Robotics Kongress 2018

7. Robotics Kongress 2018
Inhalt
02 Trendthema MRK
04 Sichere Greifer für
Cobots
06 Herausforderung
Validierung
07 Kollaborativ und
produktiv zugleich
08 Flexible Greifer für
All-Rounder
10 Leichte Integration
11 Roboter ohne Zaun
12 Simulieren geht über
probieren
18 Ultraschall schützt
20 Druckluft nein danke
22 Verleihung Robotics
Award 2017
24 Programm Robotics
Kongress 2018

Mehr als hundert Teilnehmer informierten
sich auf dem letzten Robotics
Kongress über die Trends in der
Robotertechnik.
Bild: Industrieanzeiger
Robotics Kongress beleuchtet die Mensch-Roboter-Kollaboration
Techniktrends aus
erster Hand
Kongress | Am 7. Februar 2018 findet die siebte Auflage
des Robotics Kongress in Hannover statt. Kernthema
der Veranstaltung ist die Zusammenarbeit zwischen
Mensch und Roboter. Prof. Sami Haddadin als
Keynote-Speaker schildert den Stand der Technik und
zeigt die Trends auf.
❧ Uwe Böttger
@
Infos
Als Direktor am Institut für Regelungstechnik der Leibniz
Universität Hannover und Professor für Robotik
und Systemintelligenz an die TU München hat er die
Mensch-Roboter-Kollaboration, kurz MRK, entscheidend
mit geprägt: Prof. Sami Haddadin war unser
Wunschkandidat für den einführenden Vortrag auf dem
kommenden Robotics Kongress, der am 7. Februar
2018 in Hannover stattfinden wird. Ort der siebten
Auflage der Veranstaltung ist die Robotation Academy
auf dem Messegelände.
Mit dem Thema MRK trifft der Kongress den Nerv
der Automatisierung, denn derzeit erobert eine neue Generation
von Robotern die Industrie. Die Modelle
schwingen nicht mehr die Schweißzangen hinter hohen
Schutzzäunen, sondern sind von Anfang an für die Zusammenarbeit
mit dem Menschen konzipiert und konstruiert.
Die Maschinen sind deswegen ungleich sicherer
als die industrielle Variante. Zudem sind sie leicht gebaut,
können fühlen und sind nachgiebig gegenüber
und Anmeldeformulare zum Robotics
Kongress 2018 finden Sie unter https://indus
trieanzeiger.industrie.de/robotics-kongress/
ihrer Umgebung. So befindet sich der Werker immer auf
der sicheren Seite und ist stets wirksam vor Verletzungen
geschützt. MRK ist der Trend in der Robotik
schlechthin und deswegen auch das Kernthema des
kommenden Robotics Kongress.
Wenn es um die Zusammenarbeit zwischen Mensch
und Roboter geht, kommt man an Prof. Haddadin nicht
vorbei. Zusammen mit Simon Haddadin, Geschäftsführer
der Franka Emika GmbH mit Sitz in München und
Sven Parusel, der in dem Unternehmen als „Chief Engineer“
arbeitet, wurde ihm kürzlich von Bundespräsident
Frank-Walter Steinmeier der Deutsche Zukunftspreis
2017 verliehen. Das Siegerteam, das zuvor am Institut
für Robotik und Mechatronik des Deutschen Zentrums
für Luft- und Raumfahrt (DLR) geforscht hat, entwickelte
einen sensiblen und intuitiv bedienbaren Roboter als
Basis für neue Anwendungen in der Automatisierung.
Das System ist digital vernetzbar und ermöglicht eine sichere
Kooperation von Mensch und Maschine. Dazu haben
die Forscher den Roboter mit neuen Merkmalen
ausgestattet. So ist die Maschine modular aufgebaut und
besteht aus ultraleichten Komponenten. Alle Gelenke
sind mit Sensoren ausgestattet. Der Roboter führt seine
Bewegungen so aus, wie es auch ein Mensch tun würde.
Dadurch lassen sich seine Bahnen leichter einschätzen.
Prof. Sami Haddadin wird in seinem Vortrag aufzeigen,
dass die Einsatzmöglichkeiten der neuen Technik
weit über die industrielle Produktion hinausgehen. So
könnten künftig feinfühlige Serviceroboter die chronisch
überlasteten Pflegekräfte unterstützen. In einem
Projekt mit der Stadt Garmisch-Partenkirchen wird so
ein Einsatz derzeit geplant. Die Modelle bieten sich aber
auch für die Ausbildung junger Menschen in der Robotertechnik
an. Automaten von Franka Emika kommen
bereits im Unterricht an niedersächsischen Schulen und
Berufsschulen zum Einsatz.
Am 7. Februar liefern neben Prof. Sami Haddadin
noch weitere hochkarätige Referenten Antworten auf
die Fragen, die uns allen auf den Nägeln brennen: Wie
sicher ist die neue Robotergeneration wirklich? Reicht
es aus, wenn ein Roboter bei Kontakt mit dem Menschen
stoppt? Oder ist es dann bereits zu spät, je nach
Anwendung? Kann ein produktiver Roboter auch sicher
2 Sonderdruck Industrieanzeiger

obotics kongress
sein? Oder schließen sich Produktivität und Sicherheit
am Ende aus?
Zu den Vortragenden gehören traditionell auch die
Gewinner des letzten Robotics Award. Der Preis für angewandte
Robotiklösungen ist untrennbar mit dem Robotics
Kongress verbunden und wurde am zweiten Tag
der letzten Hannover Messe vergeben.
Auf dem ersten Platz landete in diesem Jahr die Flexstructures
GmbH. Mit einer komplexen Software-Lösung
zeigen die Spezialisten aus Kaiserlautern die Möglichkeiten
moderner Simulationstechniken im industriellen
Umfeld auf. Dabei geht es primär um die Roboteroptimierung
bei den Automobilherstellern, die sich
durch eine flexible und schnelle Ausgestaltung von Roboterzellen
einen Marktvorteil verschaffen können. Die
eingereichte Lösung überprüft tausende möglicher
Kombinationen von Roboterpfaden und garantiert,
dass sich alle Komponenten kollisionsfrei bewegen. Ein
erstes Ergebnis liegt bereits nach einer Stunde vor und
kann danach schrittweise verfeinert werden.
Mit einem Ultraschallsensor für den Personenschutz
im Roboterumfeld konnte die Mayser GmbH & Co.
