieczeństwa.

10. Czy ARM Solutions zajmuje się zabezpieczeniami stanowisk zrobotyzowanych?
Tak, ARM Solutions projektuje i modernizuje stanowiska zrobotyzowane, dobierając rozwiązania z zakresu bezpieczeństwa stacji. Firma integruje m.in. osłony, kurtyny, skanery oraz układy bezpieczeństwa maszyn.