Sicherheitslösung für einen mobil einsetzbaren Schwerlastroboter
Das Schwere leicht gemacht
Mensch und Roboter rücken in der modernen Produktion noch enger zusammen. Schutzzäune verschwinden und ortsflexible Roboter werden benötigt, um flexible, aber gleichzeitig sichere Automatisierungslösungen im Zeitalter von Industrie 4.0 zu realisieren. Eine neue zaunlose Lösung ermöglicht es nun, auch große Industrieroboter mobil einzusetzen.
Sofort einsatzbereit: Mit einem Flurförderzeug wird der mobile Roboter von OpiFlex in einer Produktion zur passenden Arbeitsstation gefahren, dort fest an einer vorher installierten Plattform angedockt und eingesteckt. (Bild: Sick AG)
Gerade kleine und mittelständische Unternehmen (KMUs) wollen kleine Serien automatisiert produzieren, was bisher mit fest installierten und damit weniger flexiblen Roboterzellen schwierig war. Aufgrund der mobilen Roboterzellen ohne Schutzzaun von OpiFlex und der einfachen Roboterprogrammierung wird diese Art der Automatisierung nun möglich. Mit einem Gabelstapler, Hubwagen oder fahrerlosen Transportfahrzeug wird der mobile Roboter von OpiFlex in einer Produktion zur passenden Arbeitsstation gefahren, dort fest an einer vorher installierten Plattform angedockt, eingesteckt und ist sofort einsatzbereit. „Das ermöglicht es uns, große Roboter zu bewegen und bei voller Geschwindigkeit laufen zu lassen“, sagt OpiFlex-Geschäftsführer Johan Frisk.
Roboterprogrammierung in zehn Minuten: Der Bediener muss lediglich einige Fragen beantworten und dem Roboter ein paar einfache Bewegungen einlernen. (Bild: Sick AG)
Absicherung des Roboters
Im Einsatz sind dabei zwei Sicherheits-Laserscanner S300 Mini Remote von Sick, die fest auf der mobilen Roboterzelle verbaut sind und an den jeweiligen Einsatzorten Personen im Umfeld der Station erkennen. Nähert sich eine Person dem Roboter, schickt der Sicherheits-Laserscanner ein Signal an die Sicherheitssteuerung Flexi Soft und der Roboter reduziert zunächst seine Geschwindigkeit. Erst wenn die Person in die Sicherheitszone tritt, stoppt der Roboter komplett. Dadurch steigt die Produktivität, da der Roboter nicht immer komplett angehalten werden muss. Die Sicherheitssteuerung sichert außerdem den Robotergreifer ab und hält den Roboter an, sobald der Roboter Teile verlieren könnte und damit seine Umgebung gefährden würde. Des Weiteren prüft die Sicherheitslösung, ob die ortsflexible Roboterzelle fest in der jeweiligen Andockstation verankert ist, wenn der Roboter an eine andere Position gefahren wird. Roboter und Andockstation sind damit ideal aufeinander abgestimmt. „Das Innovative an unserer Lösung ist, dass sie sehr einfach zu integrieren ist. Es ist alles da. Man nimmt den Roboter, platziert ihn an der richtigen Stelle und alles ist sofort abgesichert“, sagt Ake Tornros, Product Manager Safety Systems von Sick in Varby, Schweden.
Safety Services – Beratung von Anfang an
Am Anfang begegnete Frisk und seinem Team vor allem Skepsis. „Wir hatten diese Idee, eine mobile Lösung ohne Schutzzaun für einen großen Roboter zu entwickeln, und zuerst haben uns die Leute gesagt: ,Das ist nicht möglich. Ihr werdet die Sicherheitsvorschriften damit nicht erfüllen'“, beschreibt Frisk die anfänglichen Herausforderungen. Doch die Tüftler wollten so schnell nicht aufgeben und nahmen Kontakt zu Sick auf – und erarbeiteten schließlich gemeinsam das passende Konzept. „Sick hat uns in einigen Workshops geholfen, mögliche Risiken zu identifizieren“, sagt Frisk. Teil der Unterstützung waren unter anderem die Risikobeurteilung, umfassende Beratung sowie Unterstützung für ein Sicherheitskonzept für die mobile Roboterzelle, sodass am Ende die passende Implementierung umgesetzt wurde. „Es war für uns ein sehr spannendes Projekt. Von der anfänglichen Risikobeurteilung bis zum Hardware- und Softwarekonzept haben wir den Kunden während des gesamten Prozesses unterstützt und begleitet“, sagt Tornros.
Kleine Losgrößen bei hohem Produktionsvolumen
Die sogenannte dritte Roboterrevolution mit flexiblen Robotern wird maßgeblich vorangetrieben von der Anforderung, kleine Losgrößen bei hohem Produktionsvolumen zu fertigen. Flexible Roboter erhöhen die Produktivität und Flexibilität sowohl für kleine als auch für große Produktionsserien bei KMUs, Tier-1-Unternehmen und OEMs. Die OpiFlex-Roboterzelle wurde ursprünglich für KMUs mit kleinen Serien und geringer Maschinennutzung entworfen. Inzwischen steigt aber auch bei OEMs und Tier-1-Unternehmen der Bedarf an Flexibilität, um kleinere Losgrößen bei hohem Produktionsvolumen zu realisieren. Einige dieser Unternehmen haben bereits Interesse an der Lösung gezeigt, da sie an einer neuen Maschine oftmals schneller eingerichtet ist. Des Weiteren ermöglicht das Unternehmen die Programmierung des Roboters in etwa zehn Minuten. Anstatt den Roboter mehrere Stunden zu programmieren, muss der Bediener lediglich einige Fragen beantworten, dem Roboter ein paar einfache Bewegungen einlernen und dieser programmiert sich anschließend automatisch. Eine besondere Herausforderung für Tier-1-Unternehmen und OEMs, die in drei bis fünf Schichten arbeiten, ist die Planung von Produktionsstopps bei der Anpassung oder Neu-Einrichtung von Automatisierungslösungen. Bei der Implementierung mit herkömmlichen Roboterzellen ruht die Produktion oft mehr als zehn Tage, was einem Ausfall von 30 bis 50 Schichten entspricht. Die Lösung reduziert dagegen die Installationszeiten einer kompletten Zelle um bis zu 90 Prozent, benötigt also nur zwei bis drei Schichten Zeit. Gerade innerhalb knapper Produktionspläne ist das ein großer Vorteil. Für seine Entwicklungen wurde das schwedische Unternehmen bereits mit einigen Awards ausgezeichnet, unter anderem als Finalist beim IERA-Award, einem der wichtigsten Preise in der Robotik.
