Um die Arbeit mit Robotern sicher zu machen, sind viele Sensoren notwendig

Um die Arbeit mit Robotern sicher zu machen, sind viele Sensoren notwendig. - Bild: Daimler

Wenn sich Mensch und Roboter einen gemeinsamen Arbeitsraum teilen, dann wird versucht, die Sicherheit der Applikation durch Sicherheitskomponenten und -funktionen im oder am sicheren Roboter unterstützend zu realisieren.

Beispielsweise werden sichere Bewegungsfunktionen im Roboter mit Nahfeldsensoren, mit integrierter Momentenüberwachung im Roboter oder mit einer den Roboter umhüllenden taktilen Sensorik kombiniert. Während taktile Sensoren eine Berührung registrieren, können kapazitive, also berührungslos wirkende, Sensoren erkennen bevor es zur Kollision kommt. Die Bewegungen bei dieser Art von Roboterapplikation sind dabei im Allgemeinen deutlich langsamer als in vollautomatisierten Anwendungen.

Schutztüren sichern getrennte Arbeitsbereiche

Wenn das Eingreifen des Menschen in den Produktionsprozess prinzipiell nicht notwendig oder unerwünscht ist, werden Maschinen und Anlagen mit mechanischen räumlich trennenden Schutzeinrichtungen umgeben. Für solche Roboterzellen gilt, dass sie in der Regel nur für Service-Zwecke betreten werden muss. Für diesen Zugang sind Schutztüren geeignet, die ihrerseits jedoch mit Schutztürsensoren abgesichert werden müssen: Wird eine Schutztür geöffnet, erkennt der Sensor dies und erzeugt ein Abschaltsignal für die sichere Maschinensteuerung.

Für jede Anforderung gewappnet

Je nach Anforderung, Einbausituation und applikativen Randbedingungen kommen verschiedene Betätigungsprinzipien und Bauarten zum Einsatz: Berührungslos sichere magnetische Sensoren stellen bei verdecktem Einbau eine sehr wirtschaftliche Lösung dar, während sichere RFID-basierte Sensoren, z.B. der Sicherheitsschalter PSENcode, eine maximale Freiheit bei der Montage ermöglichen und höchsten Manipulationsschutz gewährleisten.

Ein gewohntes Bild: Der Roboter hinter einem Zaun.
Ein gewohntes Bild: Der Roboter hinter einem Zaun. - Bild: artstudio_pro/Fotolia.com

Wenn Schutzeinrichtungen zum Beispiel bei engen Platzverhältnissen nah an einer gefährlichen Bewegung platziert werden müssen, besteht die Gefahr des gefährlichen Nachlaufs. Hier ist die Verwendung einer sicheren Zuhaltung unbedingt notwendig. Mechanische Zuhaltungen mit Federkraftverriegelung  wie beispielsweise PSENmech oder integrierte sichere Schutztürsysteme wie PSENsgate, PSENmlock und PSENslock übernehmen diese Aufgaben. Zu all diesen technischen Sensorprinzipien gibt es eine Vielzahl von Gerätevarianten, so dass beinahe alle denkbaren Überwachungsszenarien realisiert werden können.

Ein Sensor überwacht drei Positionen

In Bereichen des Roboter-unterstützten Automobilrohbaus kommen beispielsweise codierte Sicherheitsschalter PSENcode von Pilz zum Einsatz, die mit nur einem Sensor bis zu drei Positionen überwachen können. Einsatzgebiete sind hier die Schnittstellen zwischen Mensch und Roboter, wo auch manuelle Eingriffe notwendig sind, etwa zur Beschickung und Entnahme von Blechteilen der mit Schutzgittern umhausten Roboterzellen.

Optische Sensoren für mehr Nähe

Bei Roboterapplikationen, bei denen beispielsweise eine menschliche Kontrolle, ein Einlegen von Teilen oder eine Nacharbeit erforderlich ist, werden ebenfalls oft berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen wie Lichtschranken PSENopt als Zutrittsschutz eingesetzt. Zusätzlich kann es erforderlich sein, einen Hintertretschutz in Form von waagrecht installierten Lichtschranken oder einem Sicherheitslaserscanner wie PSENscan ebenfalls von Pilz anzubringen, in manchen Fällen sind auch dynamische Sicherheitsschaltmatten wie PSENmat die bevorzugte Wahl, wenn zum Beispiel die optischen Systeme aufgrund von prozessualen Randbedingungen wie z.B. Staub, Rauch, Nebel, Dampf die sichere Erkennung nicht mehr gewährleisten können.

Neue Möglichkeiten für die sichere Robotik

Neue kamerabasierte Verfahren sind in der Lage, Schutzfelder und -räume mehrdimensional sicher zu überwachen, wie es zum Beispiel das 3D-Kamerasystem SafetyEYE für die sichere Raumüberwachung leistet. Solche Sensorsysteme eröffnen durch ihr 3D-Funktionsprinzip neue Möglichkeiten in der Applikationsgestaltung. Zudem lassen sich Schutzraum-Anordnungen bei jedem Prozessschritt erneut anpassen. So können in diesem Umfeld Mensch-Roboter-Kollaborationen realisiert werden, bei denen statische Schutzeinrichtungen an ihre Grenzen stoßen.