Typische Einsatzszenarien, bei denen der Ultraschall-Safety-Sensor die Mensch- Roboter-Kollaboration sichert.

Typische Einsatzszenarien, bei denen der Ultraschall-Safety-Sensor die Mensch- Roboter-Kollaboration sichert. Mayser

Laut Mayser ist der funktional sichere Sensor eine Weltneuheit, die gemeinsam mit Kuka zur Absicherung von spitzen, mithin gefährlichen Werkzeugen an kollaborativen Robotern realisiert wurde. Die Anforderungen an eine sichere Werkstück- beziehungsweise sichere Werkzeugabsicherung sind entsprechend hoch: Krafteinwirkung und Druck auf einen Menschen, der den Dorn eines Greifer- oder Akkuschraubers berührt, liegen über dem zulässigen Grenzwert, wie ihn die Norm ISO/TS 15066 vorgibt. Daher muss die Absicherung des Schraubers berührungslos sein. Gleichzeitig darf der automatisierte Arbeitsprozess nicht beeinträchtigt werden.

Die Lösung basiert auf einem Ultraschall-Sensor. Der Vorteil des Detektions-Prinzips: Es erkennt sowohl Menschen als auch nicht leitfähige Objekte; unbeeinflusst von Schmutz, Fremdschall, Luftströmungen und Feuchtigkeit. Ein besonderes Merkmal der Ultraschallsensoren sind die beiden kleinen Ultraschallwandler, die flexibel und abgesetzt von der Auswerte-Elektronik befestigt werden können, unmittelbar am Roboter, Greifer, einem fahrerlosen Transportsystem oder an einer anderen Gefahrenstelle. Dort überwachen sie flächig und sicher den Erfassungsbereich. Sicher heißt gemäß ISO 13849-1:2015 Kategorie 3 PL d. Die Sensoren messen in einem elliptischen Schallfeld und erfassen kleine Objekte ab 1 cm Durchmesser. Zudem ermöglicht eine Teach in-Funktion das Einlernen der kompletten Messumgebung als Standardumgebung. Somit reagiert das System nur auf Abweichungen vom Sollzustand.

Kuka will mit den Sensoren die Bewegungen ihrer MRK-Roboter überwachen.

Kuka will mit den Sensoren die Bewegungen ihrer MRK-Roboter überwachen. Mayser

Personenschutz durch sicheren Ultraschall

Der Ultraschall-Sensor ist für den Personenschutz zugelassen, weil zwei getrennte Kanäle den Gefahrenbereich redundant überwachen – eine Voraussetzung für Kuka, um mit der gemeinsamen Vorentwicklung zu beginnen. Beide Wandler des Safety-Sensors bauen dazu Schutzfelder um den Roboter auf. Das größere Schutzfeld lässt schnelle Bewegungen des Werkzeugarmes zu. Erst wenn sich der Schrauber einem Werkstück nähert, wird das kleinere Schutzfeld aktiviert. Dann verlangsamt der Roboter seine Bewegung, sodass eine Person oder ein anderes Hindernis rechtzeitig erkannt und eine Berührung mit dem Werkzeug ausgeschlossen wird.

Die Parametrierung erfolgt Software-basiert und nicht direkt an der Auswerteeinheit. Mit Standardparametern vorbelegt, können die Sensor-eigenschaften Applikations-spezifisch angepasst werden – in erster Linie die Schutz- und Warnfelder. Das Ultraschall-typische Detektionsvermögen lässt sich durch Anpassungen diverser Parameter ebenfalls einstellen. Dazu zählen beispielsweise Echoverstärkung, Empfindlichkeit, Mehrfach-Scan, Einschaltverzögerung, Nahfeld, Echoverbreitung und Hysterese. Diese Parametrierung lassen sich für beide Ultraschallwandler getrennt variieren.

Pro angeschlossenem Wandler gibt es zwei Schaltpunkte. Sind diese identisch, entspricht dies einer Detektion im Schutzfeld. Bei unterschiedlichen Schaltpunkten, wird das jeweilige Detektionsfeld in Schutz- und Warnfeld unterteilt. Als typisch erreichbare Messdistanz nennt der Hersteller 200 cm. In einem Sondermodus lässt sich das Schutzfeld bis auf 250 cm erweitern. Als Reaktionszeit nennt der Hersteller 91 ms.

Die Lösung bietet ein komplettes System zur Absicherung von MRK-Arbeitsplätzen und verbessert so die Arbeitsbedingungen. Mitarbeiter können bei schweren Arbeiten effizient unterstützt werden. Gleichzeitig sind höhere Geschwindigkeiten und Taktzeiten des Roboters möglich. (sk)

 

Auf die Schnelle

Das Wesentliche in
20 Sekunden

  • Ultraschall-Sensor für MRK gemäß ISO 13849-1:2015 bis Kategorie 3 PL d
  • Abgesetzte Auswerteeinheit spart Platz am Tool Center Point
  • Schutzfelder bis 200 cm, Warnfelder bis 250 cm
  • minimale Objektgröße
    beträgt 1 cm