Integrierte Safety-Lösung

„Wir bedienen die steigenden Anforderungen“

Mithilfe einer integrierten Sicherheitslösung von Mitsubishi Electric können Roboter in einem streng vorgegebenen Bewegungsrahmen weiterarbeiten, während der Mitarbeiter die Roboterzelle betritt. Sie begrenzt bei aktivierter Sicherheitssensorik Geschwindigkeit, Bewegungsradius und Drehmoment des Roboters und verbessert dadurch die Mensch/Maschine-Interaktion.

Registriert der Scanner einen Menschen im Sicherheitsbereich, schaltet der F-Serien-Controller des Roboters automatisch in den Safety-Modus. (Bild: Mitsubishi Electric Europe B.V.)

Um die Zusammenarbeit von Mensch und Robotik in eng begrenzten Arbeitszellen und bei hohen Stückzahlen sicherer und effektiver zu machen, hat Mitsubishi Electric einen Industrieroboter der Serie Melfa F mit der Sicherheitstechnik Melfa SafePlus ausgestattet und durch den Systempartner MH Elektro-Steuerungstechnik am Roboterfuß mit einem speziellen Sicherheitsscanner erweitert. In zwei fest definierten Bereichen erfasst die Scannertechnik Bewegungen im Arbeitsumfeld des Industrieroboters und leitet die Informationen an das Sicherheitssystem weiter. In Echtzeit wird dem Roboter anschließend eine vordefinierte reduzierte Arbeitsgeschwindigkeit oder ein Bewegungsstopp zugewiesen. So können Mitarbeiter in nächster Nähe zum operierenden Industrieroboter ohne Sicherheitskäfig tätig sein und Hand in Hand arbeiten.

Drei Sicherheitsfunktionen

Registriert der Scanner einen Menschen in einem der beiden festgelegten Sicherheitsbereiche, schaltet der F-Serien-Controller des Roboters automatisch in den Safety-Modus. Zuvor wurden die Zonen sowie die vorgesehene Geschwindigkeit in Melfa SafePlus hinterlegt. Die Geschwindigkeitsreduktion beschränkt die maximale Geschwindigkeit des Roboters, sodass das Gerät seine Arbeit in einem gemäßigten Tempo fortführen kann oder stoppt bei Bedarf alle Bewegungen. Neben der Geschwindigkeitsreduktion verfügt das System über zwei weitere Sicherheitsmechanismen. Die Begrenzung im Bewegungsradius verhindert, dass der Roboter in den Arbeitsbereich des Mitarbeiters innerhalb der Arbeitszelle hinein fährt. Dazu überwacht das System die Position von vier Referenzpunkten am Roboterarm und sorgt dafür, dass keiner dieser Punkte einen zuvor definierten Bereich verlässt. Das Drehmoment-Monitoring kontrolliert Geschwindigkeit und Bewegung des Roboters. Dabei wird das Drehmoment in den Robotergelenken permanent überwacht. Werden bestimmte Grenzwerte überschritten, stoppt der Roboter automatisch zur Prävention potenzieller Zusammenstöße von Mensch, Roboter oder anderer Bereiche der Anlage.

Sicherer Stopp im Fehlerfall

Die F-Serie ist serienmäßig mit den Funktionen Safe Torque Off und Safe Stop ausgestattet, die sorgen dafür, dass sich der Roboterantrieb im Fehlerfall sofort selbstständig ausschaltet und der Roboter anhält. Auf diese Weise wird das Risiko möglicher Zusammenstöße mit Peripheriegeräten und anderen Komponenten nahezu vollständig behoben. Die neuen Sicherheitsfunktionen mit Melfa-SafePlus können durch zweikanalige Sicherheitseingänge ausgelöst werden. Außerdem lassen sie sich einfach und sicher in ein SPS-gesteuertes Sicherheitssystem integrieren. Melfa SafePlus für die Hard- und Software der F-Serie wurde gemäß mehrerer sicherheitsrelevanter Standards entwickelt und zertifiziert, unter anderem gemäß ISO10218-1 für Roboter, ISO13849-1 für Maschinensicherheit, EN62061/IEC61508 für funktionale Sicherheit und EN61800-5-2 (Sicherheitsfunktionen elektrischer Antriebssysteme).

ROBOTIK: MRK ist in aller Munde. Mitsubishi Electric geht mit Melfa SafePlus einen Weg, um Standardroboter fit für die Mensch/Maschine-Kooperation zu machen. Welche Vorteile generieren Sie dadurch für den Anwender?

Jan-Philipp Liersch: Die Sicherheitsfunktionen wie sichere Geschwindigkeit, kurz SLS ermöglichen eine kontinuierliche Produktion durch Vermeidung von Systemstopps. Eine Kostenreduktion durch Einsparung aufwändiger Absperrungen sowie Platzeinsparungen wird unter anderem bei der Nutzung von sicheren Ebenen, kurz SLP und dem Anschluss von Scanner-Systemen erzielt. Maschinenbauern wird aufgrund der Einhaltung der vorgeschriebenen Normen für die Sicherheitsfunktionen und einfacher Umsetzung die Zertifizierung erleichtert. Ebenso unterstützend sind integrierte Dokumentationen durch Software-Definitionen. Hervorzuheben ist, dass es sich bei dieser Option um die Möglichkeit handelt, sichere Funktionen mit einem Standardroboter der F-Serie umzusetzen, es wird kein spezieller Roboter benötigt.

ROBOTIK: Wie nah bzw. direkt ist eine Mensch/Maschine-Zusammenarbeit mit Melfa SafePlus möglich? Welche Grenzen gibt es?

Liersch: Die direkte Zusammenarbeit hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise der Aufenthaltsdauer im gefährdeten Bereich und der Art der Zusammenarbeit. Bei einer Umsetzung wird beispielsweise bei Näherung an das frei stehende Robotersystem eine Warnung ausgelöst und der Roboter in sicherer Geschwindigkeit gefahren. Bei weiterer Näherung in den direkten Einflussbereich wird der Roboter aufgrund der Verletzungsgefahr durch gegriffene Elemente sicher gestoppt.

ROBOTIK: Welche Einsatzgebiete sprechen Sie mit Melfa SafePlus damit an? Welche Applikationen sind bereits mit Melfa SafePlus umgesetzt?

Liersch: Der Einsatzbereich der Melfa-SafePlus-Option liegt in allen Gebieten in denen Roboterapplikationen von uns eingesetzt werden. Der Bedarf an sicheren Roboterfunktionen ist nicht nur auf den normalen Produktionsablauf beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf Wartungs- ,Kontroll- oder Reparaturarbeiten. Wir bedienen damit die steigenden Anforderungen an sichere Robotersysteme – von der Fertigungsebene bis in den Bereich der Lehre, in dem Melfa SafePlus auch bereits eingesetzt wird.

ROBOTIK: Arbeitet Mitsubishi Electric auch an spezifischen Robotern für MRK-Anwendungen?

Liersch: Die Entwicklung von kollaborierenden Robotern wird in den nächsten Jahren einige Innovationen mit sich bringen. Diese Trends werden vor allem in Japan verfolgt und auch gesetzt, da die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter dort in vielen Bereichen schon stattfindet. Im europäischen Maschinenbau sind die Einsatzgebiete, auch aufgrund der gesetzlichen Auflagen, noch sehr überschaubar und unterschiedlich. Um unseren Kunden auch in dieser Thematik die bestmögliche Lösung zur Verfügung zu stellen, werden wir die Entwicklungen aus dem Hause Mitsubishi Electric ebenfalls in den nächsten Jahren vorstellen.