KG überzeugen. Die Sicherheitsexperten aus Ulm hinterließen
einen nachhaltigen Eindruck bei der Jury und
landeten auf Platz zwei. Das Modell ist baumustergeprüft
und für den Personenschutz zugelassen. Die Ultraschallsensoren
besitzen ein elliptisches Schallfeld mit
einer sicheren Messdistanz bis maximal 200 cm und
einem Warnfeld bis zu 250 cm. Das Produkt kann zum
Beispiel an Arbeitsplätzen mit kollaborierenden Robotern
zur Werkzeugabsicherung eingesetzt werden.
Auf dem dritten Platz schließlich landete die Eta|opt
GmbH. Der Maschinenbauer aus Kassel konnte mit einem
druckluftlosen Vakuumerzeuger für Handhabungsaufgaben
in der Robotik die Gunst der Jury gewinnen.
Kein Wunder, denn die Erzeugung von Druckluft nimmt
in der Industrie rund 20 % der Energiekosten ein. Das
Die Mensch-Roboter-Kollaboration ist das zentrale
Thema auf dem Robotics Kongress 2018 in Hannover.
Bild: Kuka
Prinzip der eingereichten Lösung ist einfach: Eine Kolbenstange,
die an einen Balg angebunden ist, wird von
einem elektromechanischen Linearantrieb bewegt. Der
Balg ist dabei über einen Schlauch mit einem handelsüblichen
Sauger für Vakuum-Anwendungen verbunden.
Durch Auf- und Abwärtsbewegung kann das Volumen
des Balges vergrößert oder verkleinert werden. Damit
lässt sich ein Vakuum bis hin zum Sauger erzeugen.
Der Robotics Kongress ist inzwischen eine etablierte
Veranstaltung in der Branche. Die Karten sind begrenzt
und erfahrungsgemäß schnell vergriffen. Deswegen am
besten gleich online anmelden unter https://industriean
zeiger.industrie.de/robotics-kongress/. Hier sind alle Daten
zum Event inklusive einer vorläufigen Agenda.
Doch was wäre der Robotics Kongress ohne seine
Sponsoren? Die Antwort ist denkbar einfach: Es würde
ihn nicht geben. Auch in diesem Jahr wird die Veranstaltung
wieder von einigen Firmen aus dem Robotik-Umfeld
unterstützt. Auf den folgenden Seiten finden Sie die
Advertorials, mit denen die Sponsoren sich und ihre
Themen vorstellen.
•
Robotics Award 2018
Wettbewerb | Der Preis für angewandte
Robotiklösungen
geht in die achte Runde. Einmal
mehr suchen wir, die Deutsche
Messe AG zusammen mit dem
Industrieanzeiger und der Robotation
Academy, spannende
Robotiklösungen, die einen
Beitrag im Bereich der industriellen
Automatisierung leisten.
Eingereicht werden können
Produkte, Projekte und technische Innovationen, aber auch mobile
Roboter und autonome Systeme. Zur Teilnahme zugelassen sind
Unternehmen aus dem In- und Ausland. Es spielt keine Rolle, ob Sie
Aussteller auf der Hannover Messe sind oder nicht. Nach einer Vorauswahl
durch ein wissenschaftliches Expertenteam werden die
Preisträger von einer unabhängigen Jury ermittelt.
Machen Sie mit, es lohnt sich. Die Lösungen, die es unter die Top
Ten schaffen, werden mit einer umfangreichen Berichterstattung im
Industrieanzeiger berücksichtigt. Außerdem werden die ersten drei
Plätze prämiert und sind dotiert mit diversen Kommunikationsleistungen.
Dem Sieger winkt eine mehrseitige Reportage, welche die
eingereichte Lösung in einem praktischen Umfeld beschreibt. Die
Verleihung der Preise für die Plätze 1 bis 3 erfolgt im Rahmen einer
Pressekonferenz auf der Hannover Messe 2018. Weitere Informationen
finden Sie unter http://hier.pro/SicYW
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Handhabung in der Mensch-Roboter-Kollaboration
Sichere Greifer für
Cobots
SCHUNK Co-act Greifer sind speziell für kollaborierende
Anwendungen konzipiert. Sie gelten
als Schlüsselkomponenten für eine sichere
Zusammenarbeit von Mensch und Roboter.
Die Befreiung der Roboter aus ihren Käfigen ist in
vollem Gange. In wenigen Jahren schon, so die Ansicht
vieler Handhabungsspezialisten, wird die unmittelbare
Kollaboration des Menschen mit dem Roboter ein
fester Bestandteil der Produktionsautomatisierung sein.
Mit Hochdruck arbeitet der Kompetenzführer für
Greifsysteme und Spanntechnik SCHUNK daher an der
Zähmung des Greifers für kollaborierende Szenarien.
Vor allem dort, wo eine Vollautomatisierung wirtschaftlich
nur schwer umsetzbar ist, wird es nach
Ansicht von SCHUNK künftig üblich sein, Teilprozesse
herauszulösen und sie zwischen Mensch und Roboter
aufzuteilen. Dies betrifft insbesondere Anwendungen
bei denen die Stückzahl für vollautomatisierte Lösungen
zu gering und für manuelle Tätigkeit zu groß ist beziehungsweise
umgekehrt die Teilevarianz für eine
manuelle Tätigkeit zu gering und für eine vollautomatisierte
Lösung zu groß.
Bild oben: Der
zertifizierte SCHUNK
Co-act Greifer EGP-C
ermöglicht kollaborierende
Szenarien in der
Kleinteilemontage.
Bild: SCHUNK
Bild rechts: Das
Spitzenmodell SCHUNK
Co-act Greifer JL1 ist als
Technologieträger mit
zahlreichen Features
ausgestattet.
Bild: SCHUNK
Kollaboration bringt viele Vorteile
Kollaborierende Anwendungen steigern die Produktivität,
ermöglichen eine hohe Flexibilität und entlasten die
Mitarbeiter von bislang nicht automatisierbaren oder
ergonomisch ungünstigen manuellen Arbeitsschritten.
Zudem senken sie die Gefahr von Verletzungen und sie
sichern bei reproduzierbaren Prozessen eine konstante
Qualität unabhängig von der Tagesform des Bedieners.
Bei der schutzzaunlosen Zusammenarbeit zwischen
Mensch und Roboter lassen sich die vier Arten der
Mensch-Roboter-Kollaboration unterscheiden:
Handführung, sicherer Halt, Geschwindigkeits- und
Abstandsüberwachung sowie Leistungs- und Kraftbegrenzung.
