Wo Roboter arbeiten, haben Menschen keinen Zutritt. Zu langsam sind wir, um auf gefährliche Situationen im schnellen Produktionsablauf rechtzeitig und verlässlich richtig zu reagieren, und zu unberechenbar, als dass die Maschine unsere nächste Aktion voraussehen und uns ihrerseits ausweichen könnte. Deshalb arbeiten Roboter meist in geschlossenen Zellen. In aller Regel ist das gut so, denn nur ohne Störungen sind hohe Arbeitsgeschwindigkeiten möglich. Allerdings gibt es Situationen – wie den Einrichtebetrieb –, bei denen Menschen direkt vor Ort sein müssen, um robotergestützten Arbeitsabläufen den „letzten Schliff“ zu geben. Auch wäre es für viele Abläufe wünschenswert, dass Mensch und Maschine Hand in Hand – respektive Hand in Greifer – arbeiten.

Ein TÜV-zertifizierter Funktionsbaustein innerhalb der Entwicklungsum-gebung ermöglicht die Überwachung des Werkzeug-Arbeitspunktes durch Transformation der sicheren Achsdaten.

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Dazu reichen allerdings traditionelle Methoden zur Sicherstellung des Bedienerschutzes wie ein Not-Halt beim Öffnen einer Sicherheitstüre nicht aus. Wichtig ist daher die Realisierung spezifischer Sicherheitskonzepte, bei denen sich die sichere Überwachung der Verfahrgeschwindigkeit nicht nur auf einzelne Achsen bezieht, sondern auf den gesamten Roboter und damit auch auf den Tool Center Point (TCP). Abgeleitet aus den Anforderungen der Normen EN ISO 10218-1 und EN ISO 10218-2 zur Sicherheit von Industrierobotern beziehungsweise von Robotersystemen in Kollaboration mit menschlicher Arbeitskraft, hat B&R als ersten Baustein einer erweiterten Roboter-Sicherheit die Funktion SLS (Safely Limited Speed) am TCP realisiert.

Die neue Funktion setzt auf den direkt in die Servoantriebe der Acoposmulti-Familie integrierten Safety-Funktionen für die sichere Bewegungssteuerung auf. Bekannt als SafeMC, senkt diese die Fehleraufdeckungs- und Reaktionszeit gegenüber Relais-Sicherheitsschaltungen von typischen 80 auf 7 ms und verkürzt den Anhalteweg um den Faktor 100. Zudem bietet SafeMC mit so genannten Smart Safe Reactions zahlreiche Alternativen zur bloßen Stillsetzung per Not-Halt. Hierzu zählen STO (Safe Torque Off), SBC (Safe Brake Control), SS1 (Safe Stop 1), SOS (Safe Operating Stop), SS2 (Safe Stop 2), SLS (Safely Limited Speed), SMS (Safe Maximum Speed), SDI (Safe Direction) und SLI (Safely Limited Increment).

Die überwachte kinematische Kette

Zur Sicherstellung einer für den kollaborativen Betrieb auf richtlinienkonforme 250 mm/s begrenzten Geschwindigkeit am Werkzeugmittelpunkt ohne zusätzliche Sensoren ist es erforderlich, zunächst die tatsächliche Geschwindigkeit zu ermitteln. Das geschieht durch Verknüpfung der sicheren Informationen über Status, Position und Geschwindigkeit der einzelnen Achsen mittels kinematischer Transformation. Dazu werden diese Informationen zunächst von den SafeMC-Modulen in den Servoantrieben an den einzelnen Achsen aufgenommen und anschließend mit dem feldbusunabhängigen Übertragungsprotokoll OpenSafety zur Sicherheitssteuerung übertragen. Dort erfolgen die Transformation und der Vergleich mit den sicheren Vorgabewerten. Durch sichere Übertragung der entsprechenden Anforderung sorgt schließlich die sichere Logik für die Ausführung der Sicherheitsfunktionen direkt in den Antrieben.