Industrieroboter Roboter-Sicherheit dort, wo sie benötigt wird

Redakteur: Matthias Vogel

Damit Industrieroboter mit Menschen zusammenarbeiten können, braucht die Geschwindigkeit am Werkzeugarbeitspunkt eine sichere Überwachung. Zur Schaffung der erforderlichen integrierten Sicherheitsapplikationen über Opensafety stehen von B&R Funktionsbausteine mit TÜV-Zertifizierung zur Verfügung. Sie ermöglichen die einfache, von der verwendeten Steuerungstechnik unabhängige Herstellung erweiterter Sicherheit in Robotersystemen.

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Damit Industrieroboter mit Menschen zusammenarbeiten können, braucht die Geschwindigkeit am Werkzeugarbeitspunkt eine sichere Überwachung.
Damit Industrieroboter mit Menschen zusammenarbeiten können, braucht die Geschwindigkeit am Werkzeugarbeitspunkt eine sichere Überwachung.
(Bild: B&R Industrie-Elektronik)

Wo in der Industrie Roboter arbeiten, haben wir Menschen keinen Zutritt. Zu langsam sind wir, um auf gefährliche Situationen im schnellen Produktionsablauf rechtzeitig und verlässlich richtig zu reagieren, zu unberechenbar, als dass die Maschine unsere nächste Aktion voraussehen und uns ihrerseits ausweichen könnte. Deshalb arbeiten Roboter meist in geschlossenen Zellen. In aller Regel ist das gut so, denn nur ohne Störungen sind hohe Arbeitsgeschwindigkeiten möglich. Allerdings gibt es Situationen wie den Einrichtebetrieb, in denen Menschen direkt vor Ort müssen, um robotischen Arbeitsabläufen den letzten Schliff zu geben. Auch wäre es für viele Abläufe wünschenswert, dass Mensch und Maschine Hand in Hand – muss heissen Hand in Greifer – arbeiten.

«Eines Tages könnte es Industrieroboter geben, die um sich herum keine trennenden Schutzeinrichtungen, keine Zelle mehr brauchen, um Menschen vor Verletzungen zu schützen», beschrieb Dipl.-Ing. Dr. Gernot Bachler bereits Mitte 2010 die visionäre Zielvorgabe des von ihm geleiteten Bereichs Forschung und Softwareentwicklung für CNC und Robotik bei B&R. Der Ruf «Befreit die Roboter aus ihren Zellen!» wurde laut.

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Sicherheit am TCP

Dazu reichen traditionelle Methoden zur Sicherstellung des Schutzes von Menschen wie ein Not-Halt bei Öffnen einer Sicherheitstüre nicht aus. Wichtig ist die Realisierung spezifischer Sicherheitskonzepte für die Robotik, in denen sich die sichere Überwachung der Verfahrgeschwindigkeit nicht nur auf einzelne Achsen bezieht, sondern auf den gesamten Roboter und damit auch auf den TCP (Tool Center Point). Abgeleitet aus den Anforderungen der Normen EN ISO 10218-1 und EN ISO 10218-2 zur Sicherheit von Industrierobotern beziehungsweise von Robotersystemen in Kollaboration mit menschlicher Arbeitskraft schuf B&R als ersten Baustein einer erweiterten Roboter-Sicherheit die Funktion SLS (Safely Limited Speed) am TCP.

Die neue Funktion setzt auf den direkt in die Servoantriebe der ACO-Posmulti-Familie integrierten erweiterten Sicherheitsfunktionen für die si-chere Bewegungssteuerung auf. Bekannt als SafeMC senkten diese die Fehleraufdeckungs- und Reaktionszeit gegenüber Relais-Sicherheitsschaltungen von typischen 80 auf 7 ms, den Anhalteweg um den Faktor 100. Zudem bietet SafeMC mit Smart Safe Reactions wie STO (Safe Torque Off), SBC (Safe Brake Control), SS1 (Safe Stop 1), SOS (Safe Operating Stop), SS2 (Safe Stop 2), SLS (Safely Limited Speed), SMS (Safe Maximum Speed), SDI (Safe Direction) und SLI (Safely Limited Increment) zahlreiche Alternativen zur blossen Stillsetzung per Not-Halt.

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