Schutz auch ohne Zaun

Sicherheitstechnik

Zugangsüberwachung – Die zunehmende Integration von Robotern in die Fertigung stellt neue Anforderungen an die Sicherheitstechnik. Intelligente Konzepte ermöglichen ein direktes Zusammenarbeiten von Mensch und Roboter ohne Beeinträchtigung der Sicherheit.

28. Juni 2012

Ein Trend in der industriellen Produktion ist die immer enger werdende Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern, etwa bei der automatisierten Bearbeitung von Werkstücken, die der Bediener dem Roboter zuführt. Umgekehrt lassen Menschen sich häufig schwere Bauteile vom Roboter anreichen oder sie bearbeiten oder inspizieren Werkstücke, die der Roboter in der ergonomisch günstigsten Position fixiert.

Weil die Arbeitsbereiche von Mensch und Roboter in diesen Fällen nicht räumlich voneinander getrennt werden können, erfordern solche Anwendungen neue Lösungen der Sicherheitstechnik anstelle des vielfach eingesetzten Schutzzauns. Der Wuppertaler Sicherheitstechnikspezialist Schmersal hat deshalb bereits vor Jahren für führende Roboterhersteller intelligente Konzepte entwickelt, die ein direktes Zusammenarbeiten von Mensch und Roboter ohne Beeinträchtigung der Sicherheit ermöglichen.

Basis der maßgeschneiderten Lösungen sind programmierbare »Safety Controller« zur sicherheitsgerichteten Roboterüberwachung, die sich an unterschiedlichste Anforderungen anpassen lassen. Zu ihren besonderen Eigenschaften gehört die Möglichkeit, »virtuelle Schutzzäune« zu definieren. Der Roboter überwacht dann selbsttätig seine Bewegungen im Raum und stoppt die gefahrbringende Bewegung, sobald er den in der Steuerung festgelegten Sicherheitsbereich erreicht oder verlässt.

Sichere Zusammenarbeit

Mit einer derartigen sicherheitsgerichteten Roboterüberwachung lassen sich normenkonforme Sicherheitskonzepte realisieren, bei denen man auf einen Schutzzaun oder sonstige trennende Schutzeinrichtungen verzichten kann. Dies schafft überhaupt erst die Voraussetzung für eine Zusammenarbeit von Mensch und Roboter, bei der jeder der beiden Beteiligten seine Vorteile – Kraft und ermüdungsfreies Arbeiten auf der einen, Intelligenz, Wissen und Erfahrung auf der anderen Seite – einbringen kann und ermöglicht zudem eine sicherheitstechnische Koppelung beispielsweise mit ortsfesten Sicherheits-Schaltgeräten.

Zusatzfunktionen integriert

Ein Beispiel für eine solche Absicherung von Roboter- und Schweißzellen sind häufig optoelektronische Schutzeinrichtungen, die eine freie Sicht auf den Prozess erlauben und zusätzliche produktivitätssteigernde Funktionen ermöglichen, wie zum Beispiel die ortsfeste oder bewegliche Ausblendung von Objekten, die es unter anderem erlaubt, Werkstücke durch den Gefahrenbereich automatisiert zuzuführen ohne die Maschine anzuhalten.

Das Schmersal-Kompetenzzentrum für Optoelektronik in Mühldorf am Inn hat für solche Anwendungen neue Sicherheits-Lichtvorhänge und Lichtgitter vom Typ 4 gemäß IEC/EN 61496 entwickelt, bei denen diese Zusatzfunktionen – die bei herkömmlichen Geräten nur als Option bzw. in separaten Baureihen zur Verfügung stehen – bereits integriert sind.

Dazu gehören zum Beispiel die ortsfeste und bewegliche Objektausblendung (Fixed Blanking/Floating Blanking), eine Ausblendung mit variablem Randbereich sowie Funktionen wie Schützkontrolle (EDM), Automatikbetrieb, Wiederanlaufbetrieb und Strahlcodierung. Die Funktionsauswahl erfolgt im Parametriermodus ohne den Einsatz von PC-Software über Taster und eine Sieben-Segment-Anzeige.