Hieraus ergeben sich unterschiedliche
Anforderungen und Lösungsansätze, die sich in
kooperative oder kollaborierende Aspekte unterscheiden
lassen. Passend zu den jeweiligen Zielsetzungen der
Anwender gibt es zahlreiche Umsetzungsmöglichkeiten,
um möglichst effiziente Lösungen zu realisieren.
Greifer mit DGUV-Siegel
Angelehnt an die zugrundeliegenden Normen und
Richtlinien hat SCHUNK drei zentrale Prinzipien für
kollaborierende Greifer definiert: Erstens, ein Greifer
verletzt nie beim Greifen. Zweitens, ein Greifer erkennt
immer den Kontakt des Menschen und drittens, ein
Greifer verliert nie das Werkstück. Hierfür nutzt das
innovative Familienunternehmen je nach Anwendung
ein Zusammenspiel unterschiedlicher Technologien und
Komponenten: In der Basisversion, bei den sogenannten
inhärenten sicheren Greifern, zählt dazu eine
Greifkraftbegrenzung, die in einer Gefahrensituation
aktiviert wird und die Greifkraft auf 140 N limitiert.
Zusätzlich minimiert ein MRK-gerechtes Design mit
abgerundeten Ecken und Kanten das Verletzungsrisiko.
Der SCHUNK Co-act Greifer EGP-C ist der erste
inhärent sichere Industriegreifer, der von der Deutschen
4 Sonderdruck Industrieanzeiger

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Auch die SCHUNK SVH
5-Fingerhand ist für den
kollaborierenden Betrieb
zertifiziert.
Bild: SCHUNK
Gesetzlichen Unfallversicherung DGUV für den
kollaborierenden Betrieb zertifiziert und zugelassen ist.
Das Zertifikat vereinfacht die Sicherheitsbetrachtung
bei kollaborierenden Anwendungen und verkürzt den
Zeitaufwand. Der kompakte, mit einer Kollisionsschutzhülle
umhauste 2-Finger-Parallelgreifer deckt ein
breites Einsatzspektrum ab – von der Kleinteilemontage
in der Elektronik- und Konsumgüterindustrie bis
zu Montageanwendungen im Automotive-Sektor. Er
erfüllt die Anforderungen der ISO/TS 15066 und ist so
konstruiert, dass er einen Menschen nicht verletzten
kann. Eine sichere Strombegrenzung gewährleistet,
dass die Anforderungen für kollaborierende Anwendungen
zuverlässig erfüllt werden. Der Greifer lässt
sich denkbar einfach über digitale I/O ansteuern. Dank
einer Betriebsspannung von 24V DC eignet er sich
unter anderem auch für den mobilen Einsatz. Er wird
als komplett vormontierte Einheit mit jeweils passender
Schnittstelle für die Cobots von KUKA, Fanuc oder
Universal Robots geliefert. Schnittstellen für Roboter
anderer Hersteller sind auf Anfrage möglich. Darüber
hinaus sind Programmierbausteine für alle gängigen
Cobots vorgesehen, die den Inbetriebnahmeaufwand
weiter reduzieren werden. Um die Kollaboration mit
dem Bediener möglichst flüssig und intuitiv zu gestalten,
ist der Co-act EGP-C mit einer LED-Beleuchtung
in Ampelfarben ausgestattet, über die der Anwender
den jeweiligen Zustand des Moduls signalisieren kann.
Sensorische Aura
Was künftig in der Spitze möglich sein wird, zeigt
SCHUNK exemplarisch mit dem Technologieträger
SCHUNK Co-act Greifer JL1. Für seinen hohen
Innovationsgrad wurde der Greifer für den kollaborierenden
Betrieb im April 2017 mit dem begehrten
Hermes Award ausgezeichnet. Mithilfe einer sensorischen
Aura sowie einer künstlichen Intelligenz, die
vollständig in den Greifer integriert wurde, ist der
Co-act Greifer JL1 in der Lage, permanent Informationen
über das gegriffene Bauteil sowie über das Umfeld zu
erfassen, diese zu verarbeiten und situationsabhängig
adäquate Reaktionen auszuführen. Hierfür ist der
Greifer mit einer innovativen Kinematik ausgestattet,
die sowohl einen Parallel- als auch einen Winkelgriff
ermöglicht. So können flexibel unterschiedlichste Teile
im Wechsel gehandhabt werden. Dabei überwachen
taktile Sensoren in den Fingern, dass die Teile zuverlässig
gegriffen sind und sensible Teile nicht beschädigt
werden. Mithilfe eigens entwickelter Greifstrategien
stimmt der feinfühlige Greifer sein Verhalten in
Echtzeit darauf ab, ob das vorgesehene Bauteil oder
womöglich eine menschliche Hand gegriffen wird. Ein
Touch-Screen sowie integrierte LED-Panel ermöglichen
die Kommunikation und die intuitive Interaktion mit
dem Menschen. Über OPC UA Schnittstellen ist der
Greifer darüber hinaus in der Lage, mit dem Roboter
sowie mit der übergeordneten Anlagensteuerung zu
kommunizieren. Mehr Infos unter www.schunk.com.
SCHUNK GmbH & Co. KG
Spann- und Greiftechnik
D-74348 Lauffen/Neckar
Bahnhofstraße 106 –134
Telefon 07133 103-0
Fax 07133 103-2399
E-Mail: info@de.schunk.com
www.schunk.com
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Auf dem Weg zur sicheren Mensch-Roboter-Kollaboration
Herausforderung
Validierung
Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK)
spielt das Thema Sicherheit eine zentrale Rolle.
In der Praxis erfordert jede Applikation eine
eigene sicherheitstechnische Betrachtung.
zum Hersteller der Maschine und ist für die CE-Kennzeichnung
inklusive sicherheitstechnischer Überprüfung
verantwortlich.
Letztlich muss zwingend durch ein Messverfahren
ermittelt werden, ob die möglichen Kollisionen sicherheitstechnisch
unbedenklich sind. In der Technischen
Spezifikation ISO/TS15066 wird ein Körpermodell mit
29 spezifischen, in zwölf Körper regionen eingeteilte
Köperbereiche aufgeführt. Das Körperzonenmodell
macht zu jedem Körperteil (z.B. am Kopf, an der
Hand, am Arm oder am Bein) eine Angabe zu den
jeweiligen Belastungsgrenzwerten mit Blick auf Kraft
und Druck. Bleibt die Anwendung während einer
Begegnung zwischen Mensch und Roboter innerhalb
dieser Grenzen, so ist sie normenkonform.
