Kollaborierende Roboter, Kuka, MRK

Roboter- und Anlagenbauer Kuka nutzt auch in der eigenen Produktion kollaborierende Roboter. Sie unterstützen die Mitarbeiter zum Beispiel bei der Getriebemontage. - Bild: Kuka

| von Susanne Nördinger

Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration, der Zusammenarbeit von Mensch und Roboter ohne trennende Schutzzäune, muss das Gesamtpaket stimmen. Auch die Peripherie gehört zum Robotersystem und muss den gesetzlichen Vorgaben entsprechen. Und genau das war lange Zeit das Problem. Denn entsprechend sichere Peripherie, sprich Greifer, Bediengeräte und sonstiges Zubehör, fehlten lange Zeit. Anwender behalfen sich zum Beispiel mit individuell konstruierten Greifern. Damit ist mittlerweile Schluss. Die Peripherie hat quasi aufgeholt.

Im vergangenen Jahr haben zum Beispiel die Greiferhersteller Schunk und Zimmer MRK-fähige Komponenten auf den Markt gebracht. Aber auch neue Hersteller wie Onrobot aus Dänemark besetzen dieses Marktsegment.

„Grundsätzlich sind Roboterwerkzeuge, wie zum Beispiel Greifer, Bestandteil des Robotersystems und unterliegen somit EN ISO 10218-1 und EN ISO 10218-2“, erklärt Dr. Matthias Umbreit von der Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGMH). In der Praxis werde dabei oft übersehen, dass die Steuerungsanforderungen auch für das Werkzeug gelten. „Kommt zum Beispiel eine zusätzliche Sensorik am Werkzeug zur Personensicherheit zum Einsatz, unterliegt sie denselben Anforderungen.“

Kollaborierende Roboter bei Kuka in der Produktion

Abbildung Henning Borkeloh, Kuka
»Wir leben auch in unserer eigenen Produktion das Motto Industrie 4.0. Hier bauen Roboter Roboter und das in Kollaboration mit dem Menschen«, sagt Henning Borkeloh, Vice President, Advanced Technology Solutions bei Kuka Systems. - Bild: Kuka

Der Roboter- und Anlagenbauer Kuka jedenfalls setzt in seiner Fertigung auf kollaborierende Roboter. „Wir leben auch in unserer eigenen Produktion das Motto Industrie 4.0“, berichtet Henning Borkeloh, Vice President Advanced Technology Solutions bei Kuka Systems.

„Hier bauen Roboter Roboter und das in Kollaboration mit dem Menschen.“ Damit der Roboter sicher mit seinem menschlichen Kollegen zusammenarbeiten kann, berücksichtigte Kuka von Anfang an die gesamte Anlage. Dass die Sicherheitsmaßnahmen tatsächlich im Arbeitsalltag greifen, wurde von unabhängiger Seite bestätigt: 2015 zertifizierte die berufsgenossenschaftliche Prüf- und Zertifizierungsstelle der Deutschen Gesetzlichen Unfallsicherung (DGUV Test) für Maschinen und Fertigungsautomation die sogenannte Flex-Fellow-Anlage von Kuka.

Damit erfüllt sie alle Kriterien für biomechanische Grenzwerte laut ISO/TS 15066 und ist zudem konform mit der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG.

Greiferhersteller Onrobot und sichere MRK-Peripherie

Abbildung Matthias Umbreit, Berufsgenossenschaft Holz und Metall, BGMH
»Gekapselte Greifer, die nur die für den eigentlichen Greifprozess erforderlichen Elemente freigeben, bieten gute Lösungsansätze«, findet Dr. Matthias Umbreit, Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGMH). – Bild: BGMH

Torben Ekvall, CEO des Greiferherstellers Onrobot, betont ebenfalls, dass ein kollaborierender Roboter immer nur im Zusammenhang mit der gesamten Applikation als sicher oder nicht sicher klassifiziert werden kann. Trotzdem bezeichnet er seinen Greifer RG2 als ‚safe by design‘. „Der Greifer selbst ist auf eine Kraft von 40 Newton limitiert, was weiter unter dem Maximum von 170 Newton liegt“, sagt der CEO.

Aus Sicht von Umbreit bieten gekapselte Greifer, die nur für den eigentlichen Greifprozess erforderliche Elemente freigeben, einen guten Lösungsansatz. „Mitunter ist es erforderlich, dass im Roboterwerkzeug zusätzliche elastische Elemente untergebracht werden.“ Das sei meist der Fall, wenn der Roboterarm bei einer Sicherheitsabschaltung einen zu großen Nachlauf hat. Das könne mit federnd gelagerten Greiferelementen kompensiert werden. Umbreit ist sich zudem sicher, dass es zukünftig mehr sensitive Greifer mit überwachten Lage- und Kraftfunktionen geben wird.

