Informe tecnológico: Interacciones dinámicas y seguras

Durante la transferencia automática de material entre la unidad robotizada y el AGV (sistema de transporte sin conductor), las personas no deben acceder a la zona de peligro sin ser detectadas. Una innovadora solución de Leuze protege las estaciones de transferencia por medio del ajuste dinámico del campo de protección. De este modo no es necesario recurrir a medidas de seguridad adicionales, como rejas y vallas.

Automatización total sin riesgos

En las fábricas inteligentes, el flujo de productos está totalmente automatizado. Esto significa que los materiales de producción se suministran en los contenedores apropiados dentro de áreas especialmente designadas, también conocidas como “supermercados”. Las notificaciones digitales de demanda de material se envían directamente desde el área de producción. Se usan AGV (sistemas de transporte sin conductor) para suministrar a las unidades robotizadas las piezas necesarias y para recoger los componentes procesados. Los procesos automatizados en estas estaciones de transferencia, donde los AGV interaccionan con las unidades robotizadas, se deben diseñar para que sean seguros y eficientes al mismo tiempo. Esto solo se puede llevar a cabo mediante soluciones de seguridad fiables: los AGV atraviesan las zonas de peligro sin que las unidades robotizadas interrumpan su trabajo y no se debe permitir en ningún momento que las personas entren en estas zonas sin ser detectadas. Por eso la Sensor People de Leuze ha desarrollado un innovador concepto de seguridad adaptado a las estaciones de transferencia de este tipo en entornos de producción inteligentes. Su enfoque se basa en el ajuste de campos de protección dinámicos alrededor del AGV durante la transferencia de materiales.

Los sistemas deben funcionar conjuntamente

La transferencia automatizada de materiales entre el AGV y el robot exige tener en cuenta todas las funciones de seguridad en las estaciones de transferencia. Esto incluye la entrada del AGV en la estación, la llegada hasta la posición de transferencia y la salida de la estación. Los propios AGV están protegidos mediante los sensores que incorporan; por ejemplo, a través de escáneres láser de seguridad. Además, las unidades robotizadas están equipadas con sensores que reconocen si se acerca una persona a la zona de trabajo peligrosa. Ahora bien, para la transferencia automatizada de materiales entre AGV y robot, las diferentes unidades de control de los sistemas que participan en el proceso (unidad robotizada, AGV y control del flujo de materiales) deben ser capaces de comunicarse entre sí. Se deben coordinar de modo que garanticen la seguridad y la fiabilidad a lo largo de todo el ciclo. Esto solo se puede lograr con una estrecha coordinación entre los diversos departamentos implicados. Junto con los planificadores de la planta, los responsables de logística, salud ocupacional y seguridad, la aportación del departamento de IT también es fundamental para el éxito en esta fase.

Requisitos para unas transferencias totalmente automáticas

Las soluciones tradicionales suelen recurrir a cortinas ópticas para proteger el acceso al área de transferencia entre el AGV y la unidad robotizada. Aunque técnicamente esto es factible, sus capacidades son limitadas, ya que no es posible monitorizar de forma automática la presencia de personas en el interior del área de transferencia. Para mantener a las personas fuera de la zona de peligro, estos conceptos clásicos requieren medidas de precaución adicionales, como separadores mecánicos mediante vallas o rejas. Una transferencia totalmente automatizada y segura entre los AGV y las unidades robotizadas sin barreras físicas es una solución más eficiente. Sin embargo, el sistema debe ser capaz de distinguir de manera fiable entre personas y AGV. Para ello se han de cumplir las siguientes condiciones:

• La zona de peligro de la estación de transferencia del AGV debe estar protegida durante todo el proceso.
• Los AGV designados deben ser capaces de desplazarse por el área de trabajo y salir de ella de forma axial (opcionalmente también radial) y totalmente automatizada.
• Las personas u otras desviaciones respecto al contorno definido para el AGV se deben detectar en todo momento, en cuyo caso se ha de activar una señal de parada.

AGV rodeado por campos de protección

La solución desarrollada por Leuze para proteger las estaciones de transferencia de robots / AGV garantiza dos funciones de seguridad:

• Detener el movimiento peligroso de la unidad robotizada
• El ajuste dinámico de los campos de protección alrededor del AGV

Para proteger por entero el área de la estación de transferencia, Leuze utiliza escáneres láser de seguridad. Estos escáneres usan campos de protección para detectar la entrada y presencia de personas en el área de transferencia. Cuando esto sucede, el sistema activa una señal de parada. En un proceso paralelo, se registra en todo momento la posición del AGV en la zona monitorizada. Para evitar que el propio AGV active una señal de parada, el programa de seguridad oculta su contorno de la zona protegida. Por tanto, el campo de protección se ajusta dinámicamente al AGV en movimiento. Para ello, los escáneres láser adaptan gradualmente sus campos de protección preconfigurados. Esto permite al AGV “encerrado” por medio de campos de protección desplazarse automáticamente dentro de la estación, transferir el material en la posición de estacionamiento y salir de nuevo de la estación. El nivel de seguridad se mantiene durante todo el ciclo. Esto tiene la ventaja de que el resto del entorno queda cubierto en todo momento por el campo de protección restante, por lo que su protección es total. Básicamente, solo los contornos del AGV definidos en el sistema con antelación pueden cruzar el campo de protección. Para detectar intentos de manipulación o errores de alineación del escáner, Leuze usa la función de nivel de burbuja incorporada en el dispositivo, así como contornos adicionales de referencia externos.