Pilz unterstützt bei der Umsetzung von sicheren MRK-
Applikationen mit einem auf die einzelnen Lebensphasen
eines Roboter-Systems abgestimmten Dienstleistungsportfolio.
Speziell für die Validierung gemäß
ISO/TS 15066 bietet Pilz ein komplettes Mess-Set an.
Das Set beinhaltet neben dem Messgerät mit Folien
und Scanner auch verschiedene Federn, mit denen
die verschiedenen Körperbereiche simuliert werden
können. Pilz bietet das Set auf Mietbasis an, indem
auch Schulung, Wartung, Kalibrierung und regelmäßig
Updates enthalten sind. Das Messgerät trägt damit
zu höherer Produktivität von MRK-Applikationen
durch exakte Messung bei.
Eine zentrale Rolle
für die Validierung von
MRK spielt das neue
Kollisionsmessgerät
PROBms von Pilz.
Die Kollisionsmessung
ist Bestandteil des
kompletten MRK-
Dienstleistungsangebots
von Pilz.
Je enger Mensch und Roboter zusammenarbeiten,
desto größer die Synergien und Produktionsvorteile.
Doch wenn sich Mensch und Roboter einen Arbeitsraum
teilen, greifen klassische Schutzprinzipien wie
Schutzgitter oder Sicherheitsabstände nicht mehr.
Wie also lässt sich dann die Sicherheit garantieren?
MRK erfordern Schutzmaßnahmen, damit während
des kollaborierenden Betriebs die Sicherheit des
Menschen jederzeit sichergestellt ist. Dafür sind
in der ISO/TS15066 vier Kollaborationsarten als
Schutzprinzipien genauer beschrieben.
Letztlich ist die sichere MRK-Applikation das Ergebnis
des Zusammenspiels normativer Rahmenbedingungen,
einer darauf aufbauenden komplexen Risikobeurteilung,
der Auswahl eines Roboters mit den entsprechenden
Sicherheitsfunktionen, der Auswahl der passenden,
zusätzlichen Sicherheitskomponenten und schließlich
der Validierung.
Für Robotersysteme, wie für alle anderen Maschinen
im Sinne der Maschinenrichtlinie, ist ein Konformitätsbewertungsverfahren
Schritt für Schritt zu durchlaufen.
Zu beachten ist, dass der Roboter normativ an sich
nur eine unvollständige Maschine darstellt; erst durch
Greifer bzw. das für die jeweilige Applikation notwendige
Werkzeug erhält der Roboter einen bestimmten
Zweck und muss als vollständige Maschine betrachtet
werden. Der Integrator oder Anwender wird damit
Pilz GmbH & Co. KG
Felix-Wankel-Straße 2
73760 Ostfildern
Deutschland
Telefon: +49 711 3409-0
E-Mail: info@pilz.de
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Stäubli präsentiert hochproduktive MRK-Lösungen
Kollaborativ und
produktiv zugleich
Mit den schnellen Sechsachsern der TX2-Baureihe
tritt Stäubli den Beweis an, dass sich auch
Standardroboter für die Mensch-Roboter-Kollaboration
qualifizieren lassen.
TX2touch: die schnellsten Safe Robots am Markt
Dass das Entwicklungsziel, die weltweit schnellsten
Safe Robots zu bauen, erreicht ist, belegte Stäubli
bereits bei der Präsentation der Sechsachser. Die neue
TX2touch-Baureihe ist speziell für die anspruchsvollsten
Stufen der Mensch-Roboter-Kooperation entwickelt,
beherrscht also auch die direkte Zusammenarbeit, bei
der sich Mensch und Maschine einen Arbeitsraum
teilen und unmittelbar in Kontakt zueinander treten.
Um den hohen sicherheitstechnischen Anforderungen
zu genügen, verfügen die neuen Safe Robots über ein
komplexes Safetypaket. Dabei sind die TX2touch-
Modelle sofort an ihrer Safety-Skin zu erkennen. Diese
berührungsempfindliche Oberfläche, die den Roboter
wie eine Haut überzieht, sorgt für das sofortige Abstoppen
der Fahrt bei direktem Kontakt zum Menschen.
Der Mitarbeiter kann den Roboter so auch durch bloßes
Antippen jederzeit stoppen.
Auch das mobile Robotersystem HelMo, welches standardmäßig
mit einem TX2-90L ausgestattet ist, kann
optional um eine Safety-Skin erweitert werden. Dank
einer fahrbaren Plattform kann das Robotersystem
autonom fahren und navigieren, wobei es sein Umfeld
permanent über drei integrierte Laserscanner überwacht.
HelMo kann entweder Aufgaben vollautomatisiert
in High Speed erledigen oder bei Bedarf dem
Menschen kollaborierend zur Seite stehen.
In der TX2-Baureihe gibt
es nun auch TX2touch-
Modelle für die direkte
Mensch-Roboter-
Kollaboration.
Sonderlösungen stehen nicht hoch im Kurs bei Stäubli.
Die Philosophie ist eine andere: Man nehme einen
Standardroboter – möglichst den leistungsfähigsten am
Weltmarkt – und qualifiziere diesen mit geringen
Modifikationen für alle denkbaren Einsätze. Dass dieses
Konzept aufgeht, demonstriert der Hersteller mit dem
größten Angebot an branchenspezifischen Robotiklösungen
seit vielen Jahren: Die TX2-Baureihe gibt es
in unzähligen Varianten, darunter Reinraum- und
Stericleanausführungen, Feuchtraum- und Lebensmittelversionen
und jetzt als TX2touch-Modelle für die
direkte Mensch-Roboter-Kollaboration.
Ein weiteres Highlight der TX2-Baureihe ist die Sicherheitssteuerung
CS9, die mit jeder Menge Safety-Features
aufwaret, die sich über spezielle Funktionen wie Safe
Speed, Safe Stop und Safe Zone/Safe Tool für jede
Applikation speziell konfigurieren lassen. Ein integriertes
Safetyboard überwacht dabei sämtliche Bewegungen
des Roboters in Echtzeit. Jede Roboterachse verfügt über
einen eigenen digitalen Sicherheitsencoder. Alle Sicherheitsfunktionen
sind zertifiziert und erfüllen die strengen
Anforderungen der Sicherheitskategorie SIL3-/PLe.
