Analisi dei rischi e misure di sicurezza per la realizzazione di un’isola robotizzata

Analisi dei rischi e misure di sicurezza per la realizzazione di un’isola robotizzata

Robot & Co.

ing. Paolo LamaFS Eng (TÜV Rheinland, #10799/ 15, Safety Instrumentd Systems)

Membro CEI 121B - Quadri protetti per bassa tensione

Membro sottocomitato CEI 65E - Integrazione di sistemi

Membro UNI/CT 042/SC 01/GL 01 Sicurezza del macchinario

Membro UNI/CT 042/GL 50 Atmosfere potenzialmente esplosive

Company profileK. A. Schmersal GmbH & Co. KG

Paolo Lama

NORME DI RIFERIMENTO PER L’ANALISI DEI RISCHI

UNI EN ISO 12100:2010 Sicurezza del macchinario -Principi generali di progettazione -Valutazione del rischio e riduzione del rischio

UNI EN ISO 13849-1 Sicurezza del macchinario - Parti dei sistemi di comando legate alla sicurezza - Parte 1: Principi generali per la progettazione

CEI EN 62061 Sicurezza dei macchinari: Sicurezza funzionale dei sistemi di controllo elettrici, elettronici e programmabili

UNI EN ISO 10218-2: Robot e attrezzature per robot. Requisiti di sicurezza per robot industriali. Parte 2: Sistemi ed integrazione di robot

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METODOLOGIA DI VALUTAZIONE DEI RISCHI

Esempio di metodologia di valutazione – Hazard Rating N umber

� HRN = [valore PE]x[valore FE]x[valore MPL]x[valore NP]

� PE Possibilità che accada il pericolo o di esposizione al pericolo(valore compreso tra 0 = impossibile e 15 = certo)

� FE Frequenza dell’esposizione al pericolo(valore compreso tra 0,1 = non frequente e 5 = costante)

� MPL Massima perdita probabile(valor compreso tra 0,1 =graffi e 15 = morte)

� NP Numero di persone esposte al rischio(valore compreso tra 1 = 1 o 2 persone e 12 = 50 persone o più)


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METODOLOGIA DI VALUTAZIONE DEI RISCHI

4.4 Hazard identification – identificazione dei pericoli

All’Allegato A della norma è presente una lista dei pericoli rilevanti presenti in un’isola robotizzata, la norma però non prende in considerazione i rischi derivanti dal processo produttivo (§ 4.4.1)

4.5 Hazard elimination and risk reduction – eliminazione dei p ericoli e riduzione dei rischi

5 Safety requirements and protective measures – requisit i di sicurezza e misure di protezione

I risultati della valutazione dei rischi di un’isola robotizzata possono determinare livelli di PL o SILdifferenti da quelli richiesti dalla norma. (§ 5.2.3)

TALI DIFFERENZE DEVONO PERÒ ESSERE DETTAGLIAMEN TE GIUSTIFICATESlide 6

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ESEMPIO DI ISOLA ROBOTIZZATACaratteristiche

� 1 robot

� 2 macchine con funzionamento indipendente

� 1 nastro trasportatore di carico pezzi

� 1 nastro trasportatore di scarico pezzi

� 1 quadro comandi per la gestione del robot e dei movimenti necessari per il processo.


macchina 1

macchina 2

robotnastri

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ESEMPIO DI ISOLA ROBOTIZZATAScelta delle misure di sicurezza

Per eliminare i pericoli di urto e schiacciamento dovuti al movimento del robot e al funzionamentodella macchine si è deciso di installare de ripari perimetrali fissi e 2 porte di ingresso all’internodell’isola. Oltre alle indicazioni della UNI EN ISO 10281-2, la norma di riferimento per lacostruzione dei ripari fissi è la UNI EN ISO 14120.

I ripari fissi e mobili devono essere posti oltre i limiti di movimento del robot, i limiti identificatirappresentano le macchine di produzione in quanto il robot deve caricare e scaricare i pezziall’interno delle stesse.

Per evitare di scegliere ripari perimetrali che possano sopportare l’urto con il robot si è scelto diposizionare le stesse in prossimità dei limiti massimi di movimento del robot.

Data la distanza dei ripari dal robot e l’altezza raggiungibile dai suoi movimenti pericolosi i ripariperimetrali possono essere di altezza pari a 1400 mm utilizzando i riferimenti del prospetto 2 dellanorma UNI EN ISO 13857 come indicato al § 5.10.4.2 della UNI EN ISO 10281-2


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ESEMPIO DI ISOLA ROBOTIZZATAScelta delle misure di sicurezza


Esempio di ripari perimetrali

macchina 1

macchina 2

robotnastri

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ESEMPIO DI ISOLA ROBOTIZZATARipari mobili - porte

Per consentire l’ingresso all’interno dell’isola sono state previste 2 porte (ripari mobili)

L’ingresso all’interno dell’isola tramite le 2 porte deve essere possibile alle seguenti condizioni:

� tutti i movimenti all’interno pericolosi all’interno dell’isola devono essere inattivi

� non deve essere possibile avviare il funzionamento automatico del robot e delle macchine con 1-2 porte aperte e dall’interno dell’isola

Per garantire le condizioni di cui sopra ogni porta deve essere dotata di interblocco con bloccodell’apertura riparo (elettroserratura) in quanto i movimenti interni sono dotati di inerzia tale per cuinon è possibile il loro arresto immediato.

Inoltre per consentire il completamento della lavorazione delle macchine e impedire di rovinare ipezzi è necessario attendere la conclusione dei rispettivi cicli.


