Sicherheitstechnik und Robotik kombiniert
Aus einem Guss
In der Fertigungshalle der Zukunft arbeiten Mensch und Roboter Hand in Hand. Der Roboter übernimmt dabei die schweren körperlichen und monotonen Tätigkeiten. Der Mensch wiederum konzentriert sich auf anspruchsvollere Aufgaben, lehrt der Maschine Bewegungsabläufe und überwacht den Fertigungsprozess. Die Sicherheitslösung von Keba macht Schutzzäune überflüssig, denn die Roboter sind so gesteuert, dass keine Verletzungsgefahr für Menschen besteht.
(Bild: Keba AG)
Das Bild der Smart Factory ohne Abtrennungen zwischen Mensch und Maschine ist bislang nur selten in der Realität anzutreffen. Tatsächlich arbeiten aktuell nur ein Bruchteil der Roboter, die weltweit eingesetzt werden, mit Menschen zusammen. Ein Grund dafür ist, dass die Sicherheit garantiert sein muss. Um die Kollaboration von Mensch und Maschine voran zu treiben hat Keba zwei Steuerungen in einem Gerät kombiniert. Die Sicherheitslösung KeSafe entspricht allen relevanten Normen und Richtlinien, ist skalierbar, frei programmierbar und kann bei beliebigen Robotertypen eingesetzt werden. Sie ermöglicht das flexible und schnelle Umsetzten unterschiedlicher sicherheitstechnischer Aufgabenstellungen. Produktmanager Stefan Frauscher erklärt: „KeSafe ist Bestandteil des kompakten Steuerungs- und Antriebssystems KeMotion. Sicherheits- und Robotersteuerung sind so in einem Gerät kombiniert.“
Bild: Keba AG
Bild: Keba AG
Bild: Keba AG
Von oben nach unten die Funktionsschritte von KeSafe: sicherer Stillstand,
Handführen, Abstandsüberwachung und Leistungsbegrenzung. (Bild: Keba AG)
MRK für jede Kinematik
Der Funktionsumfang der skalierbaren Sicherheitslösung reicht von einfachen Logikverknüpfungen über sichere Einzelachsfunktionen bis hin zu erweiterten Sicherheitsfunktionen für Roboterapplikationen mit bis zu zwölf Achsen. „KeSafe ist für beliebige serielle Kinematiken einsetzbar und über ein komfortables Engineering Tool frei programmierbar“, so Frauscher. Vielfältige zertifizierte und individuell kombinierbare Funktionsbausteine lassen sich verwenden, um Sicherheitsapplikationen einfach und effizient zu erstellen. Ein wichtiges Schlagwort bei KeSafe ist ‚invisible operation‘ – also ein unsichtbarer Ablauf. Die Sicherheitssteuerung soll im normalen Produktionsablauf nicht spürbar sein und für den Benutzer unbemerkt mit der Robotersteuerung zusammenarbeiten. KeSafe ähnelt einem Beobachter, der gleichzeitig mitrechnet, eine Gefahr erkennt und eingreift, ohne den Fertigungsprozess unnötig zu unterbrechen. Vergleichbar ist dies mit einem Fahrassistenten im Auto bei Geschwindigkeitslimits. Er bremst automatisch ab, erzwingt aber keine Notbremsung. Ist die Gefahr in der Produktionshalle beseitigt, steht einer schnellen Wiederaufnahme des normalen Betriebes nichts im Wege.
Smarte Mensch/Roboter-Kollaboration
Übertragen auf eine Smart Factory ist folgendes Szenario denkbar: Auf einem Förderband werden Produktteile transportiert. Ein Roboter nimmt präzise, schnell und gleichmäßig ein Teil nach dem andern auf, um es in einer Palette abzulegen. Nun betritt ein Mensch den Arbeitsraum, um die Palette auszutauschen. Sofort reduziert der Roboter die Geschwindigkeit. Kommt der Mensch nun noch näher, stoppt der Roboter augenblicklich. Daraufhin kann der Mensch den Roboterarm mit bloßen Händen anfassen, um ihn wegzuschieben. Der Roboter erkennt die menschliche Interaktion und unterstützt diese aktiv mit einer sicheren Bewegung. Somit kann der Mensch den Austausch der Palette vornehmen. Sobald der Mensch den Arbeitsbereich des Roboters wieder verlassen hat, setzt er selbständig seine programmierten Bewegungsabläufe fort. „Müsste der Roboterbetrieb beim Austausch eigens angehalten werden, würde ein Neustart üblicherweise eine hohe Zeitverzögerung bis zur Wiederinbetriebnahme bedeuten“, so Frauscher. Aber gerade gut konzipierte Produktionsflächen, zuverlässige Anlagen und Maschinenverfügbarkeit sowie Flexibilität sind wichtige Faktoren für eine hohe Produktivität eines Unternehmens. KeSafe soll somit Zeit und Geld sparen. Schon bei einer leichten Berührung pausiert der Roboter und setzt seine Arbeit nach dem Loslassen fort. Das ist möglich, weil Sensoren jede Berührung des Roboters erkennen. Bei einem starken Kontakt, also bei einer Kollision, stoppt er. Zusätzlich ist es durch ein intelligentes Kontrollsystem und sicheren Sensoren möglich, dass sich der Roboter nur in einer definierten Arbeitsfläche bewegt.
Auf einen Blick
Die Robotiklösung KeMotion stellt eine vollumfängliche Robotik mit On- und Offline-Programmierung, vorausschauender Bahnplanung und dynamischem Robotermodell zur Verfügung. Mehr als 30 verschiedene Typen von Robotermechaniken und 16 Roboter können darin konfiguriert und gesteuert werden. So soll nicht nur der notwendige Platz im Schaltschrank, sondern neben Hardwarekosten auch die Aufwendungen im Engineering reduziert werden. Alle Roboter werden in einem Projekt abgebildet, verwenden gemeinsame Variablen und können direkt aus der integrierten SPS bedient werden. KeSafe ist ein Teil der Robotersteuerung KeMotion und darin eingebunden. Neben unterschiedlichen Robotermechaniken können so auch Maschinen oder periphere Geräte sicher mitbetrieben werden.