Eine Besonderheit ist die Funktion »Doppelte Quittierung«, die bei der Absicherung größerer, nicht einsehbarer Bereiche zum Einsatz kommt. Mit dem Sicherheits-Lichtgitter SLG 440 zum Beispiel wird nach dem Betreten des Gefahrenbereichs die gefahrbringende Bewegung stillgesetzt. Ein Wiederanlauf ist erst dann möglich, wenn der Bediener in einer festgelegten Zeitspanne zwei Befehlsgeräte betätigt und zusätzlich das Schutzfeld passiert hat. Dabei ist das erste Befehlsgerät innerhalb und das zweite außerhalb des Gefahrenbereichs anzubringen. So ist sichergestellt, dass der Bediener den Gefahrenbereich verlassen hat.

Die kompakte Bauform der neuen Sicherheits-Lichtvorhänge und -Lichtgitter mit Profilabmessungen 28x33?Millimeter ermöglicht den Einsatz auch bei beengtem Einbauraum. Das geschlossene Sensorprofil bietet optimalen Schutz auch bei hohen mechanischen Belastungen. Die integrierte Einrichthilfe signalisiert dem Montagepersonal, ob Sende- und Empfangseinheit exakt zueinander ausgerichtet sind.

Die Sicherheits-Lichtgitter SLG 440 für die Bereichsabsicherung stehen mit Schutzfeldhöhen von 500 bis 900 Millimeter und Reichweiten bis 12 Meter zur Verfügung und ermöglichen den Aufbau von Sicherheitskreisen bis PL e (EN 13849) bzw. SIL 3 (IEC 61508).

Zweifache Kontrolle

Speziell für die robotergestützte Laserbearbeitung wurde zudem eine neue Bauform der Sicherheitszuhaltung AZM 200 D mit zwei integrierten Sicherheitsfunktionen für den Einrichtbetrieb entwickelt. Dabei erfasst das Sicherheits-Schaltgerät die Schutztürposition »geschlossen, aber nicht verriegelt« und benötigt dazu weder einen zweiten Sicherheitsschalter noch einen zusätzlichen Türgriff. Das Gerät erfasst die Positionen der Türstellung und des Betätigers über jeweils einen berührungslosen CSS-Sensor, die separat ausgewertet werden.

Dabei sind jedem Target zwei Sicherheitsausgänge zugeordnet. Im Einrichtbetrieb wird nur das Tür-Target abgefragt, sodass die Anlage bei angelehnter Tür eingerichtet werden kann. Zugleich muss sichergestellt sein, dass keine zweite Person den Gefahrenbereich betritt bzw. dass beim Öffnen der Schutztür die Anlage sofort abgeschaltet wird. Der Sicherheitskreis erkennt hier somit die Schutztürstellung »Geschlossen, aber nicht verriegelt.«

Der Service-Monteur kann so jederzeit den Gefahrenbereich verlassen, weil die Tür nicht verriegelt ist. Zugleich kann sich kein zweiter Monteur Zugang in den Gefahrenbereich verschaffen: Wenn er die Tür öffnet, geht die Laseranlage sofort in den sicheren Zustand. Im Normalbetrieb hingegen werden beide Targets – Türposition und -betätigung – ausgewertet. Durch diese Modifikation lassen sich zwei Sicherheitsfunktionen mit einem einzigen Sicherheits-Schaltgerät realisieren.bt z

AUF EINEN BLICK

- Die Schmersal Unternehmensgruppe mit Sitz in Wuppertal ist ein führender Hersteller von Produkten für die Sicherheit am Arbeitsplatz.

- Das Produktprogramm umfasst die unterschiedlichsten mechanischen und berührungslos wirkenden Schaltgeräte, vom sicheren Notaus-Schalter und Türgriff-Betätiger über Sicherheits-Lichtschranken, Sicherheitszäune und Fußschalter bis zu programmierbaren Sicherheitssteuerungen und Software.

Erschienen in Ausgabe: 05/2012