Movimentazione sicura tra robot e AGV con i laser scanner di Leuze

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Durante il trasferimento automatizzato di materiale tra la cella robotizzata e il veicolo a guida automatica, le persone non devono entrare inosservate nella zona di pericolo. Una soluzione innovativa di Leuze mette in sicurezza le stazioni di trasferimento grazie alla regolazione dinamica del campo di protezione. Ciò rende superflue ulteriori misure di sicurezza come barriere e recinzioni.

Nelle fabbriche intelligenti, il flusso delle merci è completamente automatizzato. Ciò significa che i materiali di produzione sono disponibili in contenitori preparati in aree di sosta, note anche come supermercati. Le notifiche digitali sulla necessità di materiali vengono inviate direttamente dall’area di produzione. I veicoli a guida automatica (AGV) vengono utilizzati per rifornire le celle robotizzate con i pezzi necessari e per raccogliere i componenti lavorati. I processi automatizzati in queste stazioni di trasferimento, dove gli AGV interagiscono con le celle robotizzate, devono essere progettati in modo da essere al tempo stesso privi di rischi ed efficienti. Ciò può essere realizzato solo con soluzioni di sicurezza affidabili: gli AGV attraversano le zone pericolose senza che le celle robotizzate interrompano il loro lavoro e le persone non devono mai entrare in queste aree senza essere notate. Per questo motivo, Leuze ha sviluppato un concetto di sicurezza innovativo, adatto a queste stazioni di trasferimento in ambienti di produzione intelligenti. L’approccio si basa sulla regolazione dinamica del campo di protezione attorno all’AGV durante il trasferimento dei materiali.

Il trasferimento automatico di materiale tra AGV e robot richiede una considerazione completa delle funzioni di sicurezza nelle stazioni di trasferimento. Ciò comprende l’ingresso dell’AGV nella stazione, il raggiungimento della posizione di trasferimento e l’uscita dalla stazione. Gli AGV stessi sono protetti da sensori integrati, ad esempio attraverso scanner laser di sicurezza. E le celle robotiche sono dotate di sensori che riconoscono se una persona si sta avvicinando all’area di lavoro pericolosa. Ma per il trasferimento automatico di materiale tra AGV e robot, le diverse unità di controllo dei sistemi coinvolti nel processo (cella robotica, AGV e controllo del flusso di materiale) devono essere in grado di comunicare tra loro. Inoltre, devono essere coordinate in modo da garantire sicurezza e affidabilità durante l’intero ciclo. Ciò può essere realizzato solo attraverso uno stretto coordinamento tra i vari reparti coinvolti. Oltre ai pianificatori (di fabbrica), ai responsabili della logistica, ai responsabili della salute e della sicurezza sul lavoro, anche il reparto informatico contribuisce in modo sostanziale al successo di questa fase.

Gli approcci tradizionali spesso prevedono l’uso di barriere luminose per proteggere l’accesso all’area di trasferimento tra AGV e cella robotica. Sebbene questo sia tecnicamente fattibile, ha capacità limitate: la presenza di persone all’interno dell’area di trasferimento non può essere monitorata automaticamente. Per tenere le persone fuori dalla zona di pericolo, questi concetti classici richiedono ulteriori precauzioni di sicurezza, quali separatori meccanici come recinzioni e barriere. Un trasferimento completamente automatizzato e sicuro tra AGV e celle robotizzate senza barriere fisiche è una soluzione più efficiente. Tuttavia, il sistema deve essere in grado di distinguere in modo affidabile persone e AGV. Per questo approccio, devono essere presenti le seguenti condizioni:

– La zona di pericolo della stazione di trasferimento AGV deve essere protetta durante l’intero processo.

– Gli AGV definiti devono essere in grado di attraversare e uscire dall’area di lavoro in senso assiale (opzionale: anche in senso radiale) in modo completamente automatico.

– Persone o altre deviazioni dal contorno definito dell’AGV devono essere riconosciute in ogni momento, attivando un segnale di arresto sicuro.

La soluzione sviluppata da Leuze per la protezione delle stazioni di trasferimento robot/AGV garantisce due funzioni di sicurezza: arresto del movimento pericoloso della cella robotica; regolazione dinamica dei campi protettivi intorno all’AGV.

Per proteggere l’intera area della stazione di trasferimento, Leuze utilizza scanner laser di sicurezza. Questi scanner utilizzano campi protettivi per rilevare l’ingresso e la presenza di persone nell’area di trasferimento. Quando ciò accade, il sistema attiva un segnale di arresto. In un processo parallelo, la posizione dell’AGV nella zona monitorata viene riconosciuta in ogni momento. Affinché l’AGV stesso non attivi un segnale di arresto, il programma di sicurezza ne maschera il contorno dalla zona protetta. Il campo di protezione si adatta quindi dinamicamente intorno all’AGV in movimento. A tal fine, i laser scanner spostano in modo incrementale i loro campi protettivi preconfigurati. In questo modo, l’AGV “racchiuso” dai campi protettivi può entrare automaticamente nella stazione, trasferire il materiale nella posizione di parcheggio e quindi uscire nuovamente dalla stazione. Il livello di sicurezza viene mantenuto durante l’intero ciclo. Questo ha il vantaggio che il resto dell’ambiente è sempre coperto dal campo protettivo rimanente, offrendo una protezione a tutto tondo. In linea di principio, solo i contorni dell’AGV definiti in anticipo nel sistema sono in grado di attraversare il campo protettivo. Per rilevare manomissioni o disallineamenti dello scanner, Leuze utilizza la funzione di livella incorporata nel dispositivo e contorni di riferimento esterni aggiuntivi.

