Robot hücresi güvenliği, robotun hareket alanına insan girdiğinde robotun güvenli biçimde durmasını ya da insanı tehlikeye atmayacak şekilde yavaşlamasını sağlayan tasarımdır. Güvenlik tasarımı risk değerlendirmesiyle başlar ve çit, kapı kilidi, ışık perdesi, alan tarayıcı ve güvenlik kontrol sistemi gibi önlemlerle kurulur. Robot sistemlerinin güvenlik şartlarını ISO 10218-2, risk değerlendirmesini ISO 12100 tanımlar.
Bir tezgah besleme hücresinde operatörün, tezgahtaki talaşı temizlemek için kapıyı açıp içeri girdiğini düşünelim. Kapı kilitli değilse ya da kilit köprülenmişse robot bir sonraki çevrime başlayabilir. Hücre güvenliğinin amacı, bu anın hiçbir koşulda yaşanmamasıdır. Robot ancak içeride kimse yokken ve kapı kapalıyken otomatik çalışmalıdır.
Robot hücresi güvenliği risk değerlendirmesiyle başlar
Hücrenizin güvenlik önlemleri kataloğdan değil, risk değerlendirmesinden çıkar. ISO 12100 risk değerlendirmesini tehlikelerin belirlenmesi, risklerin tahmin edilmesi ve değerlendirilmesi adımlarıyla tanımlar. Ardından riskler önce tasarımla, sonra koruyucularla, en son da uyarı ve eğitimle azaltılır.
Sizin hücrenizde de tipik tehlikeler robotun çarpması ve sıkıştırması, tutucunun bıraktığı parça, kaynak arkı, dönen pozisyoner ve konveyördeki sıkışma noktalarıdır. Örneğin bir paletleme hücresinde en riskli an, operatörün dolu paleti almak için hücreye yaklaştığı andır. Bu yüzden risk değerlendirmesi yalnızca otomatik çalışmayı değil, palet değişimini, bakımı, temizliği ve arıza gidermeyi de kapsar.
Hücrede hangi güvenlik önlemleri kullanılır?
Hücrenizde koruma, insanı tehlikeli alandan ayıran sabit koruyucularla ve insanın yaklaştığını algılayıp robotu durduran güvenlik cihazlarıyla sağlanır.
| Önlem | Ne yapar | İlgili standart |
|---|---|---|
| Sabit koruyucu (çit) | Tehlikeli alana erişimi fiziksel olarak engeller | ISO 14120, yükseklik ve açıklıklar için ISO 13857 |
| Kilitli kapı | Kapı açıldığında robotu durdurur, robot dururken kapının açılmasını sağlar | ISO 14119 |
| Işık perdesi | Açık bir girişten geçen insanı algılar | IEC 61496 |
| Alan tarayıcı | Zemindeki bir bölgeye giren insanı algılar | IEC 61496 |
| Acil stop | Her an elle durdurma imkânı verir | ISO 13850 |
Örneğin bir kaynak hücresinde çit ve kilitli kapı kullanılır, çünkü ark ışığı ve sıçrantı da dışarıda tutulmalıdır. Bir paletleme hücresinin palet çıkışında ise çit yerine ışık perdesi konur, çünkü dolu palet dışarı çıkmak zorundadır. Bu perde, palet geçerken susturma (muting) ile çalışır ve insan geçtiğinde robotu durdurur.
Işık perdesi ne kadar uzağa konmalı?
Işık perdesi, insan tehlikeli noktaya ulaşmadan robot tamamen duracak kadar uzağa konmalıdır. Bu mesafe ISO 13855'te verilen formülle hesaplanır. Güvenlik mesafesi, yaklaşma hızının toplam durma süresiyle çarpımına, cihazın algılama kabiliyetine bağlı bir ek mesafenin eklenmesiyle bulunur.
Örneğin 14 mm çözünürlüklü bir ışık perdesi ve robotla birlikte toplam 0,3 s durma süresi olan bir sistemde, ISO 13855'in dikey perdeler için verdiği adımlarla güvenlik mesafesi yaklaşık 500 mm çıkar. Robotun durma süresi uzadıkça bu mesafe büyür ve hücre daha fazla yer kaplar. Bu yüzden robotun gerçek durma süresi ve mesafesi, robot üreticisinin verdiği değerlerle ve gerektiğinde sahada ölçülerek hesaba katılır. Hesap her uygulama için ayrıca yapılmalıdır, buradaki rakam yalnızca yöntemi göstermek içindir.
Güvenlik fonksiyonları ne kadar güvenilir olmalı?
Her güvenlik fonksiyonunun ne kadar güvenilir olması gerektiği risk değerlendirmesiyle belirlenir ve ISO 13849-1'e göre performans seviyesi (PL a ile e arası) olarak ifade edilir. Robot hücrelerinde kapı kilidi ve acil stop gibi fonksiyonlar için çoğu zaman yüksek performans seviyeleri gerekir.
Performans seviyesi, kapı anahtarından güvenlik PLC'sine ve robotun durma girişine kadar bütün zincir için hesaplanır. Örneğin kapı anahtarı yüksek seviyeli ama kablolaması tek kanallıysa zincirin tamamı istenen seviyeyi sağlamaz. Güvenlik fonksiyonları sıradan bir PLC ile değil, güvenlik PLC'si ya da güvenlik rölesiyle kurulur. Kurulumdan sonra fonksiyonların gerçekten çalıştığı ISO 13849-2'ye göre doğrulanır.
Robotun kendi güvenlik fonksiyonları
Modern robot kontrol üniteleri, robotun hareketini güvenli biçimde sınırlayan dahili fonksiyonlara sahiptir. Bu fonksiyonlarla robotun girebileceği bölgeler, eksen açıları ve hızı güvenlik seviyesinde sınırlanabilir.
Örneğin robotun bir tarafında operatörün parça yüklediği bir istasyon varsa, robotun o tarafa hiçbir koşulda dönmemesi güvenli bölge sınırlamasıyla tanımlanır. Bu, çitin robota daha yakın konmasını ve hücrenin daha az yer kaplamasını sağlar. Bu fonksiyonların yapılandırması da risk değerlendirmesinin parçasıdır ve doğrulanması gerekir.
Kolaboratif robotlarda güvenlik nasıl sağlanır?
Kolaboratif robotlarda insan ile robotun aynı alanda çalışması, ISO 10218-2'de ve ISO/TS 15066'da tanımlanan işbirlikçi çalışma biçimleriyle sağlanır. Bunlar güvenlik değerlendirmeli durdurma, elle yönlendirme, hız ve mesafe izleme ile güç ve kuvvet sınırlamadır.
Cobot kendiliğinden güvenli değildir, sizin uygulamanızın güvenli olması gerekir. Örneğin cobotun taşıdığı parça keskin kenarlıysa ya da tutucu bir parmağı sıkıştırabilecek biçimdeyse, kuvvet sınırlaması tek başına yetmez ve ek önlem gerekir. Kolaboratif robot uygulamalarında çitsiz çalışma kararını robotun kataloğu değil, uygulamanın risk değerlendirmesi verir.
CE işareti ve teknik dosya
Robot hücresi bir makinedir ve Türkiye'de ya da Avrupa Birliği'nde piyasaya arz edilirken Makine Emniyeti Yönetmeliği (2006/42/AT) kapsamında CE işaretiyle teslim edilir. Hücreyi kuran firma risk değerlendirmesini, güvenlik fonksiyonlarının hesap ve doğrulamalarını, elektrik şemalarını ve kullanım kılavuzunu içeren teknik dosyayı hazırlar ve AB uygunluk beyanını imzalar.
Avrupa Birliği'nin yeni Makine Tüzüğü (AB) 2023/1230, 20 Ocak 2027'den itibaren 2006/42/AT'nin yerini alıyor. Örneğin 2027'de devreye alınacak bir hücre için hangi düzenlemenin uygulanacağını proje başında netleştirmek gerekir. Teklif aşamasında bu belgeleri kimin hazırlayacağını sormak, otomasyon şirketi seçerken bakılacak kriterlerden biridir.
Bu yazı genel bilgi verir. Kendi hattınızdaki uygulama için risk değerlendirmesini yetkin bir mühendisle yapın ve ilgili standardın güncel sürümüne bakın.
İlk adım: hücreye kimin, ne zaman girdiğini listeleyin
Mevcut ya da kurmayı planladığınız bir robot hücresi için hücreye kimlerin, hangi amaçla ve ne sıklıkla girdiğini listeleyin. Palet değiştiren operatör, takım değiştiren ayarcı, temizlik yapan personel ve arıza gideren bakım teknisyeni ayrı ayrı yazılmalıdır.
Hazırladığınız liste size risk değerlendirmesinin temelini verir. Her giriş için robotun o anda ne durumda olması gerektiği ve bunun hangi önlemle sağlanacağı buradan çıkar. Listenizle bize yazarsanız robot hücrenizin güvenlik tasarımını birlikte değerlendirebiliriz.
Sık sorulan sorular
Robot hücresinde çit zorunlu mu?
Çit tek seçenek değildir. Risk değerlendirmesine göre ışık perdesi, alan tarayıcı ya da işbirlikçi çalışma biçimleri de kullanılabilir. Ancak tehlikeli alana erişim mutlaka bir önlemle kontrol edilmelidir.
Robot öğretme sırasında ne kadar hızlı hareket edebilir?
ISO 10218-1, el ile çalışma modunda düşük hızı robot ucunda 250 mm/s ile sınırlar. Programcı robotu yalnızca etkinleştirme butonunu basılı tutarken hareket ettirebilir.
Mevcut bir robot hücresinin güvenliği sonradan iyileştirilebilir mi?
İyileştirilebilir. Mevcut hücre için yeni bir risk değerlendirmesi yapılır, eksik koruyucular ve güvenlik cihazları eklenir ve güvenlik fonksiyonları yeniden doğrulanır.
Güvenlik PLC'si ile normal PLC arasındaki fark nedir?
Güvenlik PLC'si, kendi arızasını algılayacak şekilde çift kanallı ve kendini test eden bir yapıyla tasarlanır ve belirli bir performans seviyesi için belgelendirilir. Normal PLC güvenlik fonksiyonları için kullanılmaz.
