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Ungleiches Dreamteam

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Beim Thema „Sichere Zusammenarbeit“ tauchen nahezu vollautomatisch Roboter vor unserem geistigen Auge auf. Kein Wunder: Denn dass sich Mensch und Maschine im industriellen Umfeld einen gemeinsamen Arbeitsraum ohne trennenden Schutzzaun dazwischen teilen ist längst keine Vision mehr. Der Servicerobotik-Markt wächst und wächst – für den Zeitraum 2018 bis 2020 wird von der International Federation of Robotics (IFR) ein durchschnittliches Wachstum von 20 bis 25 Prozent erwartet. Und bei innerbetrieblichen Transportaufgaben sind immer öfter fahrerlose Systeme die erste Wahl. Von Sandra Winter, x-technik

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Typische Anwendungen für die Mensch-Roboter-Kollaboration finden sich dort, wo sowohl Mensch als auch Roboter ihre jeweiligen Stärken ausspielen können. Foto: Kuka

Typische Anwendungen für die Mensch-Roboter-Kollaboration finden sich dort,...

Bis 2019 werden mehr als 1,4 Millionen neue Industrieroboter in den Fabriken rund um den Globus installiert – so die jüngste Prognose des Weltbranchenverbands International Federation of Robotics. Etliche davon werden vermutlich kollaborativ tätig sein. Denn immer öfter wird vor allem bei der Montage bzw. bei der Handhabung von Kleinteilen auf eine direkte Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter gesetzt. Der Mehrwert solch einer „Teamkonstellation“ bestehe darin, dass die Stärken des Menschen – wie beispielsweise Auge-Hand-Koordination, Kraftdosierung und die Fähigkeit zur selbständigen Problemlösung – mit den Stärken eines Roboters – u. a. Präzision, Bahntreue und Ermüdungsfreiheit – in einem Prozess genutzt werden können. So treffend steht es im ersten von TÜV Austria und Fraunhofer Austria gemeinsam erarbeiteten White Paper zum Thema „Sicherheit in der Mensch-Roboter-Kollaboration“ beschrieben. Primäres Ziel eines Cobot-Einsatzes ist es nämlich nicht, einen Mitarbeiter einzusparen, sondern ganz im Gegenteil diesem seinen Berufsalltag zu erleichtern, in dem ihm zum Bespiel das Hantieren mit schweren Teilen, besonders Monotones oder über Kopf zu Erledigendes abgenommen wird.

Kaum Berührungsängste

Wie jede Maschine im industriellen Umfeld ist auch eine MRK-Applikation mit einem Roboter als zentralem Element gemäß der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG zu behandeln und in Verkehr zu bringen. Derjenige, der eine MRK-Applikation erstellt – das kann ein Systemintegrator, aber auch der Betreiber selbst sein – muss auch deren CE-Konformität untersuchen und bescheinigen – Stichwort Risikobeurteilung. Obwohl die Herangehensweise an dieses Thema sehr gut beschrieben ist in der EN ISO 12100, gibt es aber wie es scheint
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Auf der International Robotics Exhibition in Tokio präsentierte ABB einen kollaborativen Roboter in einarmiger Ausführung.

Auf der International Robotics Exhibition in Tokio präsentierte ABB einen kollaborativen...

noch immer viele Unklarheiten beim Eruieren und Bewerten von Risiken.

Eine von C. Gaede, F. Ranz, V. Hummel und W. Echelmeyer durchgeführte „Study on Challenges in the Implementation of Human-Robot-Collaboration“ ergab nämlich, dass die Komplexität der applikationsspezifischen Risikobeurteilung, Unklarheiten bei der Interpretation und Umsetzung der Vorgaben aus den einschlägigen Normen und die Notwendigkeit einer Neubeurteilung und -zertifizierung jeder Änderung und Anpassung der Applikation, die meist genannten Hindernisse darstellen, die einer größeren Verbreitung des MRK-Konzepts im Weg stehen. Dabei hätten die Anwender selbst „wider Erwarten kaum Berührungsängste bei der direkten Zusammenarbeit mit einem Roboter“, wie Schmachtl-Geschäftsführer Günther Probst aus eigener Erfahrung weiß. „Interessanterweise wird fast blind darauf vertraut, dass nichts passieren kann. Es wird einfach davon ausgegangen, dass der Lieferant bzw. Integrator eine ordentliche sichere Lösung installiert hat“, ergänzt er. Laut Andreas Oberweger, Maschinensicherheitsexperte beim TÜV, sei die Wahrscheinlichkeit eines schweren Unfalls mit einem relevanten Personenschaden in der Tat als relativ gering einzustufen bei einer MRK-Applikation. „Die Sicherheit am Arbeitsplatz ist mit Sicherheit höher als in unserem privaten Umfeld“, weist er mit seinem Statement darauf an, dass die Sicherheitsstandards in Österreichs Betrieben grundsätzlich sehr hoch sind.

