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DER KONSTRUKTEUR 6/2015

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ROBOTIK I SPECIAL Auf

ROBOTIK I SPECIAL Auf gute Zusammenarbeit von Mensch und Roboter Safety Services – auch bei virtuellen Schutzzäunen Andreas Hunscher, Jörg Schreiber Bislang galt in der automatisierten Produktion die Regel: Die Arbeitsbereiche von Mensch und Roboter sind streng getrennt, und der Roboter verrichtet seine Tätigkeit hinter Schutzzäunen. Diese Regel wird zunehmend außer Kraft gesetzt, und das mit gutem Grund. Wenn Mensch und Roboter zusammenarbeiten, können beide ihre Stärken einbringen – der Mensch die Intelligenz, das Urteilsvermögen und die Flexibilität, der Roboter die Kraft und das ermüdungsfreie Leistungsvermögen beim Heben und Bewegen von Lasten. Der Wandel von der strikten Trennung der Arbeitsbereiche hin zu kooperativen Arbeitssystemen verlangt sowohl von den Roboterherstellern, aber auch von den Anlagenbauern und Integratoren sowie von den Anwendern intensive Vorarbeiten. Das ist auch darin begründet, dass derartige Systeme ebenso wie die konventionellen Arbeitssysteme allen einschlägigen Richtlinien und Normen entsprechen müssen. Zum Dienstleistungs-Portfolio des Schmersal-Geschäftsbereichs Safety Services gehört es, Konstrukteure und Anwender der Projektierung von normenkonformen Schutzeinrichtungen zurückgreifen. Der virtuelle Schutzzaun Die Sicherheitstechnik ermöglicht neue Formen der Mensch-Maschinen-Kooperation Dr. Andreas Hunscher und Jörg Schreiber, K.A. Schmersal GmbH & Co. KG, Wuppertal von automatisierten Produktionssystemen auf dem Weg zur Kooperation von Mensch und Roboter zu begleiten. Dabei können die zertifizierten Functional Safety Engineers auf umfassende Erfahrung z. B. bei der Gefährdungsbeurteilung, beim CE- Konformitätsbewertungsverfahren und bei Darüber hinaus verfügt die Schmersal Gruppe aber auch über umfassendes Wissen über kooperative Arbeitssysteme, weil sie sehr rund fünfzehn Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit auf diesem anspruchsvollen Gebiet der Maschinensicherheit leistet. Ein Ergebnis dieser Arbeit ist die Sicherheitssteuerung Safety Controller. Sie gewährleistet, dass sich der Roboter nur in einem vorgegebenen Arbeitsraum aufhält. Zu diesem Zweck werden im Safety Controller so genannte kartesische Nocken hinterlegt, die einen virtuellen Arbeitsbereich bilden. Der Roboter überwacht dann mit Hilfe der Sicherheitssteuerung selbsttätig 36 Der Konstrukteur 6/2015

SPECIAL I ROBOTIK Seminar zur Sicherheit von Industrierobotern Am 26. August findet im Schulungszentrum „tec.nicum“ der Schmersal Gruppe in Wuppertal ein ganztägiges Seminar zum Thema „Industrieroboter – Sicherheitstechnisch korrekte Gestaltung von Maschinen und Anlagen“ statt. Vorgestellt werden u. a. die Rechtsgrundlagen des sicheren Roboter-Einsatzes und die Sicherheitsanforderungen an Roboter-Arbeitsplätze. Auch die neuen Arten der Kooperation von Mensch und Roboter sowie deren sicherheitstechnische Bewertung sind Gegenstand des Seminars. Weitere Informationen über: www.tecnicum.schmersal.com seine Position und die Geschwindigkeit der Achsen. Sind Kräfte und Geschwindigkeiten gering genug und bleiben alle Roboterachsen in ihrem virtuellen Käfig, dann kann er in direkte Interaktion mit dem Menschen treten. Z. B. hält er ein Teil fest, während eine Person dieses Teil bearbeitet oder inspiziert. 01 Im Trend: Die direkte Mensch-Roboter- Kooperation mit „virtuellem“ Schutzzaun Aus der Perspektive der Sicherheitstechnik geht damit eine Verlagerung von bisherigen Hardware-Funktionen (Schutzzaun!) in die Software einher. Bezogen auf die Mensch- Roboter-Kooperation bietet diese Art des softwarebasierten Sicherheitssystems den Vorteil, dass der Mensch in definierte Bereiche des Schutzfeldes hineinreichen darf. Dabei werden alle Anforderungen der Maschinensicherheit wie z. B. ein sofortiges Stillsetzen im Gefahrenfall erfüllt. Zugleich überwacht der Safety Controller zu jedem Zeitpunkt die Geschwindigkeit in Richtung der Begrenzung. Das heißt: Die Geschwindigkeit darf immer nur so groß sein, dass der Roboter jederzeit abbremsen kann, ohne den erlaubten Bewegungsraum zu verlassen. Mit der Entwicklung des Safety Controllers hat Schmersal die Grundlagen für einige der Sicherheitskonzepte gelegt, die heute 02 Ein Panikgriff erlaubt das Verlassen des Gefahrenbereichs, wenn Personal versehentlich dort eingeschlossen sein sollte von namhaften Roboterherstellern genutzt werden und sich überwiegend (aber nicht nur) in der Automobilindustrie durchzusetzen beginnen. Die jeweils kundenspezifisch angepasste Sicherheitssteuerung ermöglicht das Realisieren von Funktionen wie Sicherer Achsbereich, und Sichere Geschwindigkeit. Das hat zunächst zur Folge dass man auf elektromechanische Sicherheitskomponenten verzichten und den Gefahrenbereich kleiner sowie den Schutzzaun schlanker dimensionieren kann. Denn der Schutzzaun erfüllt ja nur noch die Funktionen, den Menschen am Betreten des Gefahrenbereichs zu hindern oder ihn z. B. vor herausfliegenden Teilen zu schützen. Die Gefahr, dass der Roboter in den Schutzzaun einschlägt, muss nicht mehr abgesichert werden. Außerdem – und das eröffnet die eingangs beschriebenen neuen Möglichkeiten – erlaubt die Funktion Sichere Geschwindigkeit die unmittelbare Kooperation von Mensch und Roboter bei reduzierter Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters. Trend zu integrierten Lösungen Der Arbeitsbereich der meisten Industrieroboter wird aber auch künftig durch einen Schutzzaun abgesichert sein. Bei dieser klassischen Lösung gibt es aber ebenfalls neue Lösungen. Im Trend sind integrierte Lösungen mit Sicherheitszuhaltung, Türgriff, Türanschlag sowie weiteren Zusatz- Der Konstrukteur 6/2015 37

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