Neue Komponenten für kollaborierende Roboter auf dem Markt

WLAN-Handbediengerät
WLAN-Handbediengerät, Faude
WLAN-Handbediengerät von Faude. - Bild: Faude

Mit dem WLAN-Handbediengerät von Faude lassen sich MRK-Roboter einlernen. Die Steuerung des Roboters lässt sich mittels WLAN über einen leichten 9,7 Zoll-Tablet-PC realisieren, auf dem ein VNC (Virtual Network Computing) Client installiert ist. Dieser spiegelt die angezeigte Benutzeroberfläche des kabelgebundenen Bedienfeldes auf den Tablet-PC. Auf Basis eines sicheren Funksystems lassen sich die Signale Not-Halt und Freedrive übertragen. Der Freedrive-Knopf dient zum Positionieren des Roboters per Hand. Aus Sicherheitsaspekten muss bei dieser Funktion der Zustimmtaster zusätzlich gedrückt sein.

Sicherer Greifer I
Greifer RG2, Onrobot
Sicherer Greifer RG2 für kollaborierende Roboter von Onrobot. - Bild: Onrobot

Onrobot hat mit dem RG2 einen Greifer für kollaborierende Roboter entwickelt. Wie CEO Torben Ekvall mitteilt, verfügt der Greifer optional über eine Art Schutzschild. Dadurch wird sichergestellt, dass im Kontaktfall ein Mensch keiner höheren Kraft als 170 N ausgesetzt werden kann.

Der Greifer verfügt über abgerundete Ecken, sodass es keine scharfen Kanten gibt. „Der Greifer selbst ist auf eine Kraft von 40 Newton limitiert, was weit unter dem Maximum von 170 Newton liegt“, sagt Ekvall. Von der BGMH wurde der Greifer bis jetzt nicht geprüft. Laut Ekvall ist er aber schon aufgrund seines Designs sicher.

Sicherer Greifer II
Greifer GEH6060IL, Mensch-Roboter-Kollaboration, Zimmer
Mechatronischer Parallelgreifer GEH6060IL speziell für die Mensch-Roboter-Kollaboration von Zimmer entwickelt. - Bild: Susanne Nördinger

Zimmer bringt mit dem GEH6060IL einen mechatronischen Parallelgreifer auf den Markt, der speziell für die Mensch-Roboter-Kollaboration entwickelt wurde. Die Greiferserie wurde nach BG/DGUV-Empfehlungen konstruiert und erfüllt die aktuellen Vorgaben der TS 15066. Die Greifer weisen keine scharfen Kanten auf. Ihre allseitig abgerundete Form schließt ein versehentliches Hängenbleiben praktisch aus.

Um Quetschverletzungen zu vermeiden, ist in den Zwischenbacken eine mechanische Greifkraftbegrenzung integriert. Sie sorgt dafür, dass sich die Greiffinger beim Überschreiten einer definierten Kraft selbstständig vom Greifer abkoppeln.

Notwendige Komponenten für eine sichere MRK-Peripherie

Als neutraler Systemintegrator hält Faude für die Realisierung einer passenden MRK-Anwendung die genaue Prüfung und Auswahl der Arbeitsstationen für notwendig. Im Vordergrund steht dabei immer die passende wirtschaftliche Lösung, die die Übernahme von körperlich belastenden Arbeiten und monotonen ungünstigen Tätigkeiten fokussiert.

Unverzichtbare Komponenten eines MRK Systems sind laut Faude:

  • Leichtbauroboter oder MRK-Roboter,
  • Greifer mit Greifkraftsicherung, großen Radien und ohne Kanten oder Nutzung von 3D-Druck bei Vakuumsaugerapplikationen,
  • auf den Bediener angepasste Software mit HMI-Oberfläche,
  • passendes Zubehör wie eine robotergerechte Medienführung – die vor Kabelknicken und Kabelbrüchen schützt, ein Schutzring, der Ecken und Kanten abdeckt, Beleuchtungen, die anzeigen, wenn der Roboter losfährt,
  • Zuführsysteme, die den Anforderungen der TS15066 genügen.

Optional sind:

  • Kamerasystem wie das ‚Flexvison‘ von Faude für die industrielle Bildverarbeitung in 2D / 3D, etwa für die Bauteil-Erkennung,
  • sensitive Sensorik, wie die Software von Artiminds mit einem Kraft- Momenten-Sensor,
  • 3D-Kollisionsschutz mit aktiver Schutzhaut: Für den UR5-Leichtbauroboter hat Faude eine entsprechende Schutzschicht entwickelt, die Unfälle nicht nur dämpfen kann, sondern auch verhindern.

Der Eintrag "freemium_overlay_form_pro" existiert leider nicht.