Warum man ganz bewusst auf die Entwicklung eines
speziellen Assistenzroboters verzichtete, bringt Stäubli
Robotics Chef Gerald Vogt auf den Punkt: „Reine
Assistenzroboter unterliegen deutlichen Einschränkungen
hinsichtlich Traglast, Dynamik, Reichweite oder
Präzision. Genau das wollten wir nicht. Wir wollten
unsere TX2-Standardroboter für die direkte Zusammenarbeit
mit Menschen qualifizieren, dabei aber deren
volles Leistungspotenzial für Arbeiten ohne MRK-
Bezug erhalten.“
Stäubli Robotics (Deutschland)
Sonja Koban
Head of Marketing
Telefon 0921 8833-212
Fax 0921 8833-444
s.koban@staubli.com
www.staubli.com
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Am Ende des Arms entscheidet sich die Funktionalität des Cobots
Flexible Greifer für
All-Rounder
Der neueste Kenos Vakuum-Greifer von PIAB
steigert die Flexibilität von Cobots und erhöht
das Einsatzspektrum – ganz ohne Umrüstzeiten.
Dienste leisten, ist die Entwicklung von Werkzeugen
für die Aufnahme einer großen Vielfalt von Teilen mit
unterschiedlichen Konturen ein wesentlicher Faktor für
den flexiblen Einsatz von Cobots. Denn dies erlaubt
sie je nach Bedarf an unterschiedlichen Stellen einzusetzen
und damit die Kapazität des Cobots optimal zu nutzen
– also einen möglichst schnellen Return on Invest zu
erzielen.
Mit dem neuen kompakten Kenos Vakuumgreifer der
KCS-Serie hat PIAB genau diese Anforderungen berücksichtigt.
Herausgekommen ist dabei ein Vakuum-
Greifsystem, dass viele verschiedene Formen aufnehmen
kann. Unterschiedliche Greifertypen können
außerdem über ein Schnellwechselsystem einfach und
effizient ausgetauscht werden.
Das System besteht aus einer separaten Pumpeneinheit,
in der eine modulare Vakuumerzeugung auf kleinstem
Raum integriert ist und einer Greifereinheit. Beide
werden durch das werkzeuglose Schnellwechselsystem
mit einander verbunden. Die gesamte Einheit kann mit
einem entsprechenden Adapter an alle gängigen
Cobotmodelle angebracht werden.
Der Hauptgreifer besteht an seiner Unterseite aus
einem technischen Schaum, der sich den unterschiedlichsten
Konturen anpassen kann und so besonders
flexibel verschiedenste Teile aufnehmen kann. Damit
entfällt in vielen Fällen die Notwendigkeit der
genauen Erkennung eines Werkstücks ebenso wie die
Erfassung der Greifflächen. Entsprechend ist in
vielen Anwendungsfällen ein Wechsel des Greifers
bei Änderung der aufzunehmen den Teile nicht
notwendig. Der Cobot ist also für unterschiedliche
Prozesse unmittelbar einsatzbereit. Damit wird
neben der größtmöglichen Flexibilität im Einsatzbereich
eine Zeit- und Kostenersparnis durch geringere
Stillstands- und Umrüstzeiten erreicht. Dies unterstützt
die wirtschaftliche Fertigung immer kleiner
werdender Losgrößen gerade in Märkten mit einer
hohen Nachfrage an individualisierten Produkten. Für
die Handhabung von Lebensmitteln kann der Greifer
mit einem speziellen FDA-zugelassenem technischem
Schaum ausgerüstet werden.
Bild oben: Der technische
Schaum des Kenos
Vakuumgreifers von PIAB
kann die verschiedensten
Produkte aufnehmen
Bild unten: piGRIP ®
konfigurierbare Saugnäpfe
mit Höhenanpassung und
Lippen in unterschiedlichen
Materialien
Damit Cobots sich durchsetzen müssen sie vielfältig
einsetzbar und einfach zu handhaben sein. Eine wesentliche
Rolle spielen die End-of-Arm-Tools, also das
Werkzeug mit dem der Cobot ein Teil aufnimmt. Gerade
beim Anreichen von Teilen für die Verarbeitung durch
den Menschen ist das Werkzeug am Ende des Cobot-
Arms entscheidend. Die Flexibilität des Werkzeugs
bestimmt die Einsatzbreite. Während spezifische Werkzeuge
die Aufnahme eines bestimmten Teils ermöglichen
und so in einem definierten Prozess hervorragende
Für besondere Anwendungen, wie die Handhabung
von Kunststoffbeutel für Konzentrate oder Granulate
hat PIAB eine weitere Greifereinheit entwickelt, die
sich über das Schnellwechselsystem zügig austauschen
lässt.
Beide Greifereinheiten zeichnen sich durch ihr kantenloses
Design aus. Durch die abgerundeten Seiten und
die Oberfläche aus technischem Schaum wurden
mögliche Verletzungsgefahren weitestgehend eliminiert.
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Dies macht die Greifereinheiten besonders sicher im
Einsatz an Cobots, die frei mit dem Menschen kooperieren
und erhöht somit die Akzeptanz durch die
Mitarbeiter.
Die Pumpeneinheit ist mit PIABs leistungsstarker
COAX ® Vakuumtechnologie ausgestattet. Die leichte
piCHIP Einheit ist eine kleine, für die Integration
optimierte Vakuumpumpe. Mit ihrem beinahe lautlosen
Betrieb eignet sich die piCHIP Einheit perfekt für den
Betrieb in Räumen direkt beim Mitarbeiter. Da
COAX ® Ejektoren bis zu zwei Mal so schnell sind wie
andere Ejektoren und drei Mal mehr Durchfluss liefern
als ein konventioneller Ejektor mit identischem Luftverbrauch,
kann die piCHIP Einheit auch bei geringem
oder schwankendem Versorgungsdruck eine hohe
Leistung erbringen. Unabhängige Vergleichstest am
Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und
Umformtechnik IWU in Dresden haben gezeigt, dass
die PIAB Ejektoren einen deutlich geringeren Druckluftbedarf
bei gleicher Leistung gegenüber Ejektoren
anderer Hersteller haben. Dadurch sind sie besonders
energieeffizient. Dementsprechend senkt ihr Einsatz
die Kosten für die Bereitstellung von Druckluft und damit
die Produktionskosten insgesamt. Dies ist ein
wichtiger Faktor in immer wettbewerbsintensiveren
Industrien, gerade da die Handhabung und Anreichung
eines Produkts an sich kein wertschöpfender Faktor in
der Produktion ist.
