Für die Versorgung von Roboterzellen mit Material und für die Abholung der fertigen Teile kommen verstärkt fahrerlose Transportsysteme (FTS) zum Einsatz. „Die automatisierten Abläufe an diesen Übergabestationen zwischen FTS und Roboterzelle müssen aber effizient gestaltet werden: Denn FTS sollen passieren können, ohne dass die Roboterzellen ihre Arbeit unterbrechen, während Personen nicht unbemerkt in diese Gefahrenbereiche gelangen dürfen“, betont Matthias Bristle, Produktmanager Safety Solutions bei Leuze.
Die FTS selbst sind durch ihre integrierten Sensoren gesichert – beispielsweise über Laserscanner. Und die Roboterzellen erkennen per Sensorik, ob sich eine Person dem gefährlichen Arbeitsbereich nähert. Matthias Bristle: „Doch für eine automatisierte Materialübergabe zwischen FTS und Roboter müssen diese unterschiedlichen Steuerungseinheiten, also Roboterzelle, FTS und Materialflusssteuerung, miteinander kommunizieren.“
Dynamisches Schutzfeld statt Zaun
Traditionelle Ansätze arbeiten oft mit Lichtvorhängen, um den Zugang zum Übergabebereich zwischen FTS und Roboterzelle abzusichern. „Das ist zwar technisch machbar, in den Möglichkeiten jedoch begrenzt: Die Anwesenheit von Personen im Übergabebereich lässt sich nicht automatisiert überwachen“, sagt Matthias Bristle. Um Personen vom Gefahrenbereich zu trennen, sind bei diesen klassischen Konzepten weitere Schutzvorkehrungen erforderlich – etwa Zäune.
Leuze sichert diese Interaktion zwischen FTS und Roboterzelle daher nun mit einem innovativen Sicherheitskonzept ab, das auf einer dynamischen Schutzfeldanpassung rund um das FTS bei der Materialübergabe basiert. Zwischen Personen und FTS wird dabei zuverlässig unterschieden.
FTS von Schutzfeldern umschlossen
Leuzes Lösung zur Sicherung der Übergabestationen von Roboter und FTS gewährleistet dabei zwei Sicherheitsfunktionen: Das Stoppen der gefährlichen Bewegung der Roboterzelle und die dynamische Anpassung von Sicherheitsfeldern rund um das FTS.
Um den gesamten Bereich der Übergabestation abzusichern, setzt Leuze auf Sicherheits-Laserscanner. Diese erkennen über Schutzfelder den Zugang und die Anwesenheit von Personen im Übergabebereich. Ist das der Fall, löst das System ein Stoppsignal aus. Parallel wird die Position des FTS im Überwachungsbereich jederzeit erkannt. Damit das FTS selbst kein Stoppsignal auslöst, blendet das Sicherheitsprogramm den Umriss des FTS aus dem gesicherten Bereich aus. Das Schutzfeld passt sich also dynamisch um das sich bewegende FTS an. Dazu schalten die Laserscanner ihre vorkonfigurierten Schutzfelder schrittweise um.
Flexibilität beim Materialtransport
„Das von Schutzfeldern umschlossene FTS kann dadurch automatisiert in die Station einfahren, an der Parkposition das Material übergeben und anschließend die Station wieder verlassen“, erläutert Matthias Bristle. „Das Sicherheitsniveau bleibt während des gesamten Zyklus erhalten.“ Die restliche Umgebung wird über das verbleibende Schutzfeld jederzeit abgedeckt.
Grundsätzlich ist es nur mit im System vorab festgelegten FTS-Konturen möglich, das Schutzfeld zu passieren. „Das Sicherheitssystem und die Schutzfelder orientieren sich am Umriss des FTS und nicht am darauf befindlichen transportierten Material. Selbst vorne oder seitlich überstehende Teile werden zuverlässig transportiert“, berichtet Produktmanager Matthias Bristle.
Nur wenige Komponenten nötig
Für die Sicherheitslösung sind nur wenige Komponenten erforderlich: Dazu gehören zwei Sicherheits-Laserscanner der Baureihe RSL 400, die mit ihrer hohen Reichweite von 8,25 Metern große Bereiche überwachen. Hinzu kommen ein Sicherheitsprogramm von Leuze sowie durch die Systemsteuerung Siemens Simatic S7.
Um eine Ein- oder Durchfahrt des FTS einzuleiten, muss das FTS-Leitsystem der Materialflusssteuerung dessen Route zuvor an der Safety Solution anmelden. Je nach Risikobeurteilung der Applikation kann es erforderlich sein, ergänzend zum Stopp der Roboterzelle, auch das FTS bei einer Schutzfeldverletzung zu stoppen. Dies setzt eine sichere Kommunikation der Zelle mit dem FTS voraus.
Von der Risikobeurteilung bis zur fertigen Lösung
Erster Schritt be der Umsetzung solcher Konzepte ist die Risikobeurteilung: Die Gefährdungen (etwa im Bereich des Roboters) müssen klar definiert sein. Ebenso muss bekannt sein, wie schnell die Roboterzelle stoppt. Auf dieser Basis lassen sich die Größe des Schutzfeldes sowie die zeitlichen Abläufe festlegen. Die Sensor Experten von Leuze begutachten dafür die Situation vor Ort, stimmen die Anforderungen ab und erarbeiten ein Sicherheitskonzept.
Nach der Installation der Komponenten unterstützt Leuze mit zugehöriger Dokumentation sowie bei der Sensor-Parametrierung und Inbetriebnahme. Eine finale Validierung der Applikation gehört ebenfalls zum Leistungsportfolio. Nicht zuletzt gibt die CE-Konformität Rechtssicherheit. Innovative Material-Logistik-Systeme sind so ohne Kompromisse umsetzbar.
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