Sicheres Design

Es gibt mehre Arten, um das Verletzungsrisiko möglichst niedrig zu halten, sobald sich Mensch und Roboter einen gemeinsamen Arbeitsbereich teilen. Zu den am meisten verwendeten zählen wohl Geschwindigkeitsreduktion, Limitierung der Traglast, Leichtbauweise, weiche Polsterungen
sowie die Vermeidung von Klemm- und Quetschstellen. Der LBR iiwa von Kuka setzt auf mehrere Schutzkonzepte gleichzeitig, um Unfallrisiken zu vermeiden: Das beginnt bei einem kantenlosen Design ohne Klemm- und Scherstellen und reicht bis zu sicheren Drehmomentsensoren in allen sieben Achsen, die den Roboter feinfühlig machen. „Diese reagieren auf geringste Kräfte von außen und ermöglichen einen sicheren Kollisionsschutz. So lässt sich bei unerwartetem Kontakt die kinetische Energie ausreichend schnell und sicher auf ein Maß reduzieren, das Verletzungen unterbindet“, erklärt Reinhard Nagler, Country Manager Österreich und Schweiz bei Kuka Roboter CEE.

Das Gesamtsystem LBR iiwa ist nach Performance Level d Kat. 3 bzw. SIL2 zertifiziert und erfüllt die Sicherheitsanforderungen der ISO/TS 15066, die den sicheren Einsatz von Industrierobotern im kollaborativen Betrieb mit Menschen regelt.

Kollaborativer Einarmroboter

ABB präsentierte vor kurzem einen kollaborativen Roboter in einarmiger Ausführung. Ebenso wie der YuMi, der 2015 für die Kleinteilmontage lanciert wurde, hat auch der neue Roboter eine Traglast von 500 Gramm. Dank seiner Kompaktheit kann er leicht in bestehende Montagelinien integriert werden und so die Produktivität steigern. Darüber hinaus ist der neue Roboter mit Lead-Through-Programmierung ausgestattet, was eine spezielle Schulung der Operator überflüssig macht.

„Der Erfolg von YuMi hat alle Erwartungen übertroffen. Ursprünglich für die Kleinteilmontage konzipiert, hat sich YuMi als außerordentlich vielseitig erwiesen. Der Roboter löst den Zauberwürfel, bereitet Sushi zu, verpackt Geschenke und dirigiert Orchester. Aufgrund des großen Erfolgs von YuMi und da der Roboter auf ausdrücklichen Wunsch unserer Kunden entwickelt wurde, gehen wir fest davon aus, dass auch unser neuer Einarmroboter sehr gut aufgenommen wird“, sagt Sami Atiya, Leiter der Division Robotik und Antriebe von ABB. „Der neue Roboter ist eine lang erwartete Erweiterung der ‚Fabrik der Zukunft‘, die
es unseren Kunden ermöglicht, im Zeitalter der kundenindividuellen Massenproduktion zu wachsen und zu gedeihen“, ergänzt Per Vegard Nerseth, Managing Director von ABB Robotics.

Typische Anwendungen für die Mensch-Roboter-Kollaboration finden sich dort, wo sowohl Mensch als auch Roboter ihre jeweiligen Stärken ausspielen können. Foto: Kuka
Auf der International Robotics Exhibition in Tokio präsentierte ABB einen kollaborativen Roboter in einarmiger Ausführung.


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