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DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DER KONSTRUKTEUR 4/2018

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

AUTOMATISIERUNGSTECHNIK ULTRASCHALL MACHT LEICHTBAUROBOTER SAFE PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Die Sensorik auf Ultraschallbasis findet ein weites Anwendungsfeld in der Automatisierungstechnik und jetzt auch in der Sicherheitstechnik. In der Anwendung an einem Leichtbauroboter für die Aggregatmontage ermöglicht sie die sichere und effiziente Mensch-Roboter-Kollaboration. Die effiziente und sichere Zusammenarbeit von Mensch und Roboter wird möglich durch die Entwicklung des fehlersicheren Ultraschall-Safety-Sensors von Mayser. Er ist laut Hersteller als einziger Ultraschallsensor weltweit nach ISO 13849-1:2015 Kategorie 3 PL d für den Personenschutz zugelassen. Nun wurde gemeinsam mit Thyssenkrupp System Engineering ein Leichtbauroboter mit dem sicheren Ultraschall ausgerüstet. Er schützt den Menschen in der Kollaboration mit dem Roboter zuverlässig vor dem Effektor. MENSCH-ROBOTER-KOLLABORATION Ein wichtiges Hilfsmittel für die automatischen bzw. halbautomatischen Prozesse in der Fließbandmontage sind seit etwa 40 Jahren neben der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) die Industrieroboter. Eine vollständige Automatisierung der Montage ist aber – auch heute noch – nicht immer sinnvoll oder möglich. Mayser und Thyssenkrupp System Engineering haben es sich daher zur Aufgabe gemacht, Lösungen für die Mensch-Roboter- Kollaboration zu entwickeln, bei denen die Stärken des Menschen und die Stärken des Roboters vereint werden. Mit Leichtbaurobotern ist es möglich, typische Handarbeitsplätze mit Robotik auszurüsten. Dabei muss auch die Kollaborationsfähigkeit der Peripherie, zum Beispiel des Effektors, den Ansprüchen einer sicheren Mensch-Roboter-Kollaboration genügen. Da in der Regel kein Einfluss auf die Werkzeuggeometrie und das Bauteil genommen werden kann, besteht ein Lösungsansatz darin, das Werkzeug mittels einer virtuellen Schutzhülle in Form eines Sensorfelds abzusichern. Dieser Weg wurde mit dem Ultraschall Safety von Mayser realisiert. DEZENTRAL ANGEORDNETE WANDLER Die Ultraschallsensorik erkennt sowohl Menschen als auch Objekte, berührungslos und unbeeinflusst von Schmutz, Fremdschall, Luftströmungen und Feuchtigkeit. Das besondere Merkmal des Ultraschallsystems von Mayser sind die sehr kleinen Ultraschallwandler, die flexibel und geometrisch unabhängig von der Elektronik positioniert und damit direkt auf dem Roboterarm oder Greifer platziert werden können. Die Sensoren messen in einem elliptischen Schallfeld und erfassen selbst kleinste Objekte. Zudem ermöglicht eine Teach- In-Funktion das Einlernen der kompletten Messumgebung als Standardumgebung. Dadurch reagiert das System nur auf Abweichungen vom Sollzustand. Die Wandler des Ultraschall Safety bauen jeweils ein Schallfeld um den Effektor auf, das in einen Warn- und einen Schutzbereich aufgeteilt ist. Die Messdistanz im Warnfeld beträgt maximal 250 cm. Dringt der Roboter in das Warnfeld ein, wird er antriebsschonend abgebremst. Wird eine Person im Schutzfeld detektiert, das eine maximale Messdistanz von 200 cm hat, stoppt der Roboter – eine Kollision mit der Person wird verhindert. Nähert sich der Endeffektor dem Werkstück, kehrt der Roboter zur sicheren Geschwindigkeit zurück und das Schutzfeld wird deaktiviert. Dies ermöglicht dem Roboter, bei einer drohenden Kollision mit einer Person rechtzeitig zu stoppen, ohne die zulässigen Kräfte und Drücke zu überschreiten. Bereits ein Wandler erfüllt durch die Schutzfelder die Kriterien für die Zulassung nach ISO 13849-1:2015 Kategorie 3 PL d für den Personenschutz. Der Leichtbauroboter für die Montage bei Thyssenkrupp wurde mit vier Wandlern ausgestattet, da dies die Geometrie des Effektors erforderte. Die Parametrisierung der Ultraschallsensoren erfolgt über ein grafisches Interface, das auf einem Rechner installiert werden kann. Der Anschluss des Ultraschall Safety erfolgt dabei über USB. www.mayser.com 68 DER KONSTRUKTEUR 4/2018

