Para dar conta das relações entre os sistemas que interagem na célula do robô a ANSI/RIA R15.06 (1999) desenvolveu um item na norma que se propõe a garantir a segurança do sistema. Assim, uma célula típica deverá possuir alguns sistemas de segurança obrigatórios na tentativa de impedir que operadores e o próprio sistema possam gerar resultados indesejados.
Sistemas previstos pela norma:
1. botões de emergência (botoeiras); 2. cercas;
3. sinais luminosos de advertência; 4. tapetes de segurança;
5. cortina de luz (infravermelha);
6. barreiras de advertência (correntes de isolamento); 7. sirene;
8. sensores de presença; 9. scanners de segurança.
A ANSI/RIA R15.06 (1999) especifica tecnicamente a aplicação de cada um dos sistemas de segurança: distância e altura da barreira de proteção que envolve a célula robotizada; raio de cobertura do scanner, grau de sensibilidade do sensor de presença; característica eletro-mecânica do sistema de travamento dos seus atuadores; a distância e o ângulo dos raios infravermelhos que devem assumir, em cada situação de proteção, impedindo, que, completamente ou partes do corpo humano, como dedo e braços, penetrem as áreas restritas. Além dos sistemas citados, a norma detalha outros sistemas de segurança, procurando abranger o máximo de situações de risco (Quadro 3).
Os controles e sistemas de segurança foram planejados segundo uma hierarquia, partindo do mais efetivo ao menos efetivo e, de alguma forma, esta organização pretende dar conta da segurança da célula robótica.
Hierarquia dos Controles de Segurança
1) Eliminação e Substituição Elimina a interação humana no processo; Eliminação dos pontos de esmagamento (aumento das áreas livres);
Automação de manuseio de cargas. 2) Controle da Engenharia (Tecnologia de sistemas de segurança) Bloqueios mecânicos; Barreiras; Inter-travamentos; Sensores de presença; Controle bi-manual.
3) Significado da Advertência Luzes, Sensores luminosos e luzes intermitentes;
Advertência eletrônica (computadores); Sinais;
Pintura de solo definindo as áreas restritas;
Sinais sonoros intermitentes; Sirenes;
Etiquetas. 4) Treinamento e Procedimentos
(Controles administrativos)
Procedimento de trabalho seguro;
Equipamento de segurança para inspeção; Treinamento;
Obrigatoriedade da ação - Lockout. 5) EPI – Equipamentos de Proteção Individual Óculos de segurança; Protetores auriculares; Protetores faciais; Luvas.
Quadro 3. Fases hierárquicas segundo a ANSI/RIA R15.06 (1999).
Mais Efetivo
Menos Efeti
v
Grande parte das informações apresentadas (Quadro 3) são procedimentos conhecidos dos Engenheiros de Segurança. Podemos dizer que são práticas rotineiras de segurança para qualquer estação de trabalho, mas, que tipo de riscos uma célula robotizada pode oferecer diferentemente de uma máquina de operação manual ou semi-automática? Por que o risco oferecido pelo robô pode ser mais eminente? Como a estação robótica pode oferecer riscos à integridade física e mental mesmo sem a presença do incidente ou do acidente? Quais são os problemas de ordem ergonômica que podem colocar em risco os operadores e as máquinas?
Antes de responder as perguntas apresentadas é importante conhecermos melhor as características espaciais, arquiteturais e movimentacionais requisitadas pelas células robóticas (Quadro 4).
Uma célula robótica requer condições próprias para sua instalação, dentre essas características podemos apontar aquelas já previstas pela ANSI/RIA R15.06 (1999):
• espaço máximo;
• espaço restrito;
• espaço operacional.
Espaço Máximo Espaço Restrito Espaço Operacional
Espaço restrito para
posicionamento apenas do robô. Vista Lateral (E).
Espaço Máximo Espaço Restrito Espaço Operacional
Espaço restrito para
posicionamento do robô e do efetuador.
Vista Lateral (E). Vista Superior (D).
Espaço restrito para
posicionamento do robô, do efetuador e da peça a ser trabalhada – neste caso, porta de um veículo.
Vista Lateral (E). Vista Superior (D).
Quadro 4. Espaços requeridos por um robô (adaptado da ANSI/RIA R 15.06).
A ocupação da célula pelo robô suas ferramentas e a peça a ser trabalhada, modifica-se, ocupando menos ou mais espaço. Um robô próprio para produções flexíveis pode, num dado momento, manipular, por exemplo, uma porta, e em outro, um pára-brisa e desta forma o espaço requerido para isolamento e todos os sistemas de segurança deverão ser revistos pela equipe de segurança. O espaço físico e arquitetural pode influenciar na organização e no atendimento a todas as normas de segurança necessárias a uma célula robótica.
Após uma reconfiguração da célula robótica, deverá acontecer um novo planejamento estratégico para se estabelecer as distâncias entre outras medidas de segurança para que a integridade dos operadores seja garantida. Além disso, é importante ressaltar que os operadores, provavelmente, irão nos, primeiros momentos, sentir mais ou menos dificuldades durante as tarefas rotineiras de manutenção, ajustes, e de treinamento das ações do equipamento reconfigurado. Uma célula que tenha o seu espaço ampliado facilitará as intervenções de ensino, ajuste, troca de ferramentas e manutenção, já o inverso, poderá dificultar o trabalho em seu interior.