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I ripari mobili devono rispettare anche le indicazioni della norma UNI EN ISO 14119, la stessa prevede 2 distinte funzioni di sicurezza per gli interblocchi con blocco:

A. funzione di monitoraggio della condizione di apertura/chiusura dei ripari

B. funzione di sblocco di apertura dell’interblocco

Secondo la NOTA 2 del § 8.4 - UNI EN ISO 14119 in molti casi il livello di PL della funzione di sblocco può essere di un livello inferiore della funzione A

La UNI EN ISO 10218-2 indica invece di rispettare lo stesso livello di PL della funzione A pertanto si possono progettare entrambe le funzioni con un PL pari a «d»


Paolo Lama



Paolo Lama


Le 2 funzioni di sicurezza possono essere così modellizzate:

ATTENZIONE: per una corretta realizzazione delle funzioni devono essere rispettate tutte le indicazioni delle norme UNI EN ISO 14119, UNI EN ISO 13849-1 e UNI EN ISO 13849-2


Interblocco

riparoLogica

2 contattori

di potenza

Dispositivi

controllo

condizione di

sblocco

Logica

Elemento

sblocco

interblocco

Funzione A

Funzione B

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Per una corretta applicazione degli interblocchi si è considerato:

� l’inerzia e i movimenti pericolosi presenti

� i possibili guasti meccanici e relative esclusioni

� il possibile mascheramento dei guasti per la scelta della Diagnostic Coverage (DC) (ISO/TR 24119)

� gli eventuali benefici ad eludere/manomettere gli interblocchi


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BLOCCO DI SICUREZZA: IL COMANDO DI BLOCCO

In questi dispositivi anche il comando di blocco dovrebbe soddisfare i requisiti di sicurezza ed il “PL” richiesto

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Secondo le indicazione della norma UNI EN ISO 14119 è necessario valutare la possibile realizzazione di un’ ulteriore funzione di sicurezza:

� § 5.7.5.2 Escape release of guard locking

Per la funzioni è richiesta una Categoria B minima

(UNI EN ISO 13849-1)

La UNI EN ISO 10218-2 non fornisce indicazioni specifiche

per questa tipologia di funzione di sicurezza


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CONDIZIONATO (sequenza di sblocco) INCONDIZIONATO (unico movimento)

1

2

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ESEMPIO DI ISOLA ROBOTIZZATAAttività all’interno dell’isola

Per attività speciali non comprese nel ciclo produttivo ordinario dell’isola, come la programmazione del robot,è necessario movimentare il robot dall’interno dell’isola nell’area «pericolosa»

Tale attività può essere eseguita esclusivamente con pulsantiere manuali conformi alla norma UNI EN ISO10218-1 e con PL=d categoria 3 o SIL=2 con HFT=1

La norma UNI EN ISO 10281-2 § 5.6.4.2 prescrive un valora limite massima di velocità minima pari a 250mm/sec.

Un’ accurata analisi dei rischi può portare alla scelta di un valore di velocità limite inferiore a 250 mm/sec.

Nell’isola considerata la funzione di sicurezza prescrive la seguente modellizzazione a blocchi:

Tutti i comandi non attuabili a velocità ridotta e senza l’ausilio della pulsantiera mobile sono disabilitati !!


Pulsantiera

mobile robotLogica

Elementi di

attuazione

robot

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La pulsantiera portatile scelta ha le seguenti caratteristiche:

� non è possibile l’utilizzo dei comandi esterni in ciclo automatico se abilitata la pulsantiera portatile

� tutti i comandi di movimentazione del robot devono essere del tipo ad azione mantenuta

� sulla pulsantiera portatile è presente un dispositivo un arresto di emergenza

� Il robot può essere movimentato solo dalla pulsantiera mobile

� tutti i movimenti del robot comandati dalla unità portatile sono a velocità lenta (< 250 mm/sec).

Per l’abilitazione del funzionamento della pulsantiera portatile è stato previsto un selettore a chiave (AUT-MAN) estraibile sul quadro generale. La chiave in modalità MAN può essere estratta e conservata dall’operatore che utilizza la pulsantiera portatile.

TALE OPERATORE DEVE ESSERE ADEGUATAMENTE FORMATO E QUALIFICATO


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1) QUADRO DI COMANDORichiesta di accesso/sblocco

2) RIPARO INTERBLOCCATOCon blocco e sblocco di fuga

3) ISOLA ROBOTIZZATA

4) 1° resetinterno5) Chiusura riparo6) 2° reset e start

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Pulsante 1

Reset internoPulsante 2

Reset esterno

Chiusura riparo

START

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ESEMPIO DI ISOLA ROBOTIZZATAArresto di emergenza

L’isola è dotata di una funzione di arresto di emergenza che disattiva tutti i movimenti, i pulsanti sono collocati in tutte le postazione di lavoro:


quadro comandi

pulsantiera mobile

macchina 1

macchina 2

robotnastri

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ESEMPIO DI ISOLA ROBOTIZZATAComandi

L’ avvio del funzionamento automatico dell’isola è possibile esclusivamente a queste condizioni:

1. le porte sono chiuse;

2. nessun operatore è presente all’interno dell’isola;

3. sono rispettate tutte le procedure di sicurezza;

Il punto 3 è consequenziale al punto 2 in quanto spetta all’operatore all’esterno dell’isola verificare che non siano presenti persone all’interno della stessa, per la corretta esecuzione di tale attività sono possibili 2 condizioni:

� il comando di avvio deve essere in una posizione che garantisce la completa visuale dell’interno dell’isola

oppure

� installare dispositivi di monitoraggio dell’interno dell’isola


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Grazieper la vostra attenzione

ing. Paolo Lama

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