La sicurezza nelle applicazioni collaborative

Alcuni fattori chiave

Lo sviluppo e la diffusione di tecnologie user-friendly continuano a suscitare una crescente fiducia tra i leader aziendali a favore dell'implementazione dell'automazione robotica. Altamente flessibili e in grado di ottimizzare la produzione, i robot collaborativi sono più convenienti e facili da programmare –e per questo motivo stanno rapidamente prendendo piede in una varietà di attività, tra cui la saldatura ad arco.

La diffusione di cobot anche al di fuori di applicazioni puramente collaborative ha portato ad affrontare questioni inerenti la sicurezza.

Cobot Safety  – Le basi

Uno dei maggiori benefici derivanti dall’utilizzo di cobot è la possibilità di collaborazione con gli operatori umani. Tuttavia, l'utilizzo di un robot collaborativo non è sufficiente per rendere un'applicazione sicura: affinché un'applicazione si qualifichi veramente come collaborativa e sicura, infatti, è necessario considerare l'intero sistema e l'applicazione robotica. Ciò include il robot, il pezzo in lavorazione, l'area di lavoro del robot e anche l'utensile a fine braccio (EOAT). Se una qualsiasi di queste aree critiche non soddisfa gli standard di sicurezza specificati durante una valutazione del rischio, l'applicazione non può essere considerata collaborativa - a meno che il rischio identificato non venga adeguatamente mitigato.

Saldatura collaborativa: alcuni suggerimenti

Per ottenere massime prestazioni e ottimizzare l’area di lavoro del robot, bisogna tenere a mente alcuni fattori fondamentali, tra cui:

Ambiente globale - se è vero che i robot sono estremamente efficaci nello svolgere compiti ad alto rischio, è anche vero che essi possono anche porre la propria serie di problemi da affrontare preventivamente. A partire dall’implementazione di uno spazio di lavoro compatibile con i robot, privo di elementi esplosivi o pericoli di caduta, tipici dell’ambiente di saldatura. Se inciampare sui cavi del robot o scivolare sugli schizzi di saldatura è un rischio, è necessario assicurarsi di implementare le periferiche adeguate a mitigare tali rischi.

Stabilità del robot - con qualsiasi robot, è assolutamente necessario che il basamento o il carrello ed il robot collaborativo siano correttamente fissati secondo gli standard del fornitore. Ciò dovrebbe far sì che il robot non possa scivolare. Quando si tratta di carrelli, le ruote devono essere bloccate saldamente per evitare qualsiasi movimento (o oscillazione).

Movimento del robot - estremamente importante per il successo di un'applicazione è la capacità del robot di muoversi liberamente da punto a punto. Per questo è importante utilizzare un dispositivo di gestione dei cavi che allevierà l'interferenza del cavo durante la programmazione, oltre a prevenire falsi arresti del robot  dovuti alla limitazione di forza e potenza. È ideale un dispositivo on-arm o un bilanciatore di cavi per la gestione dei cavi sospesi. Quest'ultimo può anche aiutare ad espandere l'area di lavoro del robot, se necessario.

Un'altra cosa a cui prestare attenzione è la punta di saldatura. Gli operatori devono essere lontani dall’area di lavoro durante il processo per evitare collisioni e potenziali danni. Allo stesso modo, i lavoratori non devono tentare di tenere una saldatura in posizione o afferrarla mentre il robot è in movimento.

Fissaggio sicuro - come sempre, per ottenere la migliore qualità dei pezzi nel modo più sicuro possibile, è fondamentale disporre del tavolo di saldatura o dell’attrezzatura adeguata. Tendenzialmente, la maggior parte delle parti saldate con cobot sono relative a produzioni caratterizzate da volumi ridotti e ad alta varietà. Il fissaggio viene spesso ottenuto tramite morsetti con un tavolo di saldatura esistente.

Nota: attualmente i robot collaborativi non offrono compatibilità con gli assi esterni, quindi le applicazioni che richiedono l'uso di posizionatori specifici per il movimento coordinato devono essere protette da recinzioni, barriere fotoelettriche o altri mezzi. Sebbene questi elementi possano comportare costi aggiuntivi iniziali (a volte il 20% del costo complessivo di una cella di lavoro), sono spesso il modo più semplice e migliore per mitigare i rischi comuni.

Se i requisiti di tempo ciclo o delle specifiche di tornitura dei pezzi  rendono indispensabile l'uso di barriere di sicurezza, un posizionatore può venire utilizzato vantaggiosamente. In tal caso, le dimensioni del posizionatore possono fare la differenza. Ad esempio, un posizionatore ruota panoramica RM2 con un design a due stazioni è più efficiente in termini di spazio rispetto a una tavola girevole con telaio ad H e ottimizza gli ingombri. Il posizionatore giusto può anche contribuire notevolmente al raggiungimento degli obiettivi aziendali strategici in temini di cm saldati per minuto.