Vejamos um exemplo de uma célula robótica em situação de Atendimento ao Programa de Verificação – APV9 especificado pela ANSI/RIA R15.06 (1999, p. 10). O APV indica que o operador está inserido no espaço de segurança, verificando as tarefas programadas e suas velocidades. É recomendado que o APV não seja praticado como processo ou parte de uma produção contínua:
Figura 2. Espaço Restrito no módulo de APV (adaptado da ANSI/RIA R 15.06).
9
Attended Program Verification – APV. Segundo a ANSI 15.06 (1999) é o ato de uma pessoa, dentro do espaço de proteção da célula robótica, executando a tarefa de verificação do programa em relação à velocidade programada. Não é o módulo de ensino!
Barreiras de segurança intertravadas Área para troca da ferramenta de trabalho Cortina de Luz Tapete de Segurança Coluna, “H” estrutura da construção. Interferência arquitetural Espaço Restrito Espaço Operacional Espaço Operacional Espaço Restrito Barreira de Segurança Áreas que requisitam sistemas de segurança adicional. Estruturas, colunas, para suporte dos equipamentos de segurança.
Durante as visitas realizadas foi possível constatar que áreas que requisitam sistemas de segurança, semelhantes às indicadas (Figura 2) são um grande problema para o setor de segurança e provavelmente, para as integradoras. Em função das ferramentas e da própria característica do processo é comum a permanência de ‘espaços livres’ que permitem, facilmente, a passagem dos operadores, além das interferências arquiteturais, como a presença de colunas. Estas situações, sem dúvida nenhuma, são totalmente indesejadas.
Células robotizadas podem sofrer alterações no posicionamento das grades de proteção quando em estado de APV, ou seja, quando o espaço é mais restrito deve-se adotar a redução da velocidade e em espaços mais confortáveis pode-se adotar a alta velocidade. Vejamos algumas diferenças entre APV – Baixa e Alta Velocidade:
Figura 3. Distâncias diferentes velocidades altas e baixas (adaptado da ANSI/RIA R 15.06).
A APV Baixa Velocidade deixa-se a dimensão mínima de 450 mm a partir da área restrita e a APV Alta Velocidade considera a aplicação da dimensão mínima a partir do espaço operacional (Figura 3). Esta recomendação normativa indica a especial preocupação com o operador, evitando, desta maneira, que esmagamentos ou choques ocorram quando o Atendimento ao Programa de Verificação estiver em operação.
A reconfiguração das células é muito complexa, pois muitas variáveis estão envolvidas. Para se analisar tal complexidade pode-se comentar o fato de que muitas das instalações ocorrem por práticas de tentativa e erro. A integradora inicia a montagem de um determinado robô e durante a instalação vai ajustando as posições
dos periféricos e dos sistemas alimentadores e de todas as interfaces envolvidas na tarefa. Esta experiência, geralmente, acaba não privilegiando aspectos de segurança até por falta de normas a serem seguidas.
O Controle de Baixa Velocidade, especificado pela ANSI/RIA R15.06 (1999), procura normatizar as intervenções a se realizarem na célula robótica, prevendo, conforme já apresentado, impactos inesperados entre outros riscos:
• quando em operação de movimento coordenado sob o modo de controle de Baixa Velocidade, a velocidade do Ponto Central da Ferramenta e o Ponto Definido para uma Aplicação - TCP10, não poderá exceder 250 mm/s.
• quando a célula robotizada está sob operação em Verificação Assistida de Programa - APV no modo de Baixa Velocidade, a maior velocidade permitida na extensão máxima alcançada pelo efetuador não deve, em hipótese alguma, ultrapassar os 250 mm/s.
• o sistema eletrônico que comanda o sistema em APV – Baixa Velocidade deve ser construído de maneira que qualquer problema detectado como inadequado deverá impedir que o robô movimente-se acima da velocidade estipulada. Ou seja, o sistema deverá garantir que a velocidade do robô não atinja velocidades acima das previstas.
Requisitos para o controle de Alta Velocidade – Quando o sistema estiver pronto para assumir velocidades acima de 250 mm/s deverá proceder da seguinte maneira:
• o operador deve ter um objetivo justificado para selecionar o sistema através de um painel de controle fora da área de segurança;
• após a seleção do modo APV, a velocidade deve ser ajustada abaixo do controle de velocidade mínima previamente definida;
• o aumento da velocidade para seu ponto máximo deve ser ajustado seguindo todos os passos previstos pelo programa de velocidade estabelecido através do dispositivo portátil de controle11.
10
Tool Center Point- TCP. Ponto definido para uma aplicação dada respeitando-se o sistema de coordenadas de uma interface mecânica.
11
Pendant ou Teach Pendant – segundo a ANSI 15.06 (1999) é um dispositivo de controle remoto próprio para operar o robô no interior da célula robótica.
• deve haver um indicador no dispositivo portátil de controle apresentando a velocidade máxima selecionada;
• deve haver constante atuação para permitir que os equipamentos auxiliares permitam o contínuo movimento do robô.