Case Study: Cella robotizzata

Cella robotizzata: aumentare la produttività con un livello di sicurezza adeguato, sfida possibile?

Problema
Macchina sicura, ma bassa efficienza produttiva. Ad un costruttore di sistemi robotizzati occorreva aumentare la produttività di una cella, garantendo gli standard di sicurezza normativi.

Soluzione
I Safety Engineer di Pilz hanno proposto delle soluzioni alternative di sicurezza al costruttore, per massimizzare l’efficienza produttiva.

Risultati
Il costruttore ha potuto ottemperare ai requisiti della Direttiva Macchina 2006/42/CE, aumentando la produttività del 20%.

Premessa
L’immissione di macchine nuove sul mercato EU, prevede da parte del costruttore la rispondenza alle specifiche disposizioni legislative e regolamentari di recepimento delle Direttive comunitarie di prodotto applicabili.
Il costruttore di celle robotizzate, che integra robot industriali può usufruire della norma armonizzata di riferimento EN ISO 10218-2:2011, che descrive i requisiti di sicurezza per l'integrazione di robot industriali, sistemi di robot industriali e celle di robot industriali, che prevede come deve essere garantito l’arresto dei movimenti del robot in caso di accesso operatore, con un’affidabilità pari a PL d, Cat. 3, secondo EN ISO 13849-1:2015.

Problema
Il costruttore ha progettato una cella robotizzata di movimentazione pezzi; per esigenze operative era richiesto un accesso frequente da parte dell’operatore (per il carico materiale). 
Dopo aver eseguito una valutazione dei rischi sull’impianto, era stato deciso di installare sul varco di ingresso un dispositivo di protezione (barriera fotoelettrica di sicurezza), che portava in arresto sicuro il robot una volta effettuato l’accesso, arrestando quindi anche la produzione.
Il cliente finale però, richiedeva un tempo ciclo restrittivo, che inizialmente la cella non riusciva a garantire e questo rischiava di compromettere l’intero progetto.

Soluzione
Il costruttore ha coinvolto Pilz Italia per richiedere una valutazione tecnica, per ottimizzare la produttività della cella, senza degradare l’affidabilità del sistema.
Il reparto consulting di Pilz, attraverso un Safety Engineer, ha effettuato una Valutazione dei rischi correlati all’accesso operatore per il carico materiale ed ha proposto delle soluzioni di sicurezza attraverso il documento di Safety Concept.
Dopo la discussione dei documenti, il costruttore ha potuto implementare una tra le soluzioni proposte, che prevedeva la creazione di uno spazio di lavoro condiviso tra robot ed operatore, mediante la sostituzione della barriera fotoelettrica con un laser scanner, adeguatamente programmato per monitorare l’intera zona di carico.
In particolare il laser scanner è stato predisposto per monitorare 2 aree distinte: una zona di manipolazione robot (A) ed una zona di lavoro operatore (B). Con robot in zona A, l’operatore può accedere in zona B, mantenendo il sistema operativo, ma non può esserci simultaneità di movimenti nella stessa area (cooperazione sequenziale). In questo modo è stata sviluppata un’applicazione collaborativa con metodo 1 - Arresto monitorato in sicurezza, secondo EN ISO 10218-2 ed ISO/TS 15066.

Le funzioni di sicurezza implementate garantiscono un’affidabilità pari a PL d, Cat. 3, come richiesto dalla valutazione dei rischi e dalla norma EN ISO 10218-2.

Risultati
Il costruttore ha potuto ottemperare ai requisiti della Direttiva Macchina 2006/42/CE, e garantire la sicurezza degli operatori, aumentando al contempo la produttività della cella robotizzata (aumento pari a circa il 20%) e riuscendo a rispettare il tempo ciclo richiesto dall’utilizzatore.
Durante il carico pezzi, infatti, il robot può continuare le operazioni di movimentazione senza dover essere arrestato.
Inoltre la soluzione scelta ha permesso di evitare possibili interruzioni del ciclo dovute a infrazioni involontarie sul varco di accesso.
I risultati sopra descritti sono specifici per l’applicazione analizzata.
I risultati possono variare per applicazioni differenti ed è sempre necessaria una valutazione dei rischi specifica.