Vergeten veiligheidsaspecten van een robot

22/04/16

Robots worden steeds vaker toegepast binnen de industrie, ter vervanging van werknemers of om juist met werknemers te kunnen samenwerken. Een robot is een machine en moet als zodanig beschouwd worden. Aan machines worden veiligheidseisen gesteld welke dus ook één op één gelden voor robots.

Robot installaties hebben in de meeste gevallen veel ruimte nodig, zeker als er grote werkstukken worden verwerkt. Hierdoor dient er een afscherming rond de robot installatie te worden geïnstalleerd  op de maximale reikafstanden van de robot rekening houdend met o.a. het werkstuk en de tooling. Dit resulteert in een behoorlijk beveiligd gebied welke vele malen groter is dan de operationele ruimte van de robot. Om het beveiligde gebied te kunnen verkleinen kunnen er interne of externe hulpmiddelen worden toegepast welke de vrije bewegingsruimte van de robot beperken.

normen voor robots

Vanuit het werkveld industriële veiligheid wordt er vaak geconstateerd dat de betrokken partijen (fabrikant, integrator, gebruiker) niet altijd de juiste veiligheidsprincipes hanteren. Deze principes zijn terug te vinden in Europese geharmoniseerde normen, die niet of niet correct worden toegepast. Enerzijds zijn deze normen niet verplicht om toe te passen, anderzijds leiden ze wel tot het zogenaamde ‘vermoeden van overeenstemming’. Indien op andere wijze dan via deze normen de eisen van de Europese richtlijnen worden ingevuld (voor robots met name de Machinerichtlijn), behoren deze aantoonbaar aan hetzelfde veiligheidsniveau als de Europese normen te voldoen. Aan de hand van enkele Europese basisnormen voor robots worden de uitgangspunten voor correcte toepassing uiteen gezet.

Voor robotfabrikanten

De norm EN-ISO 10218-1 is van toepassing voor de fabrikant: de ontwerper van de ‘kale’ industriële robot. Dit eerste deel van de norm beschrijft de vereisten voor het inherent veilig ontwerp van robots, stelt eisen aan beveiligingsmaatregelen en geeft aan welke informatie de fabrikant moet opstellen en/of meeleveren. De norm beschrijft alleen de generieke gevaren en maatregelen gerelateerd aan de robot zelf, en dus niet de gevaren die gelden voor de samengebouwde situatie.

Voor de machinebouwer en integrator

Voor de machinebouwer / integrator geldt de EN-ISO 10218-2. In dit tweede deel staan vereisten beschreven voor een veilige integratie van industriële robots, robotsystemen en robotcellen. Hierbij worden alle levensfasen van het robotsysteem beschreven, zoals het in bedrijf stellen, onderhoud etcetera, alsmede welke informatie er aanwezig dient te zijn gedurende deze levensfasen. Dit deel van de norm beschrijft de generieke gevaren en maatregelen gerelateerd aan de integratie van de robot in het IMS; tevens is er een verwijzing naar het beoordelen van de specifieke procesrisico’s. Het gaat hierbij in feite om een integratiebeoordeling: Wat zijn de risico’s tengevolge van het samenstellen van de robot met bijvoorbeeld een bewerkingsstation in dezelfde cel?

Risicobeoordeling

De norm EN-ISO 11161 beschrijft eisen aan Integrated Manufacturing Systems (IMS): geïntegreerde productiesystemen. Een IMS is een groep van twee of meer machines die op een gecoördineerde wijze samenwerken, die gekoppeld zijn met een materiaal afhandelingssysteem en die zijn voorzien van een gezamenlijk besturingssysteem. Een IMS heeft een specifiek doel, zoals het assembleren, behandelen, verplaatsen of verpakken van producten. EN-ISO 11161 beschrijft hoe men een risicobeoordeling voor een IMS moet uitvoeren en hoe men de gevaren dient te reduceren volgens de arbeidshygiënische strategie.

