Estándares Operacionales y Protocolos de Seguridad en Robótica Industrial

Propósito de la Robótica Industrial

Los robots son creados para mejorar la productividad, la flexibilidad y la calidad de la industria manufacturera, así como para garantizar la seguridad en áreas peligrosas de operación. Sus aplicaciones típicas incluyen:

• Montaje
• Paletización
• Mecanizado
• Carga y descarga
• Soldadura

Es fundamental entender que una aplicación diferente en un robot puede implicar riesgos y niveles de riesgo distintos.

Requisitos Críticos del Entorno Operativo

Las condiciones del entorno operativo afectan directamente la vida útil, el rendimiento, la función y la seguridad del robot.

Fuente de Alimentación (FA)

• El voltaje de la línea debe estar dentro del ±10% del valor nominal.
• El tiempo de duración de un fallo de alimentación debe ser menor que 15 milisegundos.
• La FA debe proveer la suficiente potencia eléctrica necesaria para el consumo máximo.

Nota: Se recomienda el uso de un Power Supply o un Sistema de Alimentación Ininterrumpida (SAI).

Ruido Electromagnético (EMI)

Se considera ruido electromagnético a los picos de tensión aplicada a una línea inferiores a 1000 V con un periodo de duración dentro de 1 microsegundo.

Para evitarlo, se recomienda el uso de un transformador de corte de ruido o un filtro adecuado.

Electricidad Estática (EE)

Cuando la EE directa supera los 4 KV o la EE por aire supera los 8 KV, se deberá prevenir la acumulación estática o usar un conductor para la descarga a tierra.

Temperatura y Humedad

• Temperatura (Tº): Debe estar entre 0º y 40º (para la Serie E).
• Humedad Relativa: Debe estar entre 45% y 85%, sin condensación (Rango nominal).

Presión de Aire y Altitud

No se debe sobrepasar la operación a 1000 metros sobre el nivel del mar. El robot no puede trabajar en vacío; es recomendable operar hasta una atmósfera de presión.

Seguridad y Delimitación de Espacios de Trabajo

Definición de Espacios

Para garantizar la seguridad, es crucial definir y delimitar correctamente las zonas de operación:

1. Espacio Restringido: Máxima región limitada por topes mecánicos. (Zona donde trabaja el robot).
2. Espacio Máximo: Máxima región de movimiento del robot, incluyendo el efector final (mano o pinza) instalado en el extremo. (Hasta donde llega la pinza).
3. Espacio Protegido: Zona protegida con valla de seguridad. Incluye el espacio máximo y el espacio restringido. (Más allá de donde llega la pinza).

Se debe instalar una instrucción de parada si se cruza la zona protegida durante el funcionamiento automático.

Seguridad en la Programación y Control

Diseño del Sistema

Es deseable un diseño del sistema robótico que permita realizar el máximo número de tareas desde el exterior del espacio protegido.

Control de Múltiples Robots

Si hay más de un robot dentro del espacio protegido, cada uno de ellos deberá ser instalado con controles independientes.

Limitación de Movimiento

Los movimientos no programados no deben ser permitidos. Se deben introducir instrucciones por programa que no permitan un desplazamiento mayor a 2 o 3 grados del movimiento necesario. Si se sobrepasa este límite, debe activarse una parada automática.

Dispositivos de Limitación Física

• El robot debe tener dos microrruptores desplazables con el fin de delimitar el ángulo, para limitar el movimiento de la corona (estos envían una señal de parada).
• Uso de topes mecánicos de limitación de recorrido.

Procedimientos Operacionales y Mantenimiento

Gestión de Fallos de Energía

Se debe tener especial cuidado con el corte de energía, ya que puede provocar la caída del brazo si no se ha dispuesto un dispositivo específico de protección (freno o contrapeso).

En caso de tener que trabajar con el robot bajo alimentación (modo manual), se deberá seleccionar el modo de aprendizaje a velocidad reducida.

Desembalaje

Se deberá obedecer estrictamente el procedimiento de desembalaje indicado fuera del cartón ondulado.

Cableado y Conexiones

• Mantener los cables del robot y la manguera de cables de E/S externa lejos de otros cables (cables de alimentación y líneas de tierra).
• El cable de E/S externo debe estar apantallado para reducir interferencias.

Manipuladores y Efectores Finales (Manos)

Carga Nominal

El peso total (carga más mano) debe mantenerse dentro de la carga nominal especificada por el fabricante.

Si se sobrepasa el límite de peso en la carga, el robot debe entrar en parada automática.

Manos Neumáticas

Cuando se utiliza una mano neumática, se debe suministrar aire limpio con una presión máxima de 0.7 MPa (7 Kgf/cm²). Una presión más alta puede provocar la rotura de la tubería neumática.

Seguridad en Fallo Eléctrico (Manos Neumáticas)

Para mantener el estado de apertura o cierre de una mano neumática, incluso cuando la energía eléctrica falla, se debe hacer uso de una válvula biestable para controlar la mano.

Protección contra Descarga Estática

Se debe usar una estructura aislada para la mano y el brazo del robot para evitar la descarga eléctrica por piezas cargadas de estática. Es crucial estructurar el sistema para que la carga eléctrica de la pieza se pueda descargar a tierra.

Sensores

La alimentación del sensor de la mano debe realizarse por cable interior de la carcasa.

Climatización de la Zona de Trabajo

Es imprescindible controlar los elementos necesarios para la correcta ventilación y climatización de todos los componentes del robot y su entorno operativo.