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Funktionale Sicherheit bei der
Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK)

Hoher Automatisierungsgrad versus flexible Fertigungsabläufe: Wenn Mensch und Maschine jetzt noch enger und dennoch sicher zusammenarbeiten, ist die funktionale Sicherheit in modernen Fertigungssystemen ein Schritt auf dem Weg zu mehr Flexibilität. Auf dem Weg zur vollständigen Kollaboration – Mensch und Roboter teilen sich den gleichen Arbeitsraum und arbeiten auch gleichzeitig – gilt es, auch Lösungen für Koexistenz oder Kooperation zu ermöglichen. Hierzu sind nicht nur ein umfassendes Verständnis der Roboteranwendungen, sondern auch Fachwissen bei der Risikobewertung und das entsprechende Portfolio an Sicherheitslösungen notwendig:

  • Bei bestimmten Anwendungen müssen der Mensch und der bewegte Roboter eng miteinander interagieren. In diesen sogenannten kollaborativen Szenarien stellen Kraft, Geschwindigkeit, Bewegungsbahnen des Roboters und das Werkstück inklusive Werstückträger Gefahren für den Werker dar. Diese Gefahren müssen entweder durch die Nutzung inhärenter Schutzmaßnahmen, oder/und durch die Anwendung zusätzlicher Maßnahmen zur Risikominderung beschränkt werden. Die Auswahl und die Auslegung der technischen Schutzeinrichtungen können sich sehr komplex gestalten.

     

    human-robot-collaboration

     

    Applikationsbeispiel

    Anbringen von biegeschlaffen Teilen, z. B. in der Elektromotorenmontage. Ein sicher überwachter Roboter mit Kraft- und Drehmomentbegrenzung auf einer mobilen Arbeitsstation greift Elektromotoren vom Förderband und übergibt sie ergonomisch dem Werker.

     

    Applikationsbeispiel

    Um dem Werker die Arbeit zu erleichtern, interagiert ein Roboter mit dem Werker beim Einbau von Kühlmittelbehältern in den Motorraum von Autos.

     

    Applikationsbeispiel

    Bei der Montage von Elektromotoren müssen Mensch und Roboter eng zusammenarbeiten, um einen Kabelbaum richtig einzustecken und eine visuelle Qualitätsprüfung vorzunehmen.

  • Andere typische Anwendungen für Industrieroboter sind Arbeitsvorgänge, bei denen ein Werker das Robotersystem (oder die Roboterzelle) be- oder entlädt. In solchen kooperativen Anwendungsszenarien werden die im gemeinsamen Arbeitsbereich erforderlichen Arbeitsschritte zeitlich getrennt durchgeführt. Hierzu sind technische Schutzmaßnahmen erforderlich und je nach Auslegung des Be- und Entladesystems kann der Einsatz optoelektronischer Schutzeinrichtungen (z. B. Sicherheits-Lichtvorhänge, Sicherheits-Laserscanner etc.) sinnvoll sein.

     

     

    Applikationsbeispiel

    An einer Übergabestation legt ein Werker vormontierte Baugruppen für einen Montageroboter bereit. Der Roboter greift sich jeweils eine Baugruppe und führt diese dem Endmontageprozess zu.

     

    Applikationsbeispiel

    In einem robotisierten Palettierer mit zwei Zugängen bringt der Werker von der einen Seite leere Paletten zum Beladen, während der Roboter die Paletten auf der anderen Seite belädt.

     

    Applikationsbeispiel

    In einem CNC-Bearbeitungszentrum be- und entlädt der Roboter eine Werkzeugmaschine. Der Werker kann gleichzeitig Rohmaterial nachfüllen oder Fertigteile entnehmen.

  • Bei vielen einfachen Industrieroboteranwendungen ist das Eingreifen einer Person während der Produktion nicht erforderlich – Roboter und Mensch verrichten zeitlich parallel, aber räumlich getrennt die Arbeit Es kann erforderlich sein, dass ein Werker den Arbeitsraum des Roboters betritt, um bspw. den Roboter zu programmieren, einzustellen, zu reinigen, zu warten etc. Als technische Schutzmaßnahmen kommen in der Regel feststehende trennende Schutzeinrichtungen, deren Zugangstüren verriegelt sind, zum Einsatz.

     

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