La soluzione di sicurezza di Leuze richiede solo pochi componenti, tra cui due laser scanner di sicurezza RSL 400, noti per le loro eccellenti prestazioni, la robustezza e la facilità di gestione. Grazie all’elevata portata operativa di 8,25 metri, sono in grado di monitorare anche aree di grandi dimensioni. La soluzione è completata da un programma di sicurezza Leuze e dal controllo di sistema Siemens Simatic S7. Il posizionamento ottimale del laser scanner RSL 400 nell’applicazione dipende da diversi fattori che devono essere presi in considerazione: layout dell’applicazione e potenziali ombreggiamenti dovuti alla progettazione; specifiche dell’AGV (come le dimensioni); posizioni di ingresso e di uscita dell’AGV nel/dal campo di protezione; percorsi di trasporto e velocità dell’AGV nel campo protettivo (assiale e/o radiale).

In base a quanto sopra, può essere preferibile un posizionamento diagonale o lineare dei laser scanner intorno al campo protettivo. In casi particolari (ad esempio, in caso di layout ad angolo con ombreggiatura da parte della struttura dell’edificio o della cella), il sistema può essere utilizzato anche con più di due laser scanner.

Per questo tipo di protezione intelligente, devono essere soddisfatti solo alcuni requisiti, come la larghezza minima dell’AGV e la velocità massima di spostamento nel campo di protezione. Inoltre, la precisione del percorso dell’AGV deve essere di circa 50 millimetri. Inoltre, davanti all’area di pericolo deve essere disponibile uno spazio sufficiente per: poter manovrare l’AGV nello spazio e per poter implementare un campo di protezione scanner sufficientemente ampio (distanza minima richiesta dai pericoli da tutti i lati di accesso).

Per avviare l’ingresso o l’attraversamento dell’AGV, il sistema di guida AGV del controllo del flusso di materiale deve segnalare in anticipo il suo percorso alla soluzione di sicurezza. A seconda della valutazione dei rischi dell’applicazione, in caso di violazione del campo protetto può essere necessario arrestare l’AGV oltre alla cella robotica. Ciò presuppone una comunicazione sicura tra la cella e l’AGV.

Con questo concetto di sicurezza delle stazioni di trasferimento robot/AGV, gli operatori del sistema ricevono una soluzione economica che offre una sicurezza completa per l’intero ciclo. Soddisfa il Performance Level d secondo la norma ISO 13849-1 e il SILCL 2 secondo la norma IEC 62061. Ciò significa che i rischi di incidente possono essere ridotti al minimo in modo affidabile. La soluzione di sicurezza di Leuze funziona autonomamente dopo che l’AGV è stato registrato attraverso il sistema di guida AGV. Inoltre, offre la massima flessibilità, senza restrizioni durante il trasferimento dei pezzi. Il sistema di sicurezza e i campi protettivi funzionano in base al profilo dell’AGV e non al materiale trasportato. Anche i pezzi che fuoriescono dalla parte anteriore o laterale vengono trasportati in modo affidabile. Inoltre, l’integrazione rende superflue le protezioni meccaniche come recinzioni e barriere. In questo modo si risparmia spazio prezioso nella produzione.

Qualsiasi azienda che voglia implementare questo concetto per il proprio sistema automatizzato ha bisogno di un partner esperto al suo fianco. È importante che l’intero processo sia accompagnato dal fornitore del sistema di sicurezza. In questo modo, è possibile ideare e implementare una soluzione personalizzata. Il primo passo è la valutazione dei rischi: i pericoli (ad esempio, nella zona del robot) devono essere chiaramente definiti. È inoltre necessario conoscere la velocità di arresto della cella robotizzata. Su questa base, è possibile definire le dimensioni del campo di protezione e la tempistica delle azioni. I Sensor People di Leuze sono il giusto interlocutore per queste fasi. Valutano la situazione in loco, determinano i requisiti e sviluppano un concetto di sicurezza. Dopo l’installazione dei componenti, Leuze fornisce assistenza per la documentazione corrispondente e per la parametrizzazione e la messa in servizio dei sensori. L’offerta di servizi comprende anche la convalida finale dell’applicazione. Infine, ma non meno importante, la conformità CE garantisce la certezza del diritto. In questo modo le aziende possono sfruttare i vantaggi di sistemi innovativi di logistica dei materiali senza compromessi.

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