Cobots Claus與Clara:運用SICK安全解決方案的協作型機器人

Apr 6, 2018

Continental集團是全球領先的汽車零部件供應商之一。車輛型號與款式日益多樣化、汽車行業產品生命週期不斷縮短要求零部件供應商提升應對靈活性。在固定連接的生產流水線中,個別工作站的變化或故障會嚴重影響整條流水線的產量。故障越嚴重,越難以恢復。

 

 

在巴本豪森基地,生產流水線每隔15秒便組裝好用於車輛駕駛艙的高科技組件,全天無休。在這種情況下,幾乎無法補回停機時間。因此,Continental集團現使用靈活的冗餘協作檢測生產線代替固化的檢測與裝配生產線:協作型機器人Claus和Clara按需為自動檢測裝置上料。如有需要,員工可提供協助。SICK安全解決方案由安全區域雷射掃描器S300安全開關TR4軟體程式設計型安全控制器Flexi Soft組成,確保協作員工的安全。

 

\ 

在全新搭建的檢測生產線中具備3個檢測台,透過協作型機器人供料。協作型機器人從傳送帶拾取零件放入自動檢測裝置,再次取出經過檢測的裝置並放到下個傳送帶上。

 

安全造就高效的人機協作

「Claus(智慧型多功能自動機器人系統)和Clara(智慧型自動機器人應用)屬於半移動式輕量型機器人,既可固定作業,又可移動使用」,Continental Automotive GmbH工業工程機構機器人部門的Heiko Liebisch如此描述協作型機器人及其優勢。「此方案可取下機器人,然後在另一班次中將其移動到其他位置。因此能用同一機器人在兩台設備上作業。早班時在一台設備旁,晚班或夜班時在另一台設備旁。」

藉著機械式分度裝置,協作型機器人可隨時重新相對於檢測位置進行最佳定位,在此射頻安全開關TR4 Direct唯一代碼感測器將驗證Claus或Clara上的TR4 Direct唯一代碼促動器。

「整個系統安全的所有內容,都可以透過軟體程式設計型安全控制器Flexi Soft控制。這表示Flexi Soft將檢查已編碼的安全開關是否就位。如果沒有,則不會運行。然後安全控制器發出一條錯誤消息。若已驗證開關,則安全區域雷射掃描器 (S300 Advanced) 將載入按工位保存的分區組,然後才允許協作型機器人加載程式並予以啟動」,Heiko Liebisch說明初始化流程。「我們能在其前部擰接多個編碼開關。因此能使協作型機器人適應多個工位。」

\

新生產線能將剔除的檢測件重新送回正在運行的設備。為此,操作人員在運行期間前往檢測裝置或協作型機器人,在有空間的地方放入檢測件再出來,而協作型機器人能自行知道這裡有需要檢測的東西並繼續正常運作。

安全區域雷射掃描器斜置安裝以確保全方位監控,在正面經由信號燈(紅綠黃)顯示防護區域及其被侵入的情況。為使操作人員在餘光中就能有所察覺,機械手臂下方的整個部分都會根據自動化信號燈亮起。在協作模式下,Claus呈黃色並減速。在紅色模式下,它完全保持靜止。操作人員離開紅色防護區域後,系統以及Claus將重新自動運行。操作人員無需確認。

 

始終從風險評估開始 – 協作型機器人亦然

雖然Claus和Clara的移動速度相對較慢,但一般而言,機械手臂可能危及操作人員的生命。  「因此必須始終評估整體方案;所以我們在前部使用雷射燒結的夾爪 – 沒有鋒利棱邊,一切都經過圓化處理。」

並無完全一致的人機協作 – 因此即使所用機器人專為人機互動而開發,亦需單獨評估HRC應用的風險 – 這樣的協作型機器人從基本規劃開始就擁有固有安全設計的眾多特征。同時,協作區域也應滿足基本要求,例如與存在夾傷或擠傷危險的相鄰通行區域保持最小距離。HRC應用功能安全的標準依據包括IEC 61508、IEC 62061與ISO 13849-1/-2等通用標準。此外還需遵循ISO 10218-1/-2(工業機器人安全)和ISO TS 15066(協作型機器人)。

Heiko Liebisch率領的團隊在協作型機器人相關的設計、指令及法規與標準方面接受SICK的指導與培訓。「我們對這套系統的運行方式十分滿意」,Heiko Liebisch評價道。「在實踐運行中仍有不少優化空間,我們將與SICK合作對整體解決方案繼續作出研發。」

 

自2017年初大獲成功的試產線

Heiko Liebisch和同事Dejan Pfaff負責規劃Continental Automotive GmbH巴本豪森基地的新4.0檢測生產線與設計協作型機器人。它們算是Claus和Clara的父親,不久後Claus和Clara還將迎來兄弟姐妹Cora與Kurt。這次成功轉型在Continental集團開創先河。正在計劃使用更多協作型機器人。此外,Claus和Clara由Continental Automotive GmbH的學徒製造而成。機械工程師製造底架,機電工程師負責其餘部分。這對學徒來說是很棒的事情。如果日後他們在此類生產線上工作,就可以自豪地說:這是我造的。

 

更多文章:

安全造就高效的人機協作

 

智慧人機協作時的安全解決方案

 

視覺技術控制協作機械人

 

safetyIQ - 全新維度的安全性

SafetyIQ

Josef Zimmermann
Josef Zimmermann

Josef Zimmermann 

機械人技術產業經理

自2010年起,Josef Zimmermann作為技術產業經理密切關注機械人這一主題。作為雷射量測技術與網路技術領域的應用工程師,他於2000年加入SICK。自駕車輛導航以及工業型與服務型機器人專案很早便與他目前的任務領域產生交集。