MRK-Demozelle: 320 ms Reaktionszeit für sicheren Roboter-Stopp

Safety-Weltrekord dank integrierter Robotik

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Wie sich eine Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) auch in der Schwerlast-Robotik umsetzen lässt, zeigt eine Demozelle von Engrotec. Basis dafür ist Automatisierungstechnik von B&R.

Das Szenario ist beeindruckend. Während ein Roboter mit einer Reichweite von 2,70 m und einer Traglast von 220 kg die Pkw-Heckklappe in eine Aufnahmevorrichtung befördert, wartet Sebastian Filk, Techniker bei Engrotec, hinter der roten LED-Leiste im Boden, die den Sicherheitsbereich markiert. Würde er sie übertreten, käme der Roboter innerhalb von Millisekunden zum Stehen oder würde zumindest mit einer langsameren Geschwindigkeit weiterarbeiten.

Ist der stählerne Kollege zum Stillstand gekommen, schlägt die Farbe der LED-Leiste in Grün um und Filk darf den freigegebenen Bereich betreten. Er befestigt zwei Scharniere, verlässt den Bereich wieder und beendet den Arbeitsgang mit einem Knopfdruck am Terminal. Der Roboter führt die vormontierte Heckklappe zur Karosse, wo die exakte Einbauposition mit einem Laserscanner ermittelt wird.

LED gibt grünes Licht

Wenn die grüne LED-Leiste erscheint, sitzt das Werkstück in der richtigen Position. Filk tritt erneut in den Arbeitsbereich. Während er die Heckklappe an die Karosserie schraubt, sendet die Steuerung bereits die Qualitätsdaten an das ERP-System und fordert das nächste Werkstück an.

Aus seiner Erfahrung mit zahlreichen Robotik-Projekten in der Automobilindustrie weiß Marc Burzlaff, Geschäftsführer der Engrotec-Solutions, dass die Reaktionszeit der kompletten Sicherheitskette über den Erfolg einer MRK-Applikation entscheiden kann. „Liegt die Reaktionszeit der Safety-Applikation unter 350 bis 400 ms, können die Sicherheitsabstände um bis zu 50 Prozent gegenüber dem aktuellen technischen Stand reduziert werden.“ Das reduziert den Bedarf an Produktionsfläche und die Arbeitsbelastung des Werkers.

Schnelle Kommunikation

Konventionelle MRK-Lösungen setzen allerdings auf Standardroboter mit eigener Steuerungstechnik, separater Zellensteuerung und Sicherheitstechnik. Die dezentrale Datenhaltung der zahlreichen Sicherheitsparameter sowie die Kommunikation der Systeme untereinander haben einen enormen Entwicklungsaufwand zur Folge. „Eine Reaktionszeit unter 500 ms ist mit dieser Komplexität nicht zu erreichen“, sagt Marc Burzlaff.

Bei der Weiterentwicklung seines AI Roboterführungssystems zur roboterunterstützten Heckklappe-Montage in Richtung einer MRK-Demozelle entschied sich Burzlaff daher für das Openrobotics-Konzept, bei der ein Comau-Roboter sich vollständig in die Steuerungstechnik von B&R integriert. Das Echtzeit-Ethernet-Powerlink mit Opensafety und die Abwicklung des kompletten Engineering-Aufwands mit der B&R-Software Automation Studio überzeugte die Engrotec-Konstrukteure.

Der Verzicht auf eine separate Robotersteuerung senkt nicht nur die Komplexität, sondern reduziert auch die Reaktionszeit der Sicherheitstechnik, ergänzt Tobias Daniel, Head of Sales and Marketing Robotics bei Comau. „Wir erreichen sichere 320 ms Reaktionszeit von der Erfassung einer Schutzraumverletzung mit einem Laserscanner bis zur sicheren Abschaltung der Antriebe. Das ist Weltrekord“, freut sich Markus Sandhöfner, Geschäftsführer B&R Deutschland.

Den Kundennutzen sieht Marc Burzlaff insbesondere in minimalen Sicherheitsabständen und geringerem Platzbedarf für die Schaltschränke. Für die Demozelle bedeutet das 15 m2 weniger Fläche, 40 % weniger Wegstrecke und eine um 7 % verkürzte Taktzeit. Burzlaff: „Wenn wir noch stärker datenbankgestützt arbeiten und durch den Einsatz von Opensafety-Lichtgittern weitere Hardware einsparen, sind wir in der Lage, die Reaktionszeit um weitere 70 ms zu reduzieren. Das wird die Mensch-Roboter-Kollaboration in der Montage enorm vorantreiben.“

Comau Deutschland GmbH

www.comau.com

B&R Industrie-Elektronik GmbH

www.br-automation.com

Engrotec – Solutions GmbH

www.engrotec.de



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