Absolute Messgeräte für sicheren Robotereinsatz in der Fertigung
Passend positioniert
Das Thema funktionale Sicherheit wird in der Automatisierungstechnik immer wichtiger, denn die Komplexität der Anlagen nimmt zu und die Anforderungen an ihre Verfügbarkeit steigen. Absolute Längen- und Winkelmessgeräte tragen mit hochgenauen redundanten Positionswerten einen wichtigen Teil zum sicheren Betrieb von Robotern in der Fertigung bei.
Bei der PKW-Fertigung führen inzwischen Industrieroboter die meisten Bearbeitungsschritte aus. Absolute Längen- und Winkelmessgeräte erzeugen hochgenaue redundante Positionswerte und ermöglichen so den sicheren Betrieb der Roboter. (Bild: ©THINK b/Fotolia.com)
Viele Branchen nutzen in mehr oder weniger großem Umfang Roboter – allen voran die Automobil- und die Elektronikindustrie. Die Aufgabengebiete sind vielfältig und reichen vom Punkt- und Bahnschweißen über das Entgraten bis hin zu Oberflächenbehandlungen. Alle Anwendungen haben aber eines gemeinsam: Die Bearbeitung muss sehr präzise und sorgfältig erfolgen, da sonst irreversible Schäden an den teuren Bauteilen entstehen können.
Die Winkelmessgeräte von Amo messen mit einer Positionsabweichung von weniger als 1m pro Signalperiode. (Bild: Amo Automatisierung Messtechnik Optik GmbH)
Kollaborative Roboter müssen absolut sicher sein
Hinzu kommt, dass immer mehr Unternehmen Roboter einsetzen, die Seite an Seite mit menschlichen Arbeitern tätig sind und nicht mehr in abgetrennten Schutzkäfigen. Diese Cobots übernehmen Aufgaben, die sich nicht vollständig automatisieren lassen oder für Menschen riskant sein können. Dazu gehören z.B. das sichere Führen von scharfen, spitzen oder heißen Werkstücken oder auch gefährliche Schraubarbeiten. Hier steht der Schutz der menschlichen Arbeiter vor den Robotern im Vordergrund: Durch die Installation einer Vielzahl von Sensoren und hochgenauen Messgeräten an den Achsen werden Kollisionen der Roboter mit Arbeitern verhindert.
Zertifizierung aller Bauteile ist Pflicht
Funktionale Sicherheit ist also im Bereich der Industrieroboter ein sehr komplexes Thema, das eine ganzheitliche Betrachtung der Produktionsabläufe erfordert. Um die hohen Anforderungen der Normen EN61508 und ISO13849 bezüglich der funktionalen Sicherheit zu erfüllen, müssen Maschinenbauer in ihre Roboter und Fertigungssysteme unter anderem Messgeräte integrieren, die speziell für den Einsatz in sicherheitsgerichteten Applikationen zertifiziert wurden. Die Zertifizierung garantiert, dass sämtliche von den Messgeräten ermittelten Positionswerte sicher an die übergeordnete Steuerung übertragen werden. Das bedeutet, dass alle Positionswerte redundant sind, das heißt doppelt gemessen werden. Ein weiterer wichtiger Punkt im Hinblick auf die funktionale Sicherheit ist die mechanische Verbindung zwischen Messgerät und Antriebseinheit. Sie muss so fest sein, dass sie sich im Betrieb nicht löst, denn die Steuerung kann einen solchen Fehler nicht zwingend erkennen (laut EN61800-5-2/Tabelle D8). Der Nachweis einer solchen sicheren Verbindung ist für Maschinenhersteller allerdings mit großem Aufwand verbunden.