De beschreven risicobeoordelingsmethodiek en de reductie van de gevaren is vrijwel identiek aan de methoden zoals beschreven in de EN-ISO 12100, maar dan specifiek voor een IMS. Ook hierbij gaat het om een integratiebeoordeling, maar dan voor alle tot de IMS behorende deelmachines onderling. Hierbij moet er dus gekeken worden hoe de deelmachines veilig in onderlinge samenhang veilig samen kunnen functioneren. Onderdeel hiervan is de ‘span of control’ van elke veiligheidsfunctie, oftewel moet bij een geactiveerde noodstop of lichtscherm de gehele cel direct naar een veilige stand, of is dit alleen voor een deel van de installatie nodig.

veiligheidsaspecten van een robotTheoretisch versus geprogrammeerd bereik

Een robot heeft een theoretisch bereik en een geprogrammeerd bereik. Het theoretische bereik van de robot inclusief zijn tooling en product is soms aanzienlijk groter dan het geprogrammeerde bereik.
Daarom is de voorkeursoptie voor een robotcel-ontwerp volgens EN-IEC 10218-2 om het hekwerk buiten het theoretische bereik te plaatsen. In de praktijk is dit echter vrijwel nooit praktisch uitvoerbaar.  Daarom geeft de norm de volgende ontwerpmogelijkheden:

  • Optie 1: Indien voldoende ruimte beschikbaar is kunt u de afscherming (hekwerk) buiten het theoretische bereik plaatsen (rekening houdend met de gereedschap(pen) en het product) zodat deze de afscherming niet kan raken.
  • Optie 2: Plaats een fysieke afscherming binnen het theoretische bereik, die de impact van de robot kan weerstaan. Dergelijke afschermingen zijn niet standaard verkrijgbaar en moeten dus speciaal worden berekend, vervaardigd en geïnstalleerd (kostbaar).
  • Optie 3: Beperk het theoretische robotbereik door mechanische aanslagen op de robot zelf. Dit is veelal slechts op de eerste, of op de eerste en tweede as mogelijk. 
  • Optie 4: Beperk het theoretische robotbereik waarbij de positie van de assen wordt gecontroleerd door mechanische eindschakelaars, die de robot uitschakelen wanneer ze geactiveerd worden.
  • Optie 5: Installeer veiligheids-software waarmee op basis van coördinaten een toegestaan bereik wordt afgekaderd. Indien de robot buiten dit bereik komt volgt een noodstop (waarbij de robot overigens wel buiten dit bereik kan komen door de vereiste remweg).

Bij alle opties dient rekening gehouden te worden met massa en afmetingen van de robottools en de producten.

Denk vooraf goed na

De hier benoemde normen zijn niet verplicht om toe te passen, anderzijds leiden ze wel tot het zogenaamde ‘vermoeden van overeenstemming’. Indien op andere wijze dan via deze normen de eisen van de Europese richtlijnen worden ingevuld (voor robots met name de Machinerichtlijn), behoren deze aantoonbaar aan hetzelfde veiligheidsniveau als de Europese normen te voldoen.  

Een robot heeft een theoretisch bereik en een geprogrammeerd bereik. Het theoretische bereik van de robot inclusief zijn tooling en product is soms aanzienlijk groter dan het geprogrammeerde bereik. Daarom is de voorkeursoptie voor een robotcel-ontwerp volgens EN-IEC 10218-2 om het hekwerk buiten het theoretische bereik te plaatsen. In de praktijk is dit echter vrijwel nooit praktisch uitvoerbaar. De norm EN-IEC 10218-2 beschrijft diverse opties. Denk dus vooraf goed na over de beschikbare ruimte voor de robot en het maximale bereik, dit voorkomt onveilige situaties achteraf.

Dit artikel is geschreven door John Bal, senior consultant Business Unit Machine Safety bij D&F en tevens gepubliceerd in het vakblad Aandrijven & Besturen nr. 4 (april 2016)

Klik hier om de publicatie te downloaden

 

Neem contact met mij op

versturen

Of bel ons direct op

076 5040 340