Aspirazione dei fumi - che siano vicini al processo o meno, proteggere i lavoratori umani dai fumi nocivi in tutto l'impianto è della massima importanza e espressamente richiesto dalle norme di sicurezza. Ampiamente usati per i processi di saldatura manuali, i sistemi di aspirazione dell'aria ambiente e i sistemi di raccolta dei fumi a cappa possono essere utilizzati anche per una varietà di applicazioni di saldatura robotizzate. Tuttavia, ognuno richiede una serie di presupposti che possono ostacolare alcuni processi collaborativi.

Ad esempio, i sistemi di filtrazione ambientali dell'aria cercano di filtrare tutta l'aria all'interno di un impianto. In grandi impianti questo può presentare un rischio enorme - in quanto questi oggetti come colonne, pareti o anche grandi macchinari possono intrappolare l'aria, causando "zone morte" o sacche di aria scarsamente filtrata. I sistemi di raccolta dei fumi a cappa, molto efficaci in generale, presentano rischi in altre circostanze: Ad esempio, se un cobot viene movimentato su un pezzo di grandi dimensioni tramite un gantry sopraelevato, una cappa è in genere troppo piccola per gestire il processo di filtrazione necessario. Se a queste considerazioni si aggiungono ulteriori fattori come il capitale iniziale necessario o i costi mensili del consumo energetico, si capisce perché questi sistemi non sono sempre ideali, soprattutto per i lavori di saldatura collaborativi.

Per fornire ai clienti una soluzione più semplice da implementare e più economica, i fornitori di apparecchiature di saldatura innovative ora offrono la cattura dei fumi alla fonte. Il vantaggio maggiore di questi sistemi è la loro capacità di tenere il passo con i cicli di lavoro più elevati e i requisiti di produttività della saldatura robotizzata. Queste opzioni funzionano a livello di torcia e dispongono di pacchetti di filtraggio che possono muoversi insieme ai robot collaborativi. La capacità plug and play dei dispositivi di acquisizione della sorgente è particolarmente utile per la saldatura di parti di grandi dimensioni per la fabbricazione pesante e la saldatura supplementare su richiesta.

Luce dell’arco - come negli ambienti di saldatura tradizionali, i saldatori manuali dovrebbero mitigare l'esposizione ai raggi UV e alla luce blu tramite dispositivi di protezione individuale (DPI). Le tende di sicurezza contro la luce dell’arco o altre barriere dovrebbero essere installate, quando necessario, per proteggere gli operatori.

Sicurezza aggiuntiva - a seconda dei requisiti di applicazione, ulteriori misure di sicurezza possono essere messe in atto. Una lampada di segnalazione montata sul carrello o nelle vicinanze del robot può aiutare a capire lo stato di un robot, oltre a fornire un avvertimento a coloro che si trovano vicino all'area di lavoro che il robot sta per saldare
Sono disponibili anche versioni che emettono suoni o che danno comandi udibili.

Inoltre, è possibile attrezzare il cobot per muoversi a piena velocità industriale senza rischi per gli operatori, semplicemente prevedendo una o due unità scanner di sicurezza montate sotto il robot per verificare che il campo di lavoro sia sgombro. Le unità più recenti possono anche stabilire più zone abbinate a diverse velocità di sicurezza. Inoltre, i sistemi basati su scanner d’area sono più resistenti agli schizzi di saldatura e al fumo.

Dispositivo di arresto - ogni sistema robot deve avere un modo sicuro di fermarsi per qualsiasi emergenza, come un pulsante di arresto di emergenza esterno.

Formazione adeguata - grazie al suo approccio modulare, Yaskawa Academy offre il giusto tipo di formazione per ogni applicazione e livello di conoscenza. Il portfolio formativo comprende formazione di base, corsi product-related e corsi specifici su temi come programmazione base ed avanzata, Safety, System Integration, manutenzione ordinaria e software offline, eventualmente anche con piani di formazione customizzati in base alle specifiche richieste e aspettative. Un corretto bilanciamento di applicazione pratica e parti teoriche garantisce un apprendimento efficace e conoscenze direttamente applicabili al ritorno in azienda.

Se ti sei da poco affacciato alla robotica, Yaskawa propone anche celle di saldatura collaborative ready to use tra le quali spicca Weld4Me, la nuova soluzione per la saldatura MIG / MAG. Utilizzabile in alternativa o in aggiunta alle soluzioni manuali con attrezzatura di saldatura raffreddata ad aria, Weld4Me rappresenta una valida soluzione per ottenere la qualità costante della saldatura robotizzata anche in impianti destinati prevalentemente a lavorazioni di piccole o medie dimensioni.