MITSUBISHI ELECTRIC EUROPE B.V (Factory Automation)

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Vierstufiges Roboter-Sicherheitskonzept Die richtige MRK-Lösung auswählen

15.05.2018

Mit zunehmender Anzahl an Robotern am Arbeitsplatz müssen die verschiedenen Mensch-Roboter-Interaktionen verwaltet werden – bei gleichzeitiger Maximierung der Produktivität und Gewährleistung der Sicherheit. Ein vierstufiges Konzept hilft bei der Wahl der richtigen MRK-Lösung.

Je nachdem wie nah ein Bediener mit einem Roboter zusammenarbeitet, sind unterschiedliche Robotermodelle und Sicherheitskonzepte notwendig. Aus diesem Grund hat Mitsubishi Electric vier Stufen für Robotersicherheit und -interaktionen definiert. Sie sollen vor allem als Richtlinie für die Auswahl des passenden Konzepts für die jeweilige Arbeitsumgebung dienen. Die vier Stufen berücksichtigen dabei die zunehmende Nähe des Menschen zum Roboter. Beginnend mit der festen Abgrenzung des Roboters über einen klar definierten Bereich, in dem Menschen nur ein begrenzter Zugang zum sich langsam bewegenden Roboter gewährt wird, bis hin zu einer kompletten Zusammenarbeit, bei der sich Mensch und Roboter denselben Arbeitsplatz teilen. Indem die Robotergeschwindigkeit mit der richtigen Sicherheitslösung abgestimmt wird, lässt sich somit ein möglichst effizienter Produktionsablauf umsetzen.

Stufe 1: Standardsicherheit

Die erste Stufe umfasst normalerweise geschlossene Applikationen mit Sicherheitsbereichen für einen gelegentlichen Zugang von Menschen. In dieser Kategorie arbeitet der Roboter mit hoher Geschwindigkeit, während die Sicherheitsabsperrung geschlossen ist. Hierbei handelt es sich um eine verriegelte Tür oder einen abgetrennten Bereich. Wenn die Sicherheitsabsperrung geöffnet wird, bleibt der Roboter innerhalb kürzester Zeit kontrolliert stehen.

Dieser „manuelle Betrieb“ ist für eine sichere Programmierung, Einrichtung und Wartung konzipiert, bei der der Roboter durch geschultes Personal verändert und auch bei geöffneten Schutztüren getestet werden kann.

Stufe 2: erweiterte Safety-Funktionen

Die Option Melfa SafePlus von Mitsubishi Electric ermöglicht es, die Standard-Sicherheitsfunktionen zu erweitern. Funktionen wie sichere limitierte Geschwindigkeit (SLS), sichere limitierte Position (SLP) und sicherer Drehmomentbereich (STR) stellen die Basis der zweiten Sicherheitsstufe dar. Durch den Einsatz hochwertiger Sicherheitssensoren, wie beispielsweise von Datalogic, benötigt diese Applikation keine physische Barriere und ist für einen regelmäßigen Zugang von Menschen in die Roboterzelle optimiert. Dies wird unter anderem zur Überprüfung von Montageprozessen, in Verpackungsanwendungen und für Be- und Entladungsvorgänge genutzt. Das einstellbare Zonensystem begrenzt wahlweise die Position, das Drehmoment und die Geschwindigkeit des Roboters, je näher der Mensch der Anwendung kommt, um die Zelle mit dieser Konfiguration möglichst klein und kompakt zu bauen. Der Roboter wechselt schnell von Hochgeschwindigkeit zu einer langsamen Geschwindigkeit und umgekehrt, sodass Roboter und Mensch schnell, effizient und ohne Stillstände arbeiten können.

Stufe 3: Safety durch Berührung

Die dritte Stufe stellt die Möglichkeit dar, das Stoppen des Roboters rein auf die Berührung zu begrenzen. Diese Variante der Sicherheitsoption wird für Tätigkeiten verwendet, in denen der Mensch nahe am Roboter den Arbeitsprozess beeinflusst oder überwacht. Genau diese Anforderung erfüllt Mitsubishi Electrics neuer Melfa-SafeSkin-Roboter, dessen Hauptflächen von einer pneumatischen Schutzhaut umhüllt sind, die auf Berührung reagiert. Beim geringsten Kontakt wird sofort die Roboterbewegung angehalten und sicher gestoppt. Basierend auf einem voll leistungsfähigen Industrieroboter arbeitet er mit den Sicherheitsfunktionen weiterhin mit hoher Geschwindigkeit und Präzision. Diese Lösung eignet sich für Montagetätigkeiten, bei denen Arbeiten auf engem Raum mit dem Menschen zeitweise nötig ist, die Taktgeschwindigkeit jedoch aufrechterhalten werden muss.

Stufe 4: MRK-Roboter auswählen

Die letzte Kategorie der Sicherheitslevel deckt Bereiche ab, bei denen Mensch und Roboter Vollzeit zusammenarbeiten. Dazu wird eine andere Art von Roboter benötigt. Hier eignet sich etwa das Modell Melcor von Mitsubishi Electric. Die Arbeit mit einem kollaborativen Roboter kann gerade bei komplexen Montagetätigkeiten sehr produktiv sein, bei denen menschliche Fähigkeiten oder herkömmliche Einspannvorrichtungen an ihre Grenzen stoßen. Hier kann ein kollaborativer Roboter ein Arbeitsstück oder ein Bauteil effektiver handhaben, während der Mitarbeiter beide Hände für eine andere Tätigkeit frei hat.

Aus Sicherheitsgründen werden hier die Geschwindigkeit und das Drehmoment automatisch begrenzt. Der Roboter kann manuell angehalten werden oder auch über eine abnehmbare Touchscreen-Bedieneinheit dazu angewiesen werden, welchen Schritt er als nächstes ausführen soll. Ein „Direct Control“-Modus ermöglicht es dem Bediener zudem, den Roboter von Hand mit geregelter Kraft von einer Position zur nächsten zu bewegen und in seine Tätigkeiten somit einfach einzulernen.

Jede Stufe der Robotersicherheit und -interaktion ermöglicht einen kontinuierlichen Arbeitsablauf, bei dem das Potenzial des Roboters hinsichtlich Geschwindigkeit, Präzision und Wiederholgenauigkeit maximal ausgeschöpft wird. Gleichzeitig wird dem Menschen ungefährlicher Zugang und sichere Interaktion mit dem Roboter gewährleistet, um eine optimale Gesamtproduktivität zu erreichen.

Bildergalerie

  • Die vier Stufen der Robotersicherheit dienen als Richtlinie für eine einfache Auswahl der richtigen Automatisierungslösung und ermöglichen einen kontinuierlichen Arbeitsablauf.

    Bild: Mitsubishi Electric

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