Posibilidad de acceso axial o radial

La solución de seguridad de Leuze solo necesita unos pocos componentes, incluidos dos escáneres láser de seguridad RSL 400, que destacan por su excelente rendimiento, robustez y facilidad de manejo. Su gran alcance operativo de 8,25 metros les permite monitorizar incluso grandes áreas. La solución se completa con el programa de seguridad de Leuze y el control del sistema SIMATIC S7 de Siemens. El posicionamiento óptimo del escáner láser RSL 400 en la aplicación depende de varios factores. Deben tenerse en cuenta los siguientes:

• El diseño de la aplicación y las posibles zonas de sombra
• Las especificaciones del AGV (como sus dimensiones)
• Posiciones de entrada y salida del AGV en el campo de protección
• Rutas de transporte y velocidad del AGV en el campo de protección (axial y/o radial)

En función de esto, es recomendable el posicionamiento diagonal o lineal de los escáneres láser alrededor del campo de protección. En casos determinados (p.ej., al diseñar esquinas con sombras del edificio o de la estructura celular), el sistema también puede funcionar con más de dos escáneres láser.

Fácil de implementar

En este tipo de protección inteligente solo hay que cumplir unos pocos requisitos, como la anchura mínima del AGV y su velocidad máxima dentro del campo de protección. Además, la exactitud de la ruta del AGV debería ser de unos 50 milímetros. También debe haber suficiente espacio disponible frente a la zona de peligro con el fin de que:

• el AGV pueda maniobrar en ese espacio y
• se pueda implementar un campo de protección del escáner suficientemente grande (cumpliendo la distancia mínima requerida a los peligros por todos los accesos).

Para iniciar una entrada o cruce del AGV, el sistema de guiado del AGV del control de flujo de materiales debe indicar su ruta con antelación a la Safety Solution. En función de la evaluación del riesgo para la aplicación puede ser necesario detener el AGV y la unidad robotizada en caso de violación del campo de protección. Esto exige una comunicación segura entre la unidad y el AGV.

Flexibilidad del material transportado

Con este concepto para proteger las estaciones de transferencia robot/AGV, los operadores de sistemas reciben una solución rentable que ofrece una seguridad total a lo largo de todo el ciclo. Cumple los requisitos del Performance Level d según ISO 13849-1 y de SILCL 2 según IEC 62061. Esto significa que los riesgos de accidentes se pueden minimizar de manera fiable. La Safety Solution de Leuze funciona de forma autónoma una vez registrado el AGV en el sistema de guiado de AGV. Además, ofrece la máxima flexibilidad sin restricciones durante la transferencia de piezas. El funcionamiento del sistema de seguridad y de los campos de protección se basa en el contorno del AGV y no el material transportado sobre él. Incluso las piezas que sobresalen por la parte delantera o por los lados se transportan con fiabilidad. La integración también elimina protecciones mecánicas como vallas y rejas, ahorrando así un valioso espacio destinado a producción.

De la evaluación de riesgos al resultado

Toda empresa que desee implementar este concepto para su sistema automatizado necesita tener a su lado un socio experimentado. En este caso es importante que durante todo el proceso esté acompañado por el proveedor del sistema de seguridad. De este modo se puede elaborar e implementar una solución personalizada. El primer paso es la evaluación de riesgos: los peligros (p.ej., la zona robotizada) se deben definir claramente. También se ha de conocer con qué rapidez se detiene la unidad robotizada. Sobre esta base se pueden definir el tamaño del campo de protección y las secuencias temporales. La Sensor People de Leuze son el socio adecuado para estos pasos. Evalúan la situación in situ, determinan los requisitos y desarrollan un concepto de seguridad. Tras instalar los componentes, Leuze proporciona soporte con la documentación correspondiente, así como la parametrización y la puesta en marcha de los sensores. El servicio ofrecido también incluye una validación final de la aplicación. Por último, pero no per ello menos importante, la conformidad CE ofrece una garantía legal. Esto permite a las empresas disfrutar de las ventajas de innovadores sistemas logísticos de materiales sin compromisos.

Con curiosidad y determinación, la Sensor People de Leuze han desarrollado las innovaciones y los hitos tecnológicos de la automatización industrial durante más de 60 años. Su impulso es el éxito de sus clientes. Ayer. Hoy. Mañana. La gama de productos high-tech del líder tecnológico incluye una gran selección de sensores distintos para la automatización industrial. Entre ellos, se encuentran sensores de conmutación y de medición, sistemas de identificación, soluciones para la transmisión de datos y el procesamiento de imágenes. Como experto en seguridad, Leuze también se centra en los componentes, servicios y soluciones para la seguridad en el trabajo. Leuze se focaliza en las industrias principales para las cuales la Sensor People cuenta con un amplio y específico know-how en aplicaciones y muchos años de experiencia. Estas industrias son la intralogística, el envase y embalaje, la máquina-herramienta, la industria del automóvil, así como la automatización de laboratorios. Fundada en 1963, Leuze tiene su sede central en Owen/Teck en el sur de Alemania. Hoy en día, la empresa cuenta con alrededor de 1600 Sensor People que, con compromiso y pasión por el progreso y el cambio, se aseguran de que sus clientes sigan teniendo éxito en una industria que experimenta continuamente cambios. Todo esto ya sea en los centros de competencia tecnológica o en una de las 21 filiales, contando con la colaboración de más de 40 distribuidores internacionales. www.leuze.com