FELDBUSKNOTEN MIT DRAHTLOSER SLAVE-ANBINDUNG LIVE@ Für Anwendungen, bei denen Schweißzangen oder Greifer häufig gewechselt werden müssen oder die kinetisch schwierig sind, hat SMC drahtlose Slaves entwickelt. Mit den Feldbusknoten EX600-WEN können sich Rotationstische oder Roboterarme frei bewegen, ohne dass Kabelstränge stören. Auch Induktionsanwendungen zählen zu den wichtigsten Einsatzbereichen. In 0,25 s integrieren die Feldbusknoten beliebige Werkzeuge in übergeordnete Automationssysteme. Die Bluetooth-Frequenz stellt sicher, dass die Kommunikation frei von Störfrequenzen funktioniert, denn das 2,4 GHz-Band liegt fernab der typischen Frequenzen in der Antriebs-, Maschinen oder Schweißtechnik. Die Anbindung der Bussysteme an die Steuerung erfolgt kabelgebunden. Dabei werden Ethernet/IP oder Profinet unterstützt. Insgesamt bieten die Feldbussysteme bis zu 1280 Ein- und Ausgänge. Dazu ist Platz für die Steuerung von bis zu 127 Slaves. Die Wireless-Verbindung bleibt über 10 m stabil. www.smc.de MINIATURSENSOREN WIDERSTEHEN AGGRESSIVEN MEDIEN Die chemisch robusten Ultraschall-Miniatursensoren Unar und Urar 12 von Baumer haben eine hauchdünne Parylene-Beschichtung an der Sensorfront und ein Edelstahl-Vollmetallgehäuse. Damit eignen sie sich für den Einsatz in Umgebungen mit aggressiven Medien wie Dämpfen, und auch Reinigungsmittel können die Sensorfront nicht beschädigen. Sie sind als Näherungsschalter, Reflexionsschranken und als Distanzsensoren verfügbar. Eingesetzt werden können sie z. B. für die Füllstandsmessung von Farben und Lacken in der grafischen Industrie oder für die Füllstandsmessung in Drucktanks oder kompakten Laborbehältern im Pharma-Bereich. Mit kurzen Ansprechzeiten von weniger als 6 ms, einer schmalen Schallkeule und dem FDA-konformen Material sind sie auch für schnelle Applikationen wie z. B. die Anwesenheitserkennung von Flaschen in Abfüllern in der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie geeignet. Zudem lassen sie sich einfach und ohne Hilfsmittel montieren. Ganz groß, wenn’s eng wird: der neue RFD-4000 Präzise Winkelmessung auf engstem Raum: Der neue RFD-4000 ist die Sensorlösung, wo Platz knapp und Budgets klein sind. Unsere mehr als 65-jährige Erfahrung sorgt für starke Leistung bis ins Detail: • 7 mm flacher Sensor • hochwertige Ausführung • magnetisch, absolut • misst berührungslos • ein- und mehrkanalig • robust, IP69k • Messbereich bis 360° • einfache Montage • Kennlinien nach Wunsch Datenblatt-Download www.baumer.com SICHERHEITSSENSOREN ZUM SCHUTZ DES BEDIENPERSONALS Contrinex stellt neue Baureihen von Sicherheitssensoren der Kategorie 4 gemäß ISO 13849-1 vor. Zur Auswahl stehen Versionen mit Magnet- oder RFID-Codierung, die die Störsicherheit gewähren und die Gefahr missbräuchlicher Manipulation ausschließen. Die Sensoren erlauben es, auch bei Multisensorsystemen den Zustand von Schutztüren, Hauben oder Abdeckungen kontaktlos und sicher zu überwachen. In einem kompakten Gehäuse verfügen sie über Ecolab-Zulassung sowie Schutzart IP6K9K. Sie eignen sich für den Personenschutz und für hygienische Bereiche der Lebensmitteloder Pharmaindustrie. Die schlanken und robusten Lichtgitter der „Slim“-Baureihe für den Handschutz bei beengten Platzverhältnissen erhöhen mit einem Profil von 26 x 26 mm weiterhin die Arbeitsplatzergonomie im Umgang mit Förder-, Umformungsund Druckmaschinen, Montageautomaten und Pick-and-Place-Systemen. Spanfeste Induktivsensoren, optoelektronische Distanzsensoren und M18-Sensoren sowie RFID- Transponder und -Software werden zudem vorgestellt. www.contrinex.de www.novotechnik.de