Neben den Vakuumgreifern stehen dem Kunden ein
umfassendes Sortiment an Saugnäpfen zur Verfügung
für nahezu jedes Anwendungsgebiet – von öligen
Blechen über warme Formspritzteile bis unverpackten
Lebensmitteln. Eine Besonderheit sind dabei die piGRIP ®
konfigurierbaren Saugnäpfe, die auf die meisten
Maschinen passen und für die Handhabung von fast
allen Materialien optimiert werden können. Die
verschiedenen Lippentypen des piGRIP ® , die für
unterschiedliche Produkte optimiert wurden, gewährleisten
immer die richtige Härte/Weichheit. So wird
eine optimale Abdichtung mit jedem Material ermöglicht.
In Kombination mit standfesten Bälgen ist der
piGRIP ® stabil genug, um schnellere Beschleunigungen
und mehr Hochgeschwindigkeitshübe auszuhalten als
herkömmliche Saugnäpfe. In Kombination mit einem
entsprechenden Verbindungsstück lässt sich der
piGRIP ® einfach in den beschriebenen Vakuumgreifer
integrieren und für Cobots nutzen.
Im Testlabor an PIABs Hauptsitz bei Stockholm in
Schweden stehen sowohl ein Cobot als auch ein
Industrieroboter zur optimalen Entwicklung, Anpassung
und Test der Vakuumgreifer, sowie PIABs Saugnapfsortiment
und die neuen Greifertechnologien für die
praxisnahe Entwicklung zur Verfügung.
PIAB Vakuum GmbH
35510 Butzbach, Deutschland
Otto-Hahn-Straße 14
Tel. 06033 7960-0
Fax 06033 7960-1 99
Info-germany@piab.com
www.piab.com
Kenos Vakuumgreifer
sind auch an
industriellen Robotern
vielfältig einsetzbar
Sonderdruck Industrieanzeiger 9

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Universal Robots+ bietet innovative Plug&Play Applikationen
Integration leicht
gemacht mit UR+
Vielfältige Anwendungen schaffen einen hohen
Bedarf an Zubehör für Cobots. Mit UR+ werden
Peripherie-Produkte als einfach zu integrierende
Plug&Play-Lösungen angeboten.
werden können. UR+ bietet Endnutzern und Systemintegratoren
diese Produkte passgenau für den Einsatz
mit UR-Robotern optimiert an und ist somit zentraler
Bestandteil der „Do it yourself“-Strategie.
Das Ökosystem deckt angefangen bei Endeffektoren
über verschiedenste Zubehörteile bis hin zu Software-
Add-ons die komplette Spanne an Anforderungen an
die Roboterperipherie ab. Diese Produktvielfalt stellt
einen großen Mehrwert für Integratoren und Anwender
im Bereich kollaborativer Automatisierung dar. Sie
alle können sich ihre komplette, einfach integrierbare
Automatisierungslösung in einem Online-Showroom
zusammenstellen. Für Anwender bedeutet das eine
deutlich verkürzte Integrationszeit und geringere Kosten,
denn die Komponenten sind sofort betriebsbereit.
UR+ kann aber auch als Inspirationsquelle dienen,
denn viele Endnutzer sind sich noch nicht über alle
Möglichkeiten der kollaborativen Automatisierungsmöglichkeiten
bewusst.
Einfach zu integrierende
Plug&Play-Lösungen
durch zertifizierte
Peripherie-Produkte,
erhältlich im
UR+ Showroom
Kollaborierende Roboter haben in den vergangenen
Jahren einen regelrechten Siegeszug hingelegt. Ein
Grund hierfür ist ihre Flexibilität: So werden sie
heute über verschiedenste Branchen hinweg eingesetzt,
die jeweils ihre ganz individuellen Anforderungen
an die sogenannten Cobots stellen. Durch die unterschiedlichen
Anwendungsmöglichkeiten ist auch
ein großer Markt für Zubehör rund um die in der
Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) zum Einsatz
kommenden Leichtbauroboter herum entstanden.
Denn erst ergänzt um das passende Zubehör wird
ein kollaborierender Roboterarm eine auf individuelle
Produktionsaufgaben oder Kundenbedürfnisse zugeschnittenen
Komplettlösung.
Universal Robots stellt einige grundlegende Anforderungen
an alle Entwicklerunternehmen, damit die Qualität
und Kompatibilität neuer Hard- oder Softwarelösungen
für UR+ garantiert werden kann: Um für das Entwicklerprogramm
zugelassen zu werden, müssen die
Teilnehmer beispielsweise einen Support Service mit
einer Reaktionszeit von maximal 24 Stunden an
Werktagen vorweisen. Bevor ein Produkt schließlich
im Showroom präsentiert wird, durchläuft es umfassende
Funktionstests, in denen die einfache Plug&Play-
Implementation und Bedienbarkeit geprüft werden.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, ein neues
Produkt zusätzlich zertifizieren zu lassen. Hierzu muss
nachgewiesen werden, dass es sich bereits erfolgreich
im Einsatz befindet.
Mittels UR+ gibt Universal Robots somit seinen Kunden
einen Werkzeugkoffer an die Hand, in dem sie alles
finden, um die für ihre Anforderungen geeignetste
Roboterapplikation zusammenzustellen. Dadurch ist
eine einfache und schnelle Integration gewährleistet.
Mit Universal Robots+ (UR+) hat der dänische Hersteller
Universal Robots ein eigenes, zentrales Ökosystem
geschaffen, über das alle Peripherie-Produkte
für die kollaborierenden Roboterarme UR3, UR5
und UR10 als einfach zu integrierende Plug&Play-
Lösungen entwickelt und zur Verfügung gestellt
Universal Robots (Germany) GmbH
Baierbrunner Str. 15
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10 Sonderdruck Industrieanzeiger

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Sichere und produktive Abstands- und Geschwindigkeitsüberwachung
Roboter ohne Zaun
sicher betreiben
Roboter ohne Zaun sicher zu betreiben ist eine
große Herausforderung, insbesondere im Hinblick
auf die Einhaltung von Mindest abständen. SICK
bietet vollumfängliche Komplett lösungen, die
kooperative Roboteranwendungen sicher und
produktiv machen.
Typische Arbeitsstation
mit Roboter ohne Zaun,
positioniert an einem
stark frequentierten
Durchgang
Egal ob der Roboter zum Bestücken einer Maschine
oder zum Stapeln von Kartons auf einer Palette bei der
Endverpackung eingesetzt wird – das Ziel ist, die
Roboteranwendung mit möglichst wenig Platzbedarf,
geringen Umbaumaßnahmen und minimalem Integrationsaufwand
zu realisieren. Außerdem soll die Bewegungsfreiheit
der Mitarbeiter möglichst wenig
eingeschränkt werden, z. B. durch Anlagen ohne Zaun.
Derartige Installationen können jedoch schnell zu
höheren Kosten und Produktivitätsverlusten führen.
Die EN ISO 13855 definiert den erforderlichen
Mindestabstand, der sich aus der Annäherungsgeschwindigkeit
des Menschen und der Stoppzeit der
gefährlichen Bewegung bestimmt, aber auch einen
Zuschlag für die Detektionsfähigkeit der Schutzeinrichtung
berücksichtigt. Vereinfacht verbirgt sich darunter
im Falle eines Flächenscanners zur Zugangsabsicherung
die Armlänge und Beugung des Rumpfes. So können
sich bei Stoppzeiten von ca. fünf hundert Millisekunden
schnell mal zwei Meter für den Mindestabstand
ergeben. Dieser Platzbedarf ist sehr teuer. Zum anderen
kann durch die Positionierung des Roboters in stark
frequentierten Bereichen oder Gängen die Stillstandszeit
zunehmen. Wenn vorbeigehende Personen jedes
Mal einen Stopp auslösen, sinkt die Produktivität.
SICK bietet verschiedene Möglichkeiten diesen
Platzbedarf zu verringern und die Applikation insgesamt
effizienter zu machen.
Der Einsatz eines horizontal wirkenden Sicherheits-
Laserscanners, der mehrere Schutzfelder simultan
auswerten kann, ermöglicht es, die Position einer sich
nähernden Person zu bestimmen. Die Logik des
Roboters kann so programmiert werden, dass der
Roboter sich bei Annäherung der Person verlangsamt
und damit inkrementell die Stoppzeit verkürzt. Unter
bestimmten Voraussetzungen kann sogar ein automatischer
Wiederanlauf möglich sein. Eine andere Lösung
ist die Nutzung der simultanen Schutzfelder als
Hintertretschutz oder zur Einschränkung des Bereichs
in dem sich der Roboter bewegen darf.
Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz eines vertikal
wirkenden Sicherheits-Laserscanners vergleichbar eines
Sicherheitslichtvorhanges. Durch die derartige Montage
kann die Hand einer sich nähernden Person
schnell erkannt werden und der Mindestabstand damit
verringert werden, da sich der Zuschlagsfaktor für die
Detektionsfähigkeit auf ein Minimum reduziert. Das
führt dazu, dass deutlich weniger Platz benötigt wird
und damit Kosten gesenkt werden können. Die
vertikale Installation von Laserscannern kann relativ
einfach umgesetzt werden, erfordert keine großen
Umbaumaßnahmen und störende Pfosten oder andere
Barrieren sind nicht erforderlich.
SICK geht aber noch einen Schritt weiter und bietet
komplette Sicherheitslösungen an. Diese beinhalten die
benötigten Dienstleistungen, Hardwarekomponenten,
das Experten-Wissen und die komplette Umsetzung
von Projekten. Damit macht SICK Roboteranwendungen
nicht nur sicher und produktiv, sondern unterstützt
Anlagenbetreiber vom Konzept bis zur Abnahme bei
Realisierung ihrer Projekte.
SICK Vertriebs-GmbH
Willstätterstraße 30
40549 Düsseldorf
Deutschland
Tel. 0211 5301-0 | Vertriebsinnendienst: -301
Fax 0211 5301-302
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Sonderdruck Industrieanzeiger 11

obotics kongress
Spektakuläre Tools bringen Roboter in Einklang
Simulieren geht über probieren
Automatisierung | Mit einer Software zum Einrichten von
Roboterzellen hat die Flexstructures GmbH aus Kaiserlautern
den Robotics Award 2017 abgeräumt. Das Simulationspaket
bietet Funktionalitäten, die bislang auf dem Markt nicht verfügbar
waren. Die Autobauer stehen ganz oben auf der Liste
der potenziellen Anwender.
❧ Uwe Böttger
12 Sonderdruck Industrieanzeiger

Platz 1
Hilfe für die Automobilisten
Beim Einrichten von Roboterzellen tun sich die Autobauer
schwer. Davon kann Oliver Hermanns gleich
mehrere Lieder singen, denn er kennt die Praxis bei mindestens
drei großen Herstellern: „Die Techniker brauchen
Wochen und manchmal sogar Monate, bis sie eine
Lösung gefunden haben, die funktioniert“, so der Geschäftsführer
der Flexstructures GmbH. Funktionieren
heißt, dass die Roboter kollisionsfrei ihre Bahnen ziehen,
die Aufgabenpakete abarbeiten und fast gleichzeitig
fertig sind. Die Frage, ob der Ablauf optimal ist, stellen
sich die Autobauer erst gar nicht. „Die sind froh,
wenn sie durch sind“, weiß Hermanns.
Da stellt sich natürlich die Frage, warum eine technische
Vorreiterbranche wie die Automobilindustrie sich
bei dieser Aufgabe so schwer tut, warum gestandene
Techniker beim Einrichten einer Roboterzelle nach einem
Schema vorgehen, sich dabei an einer bestehenden
Zelle orientieren und auf Erfahrungen mit dem Vorgängermodell
bauen. Sie führen dabei den Roboter schrittweise
durch die Prozedur, teachen die Punkte ein und
achten darauf, dass es zu keinen Kollisionen kommt.
Nicht umsonst stehen die stählernen Kollegen auf Linearachsen.
So lassen sie sich leichter verschieben, wenn
sie eine bestimmte Stelle nicht erreichen. „Die haben
schon immer so gearbeitet, wahrscheinlich seit es Roboter
gibt“, vermutet Hermanns. „Und sie haben damit
auch kein Problem, denn bisher sind sie ja immer zu einem
Ergebnis gekommen.“
Als Flexstructures in der Jurysitzung zum Robotics
Award schon zu den Nominierten zählte,
kam das entscheidende Argument von Jury-Mitglied
Marc Brosig, einem erfahrenen Mitarbeiter
aus dem Automobilsektor: „In unserer Branche
wird beim Einrichten der Roboterzellen noch viel
manuell geteacht. Unterstützung
können wir hier gut
gebrauchen.“ Und so kam
es, dass die Softwareprofis
aus Kaiserslautern zu Recht
auf Platz 1 landeten.
Vor fünf Jahren ist das Unternehmen Flexstructures
mit seiner IPS-Software angetreten um zu zeigen, dass es
auch anders geht. „Mathematik muss zu etwas gut
sein“, ist das Motto von Geschäftsführer Hermanns.
„Mit unseren Algorithmen probieren wir nicht herum,
sondern rechnen das Problem durch und kommen nach
einer Stunde zu einem ersten Ergebnis, das der optimalen
Lösung schon sehr nahe ist.“ Die Spezialisten aus
Kaiserslautern gehen die Sache nicht nur strukturiert
an, sie haben dabei einen ganz anderen Zeithorizont.
Die Mitarbeiter von Flexstructures denken in Stunden,
nicht in Wochen oder Monaten.
Die IPS-Software, die dahinter steckt, wurde ursprünglich
wurde vom Fraunhofer Chalmers Centre for
Industrial Mathematics FCC zusammen mit dem Fraunhofer
ITWM in Kaiserslautern entwickelt, wo Oliver
Hermanns gearbeitet hat, bevor er Chef von Flexstructures
wurde. Sein Unternehmen ist eine Ausgrün-
Uwe Böttger,
Redakteur Industrieanzeiger
”
Wir probieren nicht wochenlang
herum, sondern rechnen das
Problem in einer Stunde durch.“
Oliver Hermanns, Geschäftsführer Flexstructures
Sonderdruck Industrieanzeiger 13

obotics kongress
dung des Instituts und kümmert sich vor allem um das
Marketing und den Vertrieb der Software, ist aber auch
an der Weiterentwicklung der Tools beteiligt. „Im
Fraunhofer ITWM findet die fundamentale Forschung
statt, wir arbeiten anwendungsorientiert und sind am
Kunden dran“, so Hermanns.
IPS steht für Industrial Path Solutions. Der Name ist
Programm. Im Kern dreht sich alles um industrielle Pfade.
Am Anfang ging es darum, kollisionsfreie Bahnen
für den Ein- und Ausbau von Objekten zu generieren,
etwa wenn ein Radio oder eine elektronische Box im
Fahrzeug untergebracht werden soll. „Konstruieren
kann man viel“, weiß Hermanns aus Erfahrung. „Wir
wollen wissen, ob es geht, ob man das Teil überhaupt an
die geplante Stelle bewegen und dort montieren kann.“
Die Software lässt sich auch problemlos für die Berechnung
von Roboterzellen nutzen. Für die Algorithmen,
die dahinter stehen, spielt es keine Rolle, ob sich Bauteile
oder Roboterarme bewegen. Letztendlich sind das alles
nur Geometrien, die im Raum bewegt werden und
nirgends anecken dürfen.
Oliver Hermanns sind keine Verfahren bekannt, die
mit den Programmen aus der Fraunhofer Forschung
mithalten könnten. „Es gibt nichts vergleichbares“,
schwört der Manager. „Die Macht unserer Tools ist
nicht einfach zu beweisen, aber wenn es ein Kunde ganz
genau wissen will, legen wir auch mal die mathematischen
Folien auf.“
Das Programmpaket besteht aus mehreren Tools, die
an sich bereits Alleinstellungsmerkmale aufweisen und
„Kabel und Schläuche haben es in sich“
Geschäftsführer Oliver
Hermanns:
„Manchmal reicht es
schon, das Kabel einfach
zu kürzen.“
Herr Hermanns, was unterscheidet
die IPS-Software aus
Ihrem Haus von anderen Simulationsprogrammen
auf dem
Markt?
Wir nutzen Algorithmen, die
bislang auf dem Markt nicht
verfügbar waren. Dadurch haben
unsere einzelnen Tools bereits
ein Alleinstellungsmerkmal.
Wenn diese Tools dann
noch kombiniert genutzt werden,
entfaltet das Programmpaket
sein ganzes Potenzial und
der Anwender hat einen Mehrwert,
den es bislang so nicht
gab.
Zum Beispiel?
Wir berechnen alle möglichen
Roboterpfade in der Zelle. Der
Anwender bekommt bereits
nach einer Stunde ein erstes
brauchbares Ergebnis. Dieser
Prozess dauert üblicherweise
mehrere Wochen, manchmal sogar
Monate. Außerdem werden
die Schlauchpakete der Roboter
in der Simulation in Echtzeit mit
berücksichtigt. Dafür gibt es
keine vergleichbare Lösung auf
dem Markt.
Warum sind Kabel und Schläuche
so wichtig für den Nutzer?
Biegeschlaffe Bauteile sind oft
vorzeitig verschlissen und die
Ursache lässt sich nicht auf den
ersten Blick erklären. Solche
Elemente sind dann meist hohen
Belastungen ausgesetzt und die
machen wir mit unserer Software
sichtbar. Wir sehen in der
Simulation, mit welchem Radius
sich der Schlauch biegt, welche
Zugkräfte und Torsionskräfte
wirken. Natürlich können wir
auch Tipps geben und die sind
oft ganz einfach. Manchmal
reicht es aus, den Schlauch zu
kürzen oder an anderen Stellen
am Roboter zu befestigen.
Wenn Schlauchpakete bewegt
und verdreht werden, reagieren
sie sich oft unvorhersehbar. Wie
bekommen Sie das rechnerisch
in den Griff?
In diesem Bereich sind wir der
Technologieführer, da kommen
wir her und das ist unsere Kernkompetenz.
Schlauchpakete haben
es in sich, diese sogenannten
nichtlinearen Strukturen verhalten
sich in der Tat kompliziert.
Im Prinzip machen wir so etwas
wie eine Energiebetrachtung.
Biegeschlaffe Teile haben nämlich
die Eigenschaft, dass sie immer
einen möglichst energiearmen
Zustand einnehmen. Wenn
man also eine Kraft in das
System einbringt, dann will das
Kabel die Energie nach seinem
eigenen Muster verteilen. Biege-,
Torsions- und Zugenergien tauschen
sich aus und führen zu
einer neuen Form. Und genau
das machen wir simulativ und
bekommen dadurch immer die
natürliche Form des Kabels
raus. Die Struktur verhält sich
so komplex, dass man diese nur
über den Ansatz der nichtlinearen
Strukturmechanik in den
Griff bekommt.
Man merkt gleich, dass Sie hier
zuhause sind. Müssen Sie das
auch dem Kunden so ausführlich
erklären?
Die wollen in erster Linie ihr
Problem lösen. Schließlich steht
die ganze Anlