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Thema: Roboter im und über dem Einlegebereich einer Anlage

  1. #11
    ETM ist offline Neuer Benutzer
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    Ich stimme den Ansätzen zum "Brotkasten" bzw. zur Automatischen Zuführung des Werkstücks zum Roboter absolut zu. Nur so kenne ich es aus anderen Anlagen die ich betreibe oder betreue. Leider kam ich zu dieser Anlage wie die "Jungfrau zum Kinde" und somit auch viel zu spät.

    Um die Situation etwas näher zu beschreiben - und auch weil dies ein Konzept ist was wohl auch andere inzwischen anwenden - versuche ich es ein wenig näher zu beschreiben.

    - Die Anlage selbst ist eine Roboteranlage. Inzwischen ist es, bis auf den Roboter im Einlegebereich, gelungen an allen gelungen die Bereiche mittels festen trennenden Schutzeinrichtungen abzusichern. Dies erfolgte mittels entsprechenden Schutzzäunen und mechanischen Endanschlägen.
    Das Betreten der Anlage ist gesichert über eine Türverriegelung mit Anforderungssteuerung und doppelter Schließung (1 Schlüssel zum Entriegeln und 1Schlüssel geht mit der Person in die Zelle). Soweit so gut und alles entsprechend ausgewählt, berechnet und überprüft.
    - Problematisch ist aber der Einlegebereich. Entweder aus Kostengründen oder zur Minimierung des Instandhaltungsaufwands werden mehrere Robotergreifer gleichzeitig als Einlegevorrichtungen genutzt. Hierzu koppelt der Roboter diese im Schutzbereich ab und verlässt diesen dann auch wieder. Sind die jeweiligen Einlegevorgänge erfolgt kommt der Roboter und nimmt sich dann Greifer mit dem Bauteil wieder um den Prozess weiterzuführen. Danach kommt es je nach Arbeitsgang dazu, dass der Greifer zur nächsten Einlegevorrichtung (welche wieder ein Greifer mit Zwitterfunktion ist) um diesem das Teil zu übergeben. Auch dieser steht im Einlegebereich. So ist das ein ständiges Hin- und Herkuppeln von Greifern. Die Greifer haben übrigens ein Gewicht von >150kg ohne Bauteil.
    Der Werker ist natürlich während dieser Kupplungsvorgänge ausserhalb des Bereichs - "getrennt" durch Lichtvorhang und Scanner (also doch nicht so ganz getrennt)
    Diese Situation ist die Grundlage für den entsprechenden Sicherheitsabstand. Somit muss man wohl, um es bei einem Standardroboter "richtig" zu machen seine Gesamte Reichweite und seine Reaktionszeit beachten. Und Safety hat hier vollkommen recht, da wird einem schwindelig. Insbesondere wenn diese Roboter auf 7. Achse stehen scheinen dort alle Bremsen kaputt zu sein.

    Inzwischen habe ich mir die original zugrunde liegende Gefährungsbeurteilung des Herstellers nochmal vorgenommen. Tatsächlich gibt er in seinen Maßnahmen "Safety Robots" PLr = d an. Fakt ist aber, das die Programmierung dieser Bereiche zumindest keinem entsprechendem Schutz unterliegen. Diesen erforder ja allein schon EN 60201-1 in 9.4.1

    Zur Frage, warum keine trennende Einrichtug zwischen Roboter und Bediener in Frage kommt: Aus Gründen von Form und Gewicht des Werkstücks wird der Bediener durch eine Handhabungshilfe/ Manipulator unterstützt. Dieser erfordert den Freiraum über dem Einlegebereich um hier sauber einschwenken zu können. Diese Hilfe ist ebenfalls abgefragt um hier nicht im Bereich verbleiben zu können.

    All dies wäre aber mehr oder weniger komfortabel zu lösen, wenn da nicht noch das Problem des Vakuumgreifers wäre. Dieser macht mir die meisten Bauchschmerzen. Ich weiß die Fixierung des Teils einfach nicht zu bewerten. Das Werkstück selbst ist schwer, groß und scharfkantig, die Sauger halten nur so lange bis die Luft verbracht ist im Fehlerfall und dies ist nur so gut wie die Sauger selbst noch abdichten. Wie seht ihr die Verwendung von entsprechenden Spanneinrichtungen (z.B. Kniehebelspannern) welche das Teil auch ohne Energiezufuhr noch halten können. Ist das ausreichend und wenn ja, bis zur welchen Grenze?

    Auch hier habe ich mir die bisherige Gefährdungsbeurteilung angesehen. Einzige Maßnahme (wenn überhaupt was zu finden war) war als Schutz vor herabfallenden Gegenständen sich nicht im Gefahrenbereich aufzuhalten (PLr = a)

    Ich hoffe ich strapaziere nicht zu sehr eure Hilfe

    Gruß

    Ralf

  2. #12
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    Hallo,
    ob der Hersteller bei dem Begriff von Safety Robter auch das meint was wir meinen?
    Wenn er einen hat kann man ja, Räume gestalten und auch die Geschwindigkeiten sicher begrenzen und Überwachen. Bedeutet langsames einfahren in den Übergabebereich und damit auch kurze Sicherheitsabstände gewährleisten, beim Eingreifen des Werkers erfolgt dann ein Schnellstopp und dann ein Sicherer Halt also SS2 Stopp 2. Beim Stillstand dann nur noch sicherer Halt.
    Wie Du schon erkannt hast ist das aber mit Saugern nicht zu realisieren. Hier müssen Greifer eingesetzt werden die in dem noch zu ermittelnden PLr auch halten und auch bei Energieausfall.
    Hier ist aber schon der Werkzeugwechsler das Problem, denn auch der kann nicht richtig gekoppelt haben und auch dies muss als Sicherheitsfunktion gesehen werden.
    Es ist unschön wenn sich ein Greifer mit Aufnahme und Werkstück ca. 165Kg hochdynamisch auf einen zubewegen. Das Risiko kann man auch wieder mit sicherer Geschwindigkeit beschränken.
    Aber nicht mit Saugern, lass Dich hier auf nichts ein, ich kenne Fälle aus der Praxis da hat sowas zu erheblichen Unfällen geführt und zu den entsprechenden Rechtstreit.
    All das ist in der Dir bekannten DIN EN ISO 10218-2 definiert und somit Stand der Technik, mir sind aber auch einige Fälle bekannt bei denen Hersteller mit Haarsträubenden Argumenten versuchen Geld zu sparen. Andere haben den Auftrag nicht bekommen, da zu teuer. Dann hat man festgestellt warum.

  3. Folgender Benutzer sagt Danke zu Safety für den nützlichen Beitrag:

    ETM (20.01.2013)

  4. #13
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    So, da bin ich wieder

    Auf Basis der richtungsweisenden Informationen von Safety - hier nochmals ein dickes DANKE - habe ich mich nochmals mit den Robotern beschäftigt. Fakt ist, dass der Hersteller die Roboter auch in "Sicherer Ausführung" liefert; sprich den entsprechenden Normen gerecht wird.

    Hier ein Auszug

    SafeMove shall comply with EN ISO 10218-1 in general and specifically comply withchapter 5.4, that is, the following requirements.When safety related control systems are required, the safety related parts shall be designed sothat:
    A single fault in any of these parts shall not lead to the loss of the safety function.
    Whenever reasonably practicable, the single fault shall be detected at or before thenext demand upon the safety function.
    When the single fault occurs, the safety function is always performed and a safe stateshall be maintained until the detected fault is corrected.
    All reasonably foreseeable faults shall be detected.This requirement is considered to be of category 3 as described in EN 954-1:1999 (EUharmonization of ISO 13849-1:1999), which is the current and valid standard for safety ofmachinery. Category 3 is normally fulfilled by redundant circuits, like dual channels, whichis the case for SafeMove. SafeMove together with the robot controller also complies withperformance level (PL) "d" according to EN ISO 13849-1:2006, and SIL 2 according to IEC61508.

    Quelle: ABB

    Des weiteren geben die eine Reaktionszeit während des Aufenthalts im sicheren Bereich von 22ms an - das wäre natürlich eine ganz andere Hausnummer. Die Einbindung der sicherheitsbewerten Endschaltern in die Sicherheits-SPS ist ja bereits umgesetzt. Somit schätze ich den Ausbau der Robotercontroller und Sicherheitssteuerung als vertretbaren Aufwand.
    Kennt sich hier einem mit dem Roboterhersteller etwas genauer aus? Ich schätze auf Basis der Begriffe EPS und SafeMove weiß man wer gemeint ist. Ich habe jetzt mir einige Male das Paket der Sicherheitsoption angesehen und finde stets das EPS als Teil von SafeMove. Mir scheint aber, das hier ein System vorliegt, welches nur mit der EPS Option ausgeliefert wurde. Klar, werde ich morgen den Hersteller fragen - aber bewaffnet mit ein paar Vorinformationen lässt sich besser "diskutieren".

    Aber auch das schönste Sicherheitspaket des Roboters löst immer noch nicht mein Problem mit Endeffektor und Werkstück vor dem herabstürzen der Teile. Der Kupplungsvorgang selbst -um auf den Hinweis von "Safety" zurückzukommen erfüllt die Anforderungen der EN 10218 und entsprechen EN ISO 13849 sogar auf PL"e", so bleibt noch das Werkstück. Mal grob auf den erforderlichen PL geschaut komme ich, da die Teile wenn, dann schnell herunter fallen irgendwie schnell auf PL"e" - und da bräuchte ich dann schon Hilfe wie das zu schaffen ist.

    ???
    Als zusätzliche Spanner verwenden würde ich 2 Knieheblespanner (selbsthaltend auch bei Verlust der Druckluft) mit getrennten Ventilen. Als Sensor steht mir dann ggf. das EPS mit PL"d" zur Verfügung. Und jetzt weiter? Unterschiedliche Aktoren verwenden? Nur die Ventile?
    ???

    Ich will das Thema nicht komplett an den Anlagenbauer zurückgeben, zumindest nicht ohne mich parallel selbst damit zu beschäftigen. Man weiß ja nie ob man nicht schnell mal selbst zum "Hersteller" wird Sollte ich aber anfangen eure Geduld zu sehr auf die Probe zu stellen, so gebt mir Bescheid

    ...so und nun gute Nacht


    Gruß
    Ralf

  5. #14
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    Hallo,
    ausgehend von der Risikobeurteilung, hast Du eine Gefährdung von herunterfallenden bzw. weggeschleuderten Teilen. Also das Werkstück, welches durch eine entsprechende Dynamische Bewegung des Roboters weggeschleudert werden kann.
    Hier schätzt Du nun ein Risiko ein.
    Beispiel: PHR Methode
    Risikohöhe: 300 hoch

    Wahrscheinlichkeit:10 = sehr wahrscheinlich
    Häufigkeit:5 = permanent
    Mögliches Schadensausmaß:6 = Verlust von 1 Gliedmaß (Auge)
    Anzahl der Personen:1 Eine Person am Einlegeplatz

    0 - 5: vernachlässigbar
    6 - 50: gering, jedoch vorhanden
    51 - 500: hoch
    500: unakzeptabel

    Nun müssen wir verhindern dass es zu dieser Gefährdung kommt, trennende Schutzeinrichtungen sind laut Dir nicht möglich.
    Also hängt jetzt alles von der Befestigung des Werkstücks am Endeffektor ab.
    Also musst Du jetzt überlegen ob ein mechanisches Greifersystem ausreichend ist. Kann man das Greifer System so auslegen das es das Werkstück immer sicher hält oder muss man auch in der Mechanik eine Redundanz einbringen.
    Ausgehend von dieser Überlegung kommst Du nun in die funktionale Sicherheit. Einschätzen des PLr nach z.B. DIN EN ISO 13849-1 Anhang A. Du schreibst PLe, dies bezieht sich aber nicht auf die Haltkraft und Redundanz der Mechanik.
    Also jetzt muss man Wissen mit wie vielen Greifern das Werkstück gehalten werden muss?
    Gehen wir davon aus Du hast zwei Greifersysteme, jedes für sich kann das Werkstück halten, dann Hast Du Zweikanäle, wenn jetzt jedes Greifersystem mit einem Ventil geöffnet und geschlossen werden kann dann sind das die Aktoren. Zum Erreichen des DC musst Du die Greifersysteme auf zu abfragen und entsprechend auswerten. Hier reicht es nicht die Ventile abzufragen.

    Soweit meine Überlegungen dazu.

  6. #15
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    Hallo,

    bei der Risikobeurteilung und Bewertung spielen aber auch die Robotergeschwindigkeit und der Saferobot eine Rolle. Überwachte Langsame Geschwindigkeit könnte zu einer erheblichen Risikominderung führen, dass führt aber zu nicht akzeptablen Zykluszeiten. Aber ein Abstürzen des Werkstücks ist damit nicht gemindert, ist aber auch an sich kein so hohes Risiko wie ein auf einen zufliegendes Werkstück.
    Auch eine Überwachung des Vakuums kann eine gewisse Risikominderung bringen, aber ein wegfliegen kann es nicht verhindern.

    Muss man halt mal im Detail betrachten und bewerten.

  7. #16
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    Bin nicht in diesem Beireich fit.

    Aber du hast oben geschrieben:
    Das WErkstück wird mit Hilfe eines Manipulators in den Übergabebereich gebracht.

    Könnte man diesen Manipulator nicht so ausführen, dass der Bediener deutlich (und damit Sicher) ausserhalb des Gefärdungsbereiches ist?
    Elektrotechnik und Elektronik funktioniert mit Rauch (Beweis: Tritt Rauch aus, funktioniert auch das Bauteil nicht mehr)

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