|
Эффективная эксплуатация
промышленных роботов зависит прежде всего от их безопасной и безаварийной
работы. Поэтому одной из специфических особенностей, с которой приходится
сталкиваться, в первую очередь, при эксплуатации промышленных роботов,
является их повышенная опасность для оборудования и обслуживающего персонала.
При этом, помимо традиционных опасностей, присущих любому технологическому
оборудованию, - травмирование движущимися элементами конструкций, поражение
электрическим током и др. - роботы несут ряд новых потенциальных источников
опасностей:
1) манипулятор робота, представляющий собой
многозвенный механизм, часто значительных размеров, обладающий несколькими
степенями подвижности и перемещающийся с достаточно высокой скоростью, может
оказаться в любой точке рабочей зоны неожиданно для рабочего, причинив ему
весьма серьезную травму, вплоть до смертельной;
2) движения или действий робота могут быть столь
сложны (особенно при наличии устройств очувствления), что даже оператор не
может уверенно предполагать, какими они будут в следующий момент. Например,
"отключенный" на первый взгляд робот может внезапно зажечь
сварочную дугу, начать движение "руки", сжать губки захватного
устройства и т. п.;
3) поведение робота, определяемое управляющей
программой и качеством элементов устройства управления, в случае ошибок в
программе либо сбоев в микросхемах может стать вообще непредсказуемым;
4) манипулирование на значительных скоростях
объектами, обладающими часто большими массами, при ненадежном их удержании
либо ошибочном раскрытии захватного устройства представляет опасность
травмирования выпавшим объектом;
5) вынужденная необходимость нахождения персонала в
рабочей зоне в непосредственной близости от робота при его обучении или
техническом обслуживании резко повышает уровень опасностей.
9.2.1. Обеспечение безопасных условий эксплуатации ПР
Безопасность персонала, обслуживающего промышленный робот
и совместно работающее оборудование при эксплуатации робототехнических
комплексов, обеспечивается строгим выполнением различных регламентации и
мероприятий, направленных на предупреждение аварийных и опасных ситуаций,
исходя из анализа потенциальных источников опасности.
В большинстве случаев аварийные ситуации при работе
промышленных роботов могут возникать по следующим причинам:
невыполнение ПР заданных программных движений во время
обучения или при автоматической работе, возникновение непредусмотренных
движений или действий;
отказ технологического оборудования, работающего совместно
с ПР;
ошибочные действия оператора во время наладки, обучения
или ремонта;
нахождение людей в рабочем пространстве ПР при его работе
в автоматическом режиме;
использование ПР в технологических процессах, требующих
более высоких технических характеристик, ,чем доступные данному роботу
(например, превышение номинальной грузоподъемности);
нерациональное и неудобное размещение технологического и
вспомогательного оборудования, пультов управления и транспортных средств на
участке в- пределах робототехнического комплекса;
размещение пультов управления внутри рабочего пространства
ПР и отсутствие специального ограждения;
отсутствие исчерпывающей информации оператору о характере
функционирования робототехнического комплекса, о ситуациях на участке и
причинах возникновения неполадок.
Кроме того, на безопасность работы с ПР оказывают
существенное влияние условия эксплуатации и особенности состояния окружающей
среды, которые должны учитываться в его конструкции, построении или
организации производственного участка, оснащении дополнительными устройствами
и т.д. Например, при работе в агрессивных средах
промышленный робот должен иметь соответствующие средства
защиты; внезапные отключения электроэнергии не должны создавать опасных
ситуаций и т. п.
Безопасная эксплуатация промышленных роботов
обеспечивается, с одной стороны, строгим выполнением общих требований
безопасности, с другой - оснащением их и совместно работающего оборудования
специальными предохранительными, блокирующими и сигнализирующими
устройствами.
Общие требования обеспечения безопасности при работе с ПР
определены в основном ГОСТ 12.2.072-82 "Роботы промышленные.
Роботизированные технологические комплексы и участки. Общие требования
безопасности". Аналогичные стандарты существуют и в других промышленно
развитых странах, например, в Японии действует промышленный стандарт
JISB8433, определяющий требования по технике безопасности, которым должны
удовлетворять все выпускаемые в стране промышленные роботы, а также реглвмен-
тирующий перечень правил по обеспечению безопасных условий труда при
эксплуатации и обслуживании ПР.
В соответствии со стандартами ряд общих требований
предъявляется к самим промышленным роботам:
промышленный робот должен иметь сигнально-предупредительную
окраску и знаки безопасности; при выборе средств аварийной и
предупредительной сигнализации следует отдавать предпочтение звуковым
сигналам;
пульт управления ПР должен размещаться вне рабочей зоны в
месте, откуда удобно наблюдать за работой робота и технологического
оборудования;
ПР, предназначенные для работы в неблагоприятных условиях,
должны иметь соответствующее защитное исполнение;
захватное устройство ПР должно удерживать объект
манипулирования при отключении электропитания;
при необходимости нахождения персонала в рабочей зоне для
обучения и наладки ПР должно быть предусмотрено снижение скоростей движения
исполнительных устройств до 0,3 м/с;
пульт управления ПР должен выдавать информацию о режиме
его работы, срабатывании блокировок и технологического оборудования, наличии
сбоев в работе, начале движения манипулятора;
при работе ПР в составе Р'ГК с несколькими пультами
управления должны быть предусмотрены блокировки, предотвращающие возможность
одновременного управления от двух и более пультов;
для подвижных ПР должны быть предусмотрены меры по их •
безопасному перемещению над рабочими местами, проходами и проездами, для чего
следует устанавливать сетки, экраны или другие защитные устройства
Существенное внимание в своде правил безопасности обращено
на организацию рабочих мест и участков, планировка которых должна позволять
свободный, удобный и безопасный доступ обслуживающему персоналу к роботу и
технологическому оборудованию, а также к органам управления и аварийного
отключения. Желательно, чтобы г.пганы управления с аварийной блокировкой
размещались на пульте управления робототехническим комплеском, а органы
аварийной блокировки дублировались вдоль всего фронта оборудования по трассе
возможных перемещений обслуживающего персонала, на расстоянии не более 4 м один от другого.
Особенно тщательно следует рассматривать все возможные
случаи обслуживания и эксплуатации, связанные с необходимостью пребывания
человека в рабочей зоне. Статистика свидетельствует, что подавляющее
большинство несчастных случаев, происшедших с обслуживающим персоналом,
связано именно с нахождением его в рабочей зоне при наладке, обучении и
ремонте роботов. Рабочие режимы должны быть по возможности организованы так,
чтобы человеку не приходилось входить в рабочую зону. В основе всех
мероприятий должен лежать принцип: "человек в рабочей зоне - всегда
опасно!". Следовательно, одними из первых шагов являются разметка и
ограждение рабочей зоны. При этом доступ в нее должен осуществляться через
единственную дверь в ограждении, имеющую замок, автоматически прерывающий
подачу электропитания ко всем активным элементам РТК.
Ограничение и упорядочение доступа людей в рабочую зону
позволяет свести практически к нулю вероятность получения травм от робота В
случаях, когда взаимодействие человека с работающим роботом принципиально
необходимо (наладка, обучение и т.п.), следует принять все возможные меры к
уменьшению вероятности несчастных случаев. Например, обучение и пробный
запуск системы следует производить на пониженных по сравнению с рабочим
режимом скоростях перемещения звеньев манипулятора, а все работы, требующие
непосредственного контакта с действующим роботом, проводить, по крайней мере,
вдвоем. При этом один из операторов обеспечивает обслуживание системы, а
второй - наблюдает за его работой и в случае опасности включает аварийный
сигнал немедленной остановки робота и связанного с ним оборудования, а также
принимает другие необходимые меры.
К работе по наладке, ремонту и эксплуатации ПР допускается
персонал, прошедший специальную подготовку. Контроль за его работой должен
проводиться службой безопасности труда предприятия.
Однако для полного устранения вероятности несчастных
случаев "по вине" роботов не следует ограничиваться лишь
стандартными рекомендациями. Как свидетельствуют статистические данные,
наибольшее количество несчастных случаев возникает все-таки по вине самих
пользователей робототехники как следствие не принятых своевременно мер по
обеспечению безопасности труда Поэте*"4' р каждом конкретном случае
следует самым тщательным образом изучить специфические источник;1 о'члиыости
и принять соответствующие меры к их устранению и предупреждению.
Специальные устройства обеспечения безопасности повышают
уровень безопасной работы и устанаюп непосредственно на промышленные роботы
г.„0о на элементы технологического и вспомогательного оборудования в состав
РТК. К ним относятся устройства
контроля отработки управляющей программы с целью проверки
правильности выполнения заданных перемещений, в качестве которых могут
использоваться датчики обратной связи, а также различные устройства контроля
правильности отработки геометрической информации;
контроля позиционирования рабочего органа ПР в особых
точках внутри рабочей зоны с целью предотвращения постепенного накопления
погрешности позиционирования;
контроля параметров взаимодействия со средой с целью
снижения тяжести последствий аварийных ситуаций, которые отключают
исполнительные звенья робота при воздействии на них предельных усилий от
внешней среды, для чего используются различные силовые датчики;
ограждающие рабочую зону ПР с целью предотвращения
проникновения в нее человека или других подвижных элементов РК; они
выполняются на базе контактных, силовых, ультразвуковых, индукционных,
светолокационных и других датчиков;
блокирующие, предохранительные и сигнализирующие
устройства, обеспечивающие с учетом сигналов обратных связей предохранение от
возникновения аварийных и опасных ситуаций и предупреждение о них световыми,
звуковыми и другими сигналами.
9.2.2. Испытания ПР
В процессе изготовления в зависимости от стадии разработки
и этапа освоения серийного производства промышленные роботы, как один из
видов машиностроительной продукции, подвергаются тем или иным испытаниям в
соответствии с ГОСТ 16504-81 "Испытания и контроль качества продукции.
Основные термины и определения" и ГОСТ 26053-84 "Роботы
промышленные Правила приемки. Методы испытаний". При этом в зависимости
от поставленных целей все виды испытаний ПР можно разделить на две группы -
контрольные и исследовательские.
Контрольные испытания являются составной частью
производственного процесса и выполняются с целью контроля качественных
показателей изготавливаемых промышленных роботов. Объем контрольных испытаний
должен быть минимальным, но достаточным для оценки качества испытываемых
образцов. Их следует проводить при
наиболее неблагоприятных сочетаниях проверяемых
параметров, допускаемых технической документацией (максимальные скорости и
вылеты исполнительных устройств, номинальная грузоподъемность и т.д.), и по
возможности с использованием простых измерительных средств.
В зависимости от задач и содержания контрольные испытания
могут быть приемосдаточными, предварительными, приемочными,
квалификационными, аттестационными, периодическими и типовыми.
Приемосдаточные испытания осуществляются службой
технического контроля предприятия-изготовителя с целью контроля качества
готовой продукции и ее соответствия техническим условиям. Испытаниям
подвергается каждый изготовленный робот.
Предварительные испытания проводятся для определения возможности
представления опытных образцов на приемочные испытания.
Приемочные испытания служат для проверки соответствия
опытных образцов техническому заданию и техническим условиям, а также решения
вопроса о целесообразности постановки ПР на ; ПРОИЗВОДСТВО.
Квалификационные испытания установочной серии (первой
промышленной партии) проводятся с целью оценки готовности производства к
выпуску серийной продукции.
9.2.3. Диагностирование ПР
Эффективность работы ПР в комплексно-автоматизированном
производстве возможна только при высокой надежности всех механизмов и узлов
робота. В решении этой задачи важное место занимает разработка вопросов
технической диагностики, которая позволяет иметь постоянную и объективную
информацию о работе узлов ПР.
Диагностирование ПР основано на всестороннем и
систематическом изучении состояния робота, которое включает целенаправленней
сбор данных о работоспособности ПР в процессе его эксплуатации, объективное
экспериментальное изучение состояния ПР визуально и с помощью технических
средств контроля и диагностики, анализ результатов эксплуатации и
экспериментальных исследований ПР.
Техническое диагностирование при эксплуатации ПР,
обеспечивая проверку их исправности, работоспособности, правильности
функционирования, обнаружение дефектов и неполадок, является весьма
эффективным средством обеспечения четкого функционирования
автоматизированного производства и высокого качества выпускаемой продукции,
позволяет решить следующие основные задачи:
своевременное обнаружение и устранение неисправностей, что
повышает коэффициент готовности в среднем на 12 - 18 %;
исключение необоснованных разборочно-сборочных работ, что
сохраняет технический ресурс узлов робота;
обеспечение полной выработки технического ресурса;
обеспечение эффективной производительности, экономии
энергетических ресурсов и горюче-смазочных материалов;
повышение безопасности работы ПР.
Техническое состояние ПР диагностируется с помощью
аппаратурных и вычислительных средств. Используются два вида систем
технического диагностирования (СТД): тестовые, когда на механизмы или
устройства ПР подаются специально организуемые тестовые воздействия, и
функциональные, когда в качестве входного используются рабочие воздействия,
предусмотренные алгоритмом функционирования ПР.
Литература [3, 8, 10, 14, 21, 30, 50, 60, 62, 64, 75, 78,
82, 83, 91, 94].
Контрольные вопросы для самопроверки
1. В чем сущность и преимущества
агрегатно-модульного построения ПР?
2. Что такое агрегатные модули, и как они классифицируются?
3. При каких требованиях к создаваемым ПР
полностью реализуются преимущества их агрегатно-модульного построения ?
4. Каковы преимущества и принципы построения
электромехни- ческих волновых модулей ?
5. Каковы устройство и принцип действия электромеханического
волнбвого модуля поступательного движения ?
6. Каковы устройство и принцип действия
электромагнитного волнового модуля вращательного движения ?
7. Каковы устройство и принцип действия
электромеханического волнового модуля комбинированного движения ?
8. Каковы устройство и принцип действия встроенных
электромеханических мотор-редукторов ?
9. Каковы устройство и принцип действия модульного
двурукого робота-перегрузчика ?
10. Каковы устройство и принцип действия
транспортного промышленного робота с унифицированными волновыми реечными
модулями ?
11. Каковы устройство и принцип действия волнового
реечного механизма ?
12. В чем состоит повышенная опасность промышленных
роботов для оборудования и обслуживающего персонала при их эксплуатации ?
13. В результате каких основных причин возникают
аварийные ситуации при эксплуатации ПР?
14. Каковы общие требования обеспечения безопасности
при эксплуатации ПР?
15. Каковы специальные устройства обеспечения
безопасности при эксплуатации ПР?
16. Каковы назначение и разновидности испытаний,
которым подвергаются ПР в процессе их изготовления и доводки ?
17. В чем сущность технического диагностирования ПР,
и какие задачи позволяет решить диагностика ?
|