Robotinstallaties hebben in de meeste gevallen veel ruimte nodig, zeker als ze grote werkstukken verwerken. Daarom is een afscherming rond de robotinstallatie noodzakelijk op de maximale reikafstanden van de robot, rekening houdend met onder meer het werkstuk en de tooling. Dit resulteert in een behoorlijk beveiligd gebied dat vele malen groter is dan de operationele ruimte van de robot. Om het beveiligde gebied te verkleinen kunnen er interne of externe hulpmiddelen worden toegepast die de vrije bewegingsruimte van de robot beperken.

Toepassen van normen voor robots

Vanuit het werkveld industriële veiligheid luidt de constatering vaak 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 is de toepassing van deze normen niet verplicht, anderzijds leidt die wel tot het zogenoemde ‘vermoeden van overeenstemming’. Vullen we de eisen van de Europese richtlijnen (voor robots met name de Machinerichtlijn) op een andere manier dan via deze Europese normen in, dan moet het alternatief aantoonbaar voldoen aan hetzelfde veiligheidsniveau. Aan de hand van enkele Europese basisnormen voor robots zetten we hier de uitgangspunten voor een correcte toepassing uiteen.

Verplichtingen robotfabrikanten

De norm EN-ISO 10218-1 is van toepassing op de fabrikant: de ontwerper van de ‘kale’ industriële robot. Dit eerste deel van de norm beschrijft de vereisten voor het inherent veilige 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.

Verplichtingen machinebouwer/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 en dergelijke, en ook welke informatie er aanwezig moet zijn gedurende deze levensfasen. Dit deel van de norm beschrijft de generieke gevaren en maatregelen gerelateerd aan de integratie van de robot in het Integrated Manufacturing Systems; ook 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 als gevolg van het samenstellen van de robot met bijvoorbeeld een bewerkingsstation in dezelfde cel?

Reductie risicobeoordeling en gevaar

De norm EN-ISO 11161 beschrijft de eisen die gelden voor Integrated Manufacturing Systems (IMS): geïntegreerde productiesystemen. Een IMS is een groep van twee of meer machines die op een gecoördineerde wijze samenwerken, gekoppeld zijn met een materiaalafhandelingssysteem en voorzien van een gezamenlijk besturingssysteem. Een IMS heeft een specifiek doel, zoals het assembleren, behandelen, verplaatsen of verpakken van producten.

De EN-ISO 11161 norm beschrijft hoe men een risicobeoordeling voor een IMS moet uitvoeren en hoe men de gevaren moet reduceren volgens de arbeidshygiënische strategie. De beschreven risicobeoordelingsmethodiek en de reductie van de gevaren zijn 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. Dit maakt het nodig te bekijken hoe de deelmachines veilig in onderlinge samenhang kunnen functioneren. Onderdeel hiervan is de ‘span of control’ van elke veiligheidsfunctie. Bijvoorbeeld: moet bij een geactiveerde noodstop of lichtscherm de hele cel direct naar een veilige stand, of is dit alleen voor een deel van de installatie nodig?

Bereik: theoretisch vs geprogrammeerd

Een robot heeft een theoretisch én 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 vrijwel nooit praktisch uitvoerbaar. Daarom geeft de norm vijf opties als het gaat om ontwerpmogelijkheden:

1. bij voldoende beschikbare ruimte is de afscherming (hekwerk) buiten het theoretische bereik te plaatsen (rekening houdend met gereedschap(pen) en product, zodat deze de afscherming niet raken).
2. Plaats een fysieke afscherming die de impact van de robot kan weerstaan binnen het theoretische bereik. Dergelijke afschermingen zijn niet standaard verkrijgbaar en moeten dus speciaal worden berekend, vervaardigd en geïnstalleerd (kostbaar).
3. Beperk het theoretische robotbereik door mechanische aanslagen op de robot zelf. Dit is veelal slechts mogelijk op de eerste as, of op de eerste en tweede.
4. Beperk het theoretische robotbereik door de positie van de assen te controleren met mechanische eindschakelaars die na activering de robot uitschakelen.
5. Installeer veiligheidssoftware die op basis van coördinaten een toegestaan bereik afkadert. Komt de robot buiten dit bereik, dan volgt een noodstop (waarbij de robot overigens wel buiten dit bereik kan komen door de vereiste remweg).

Bij alle opties is het zaak om rekening te houden met massa en afmetingen van de robottools en de producten. Denk dus vooraf goed na over de beschikbare ruimte voor de robot en het maximale bereik, dit voorkomt onveilige situaties achteraf.

John Bal | Senior Consultant Machine Safety bij D&F Consulting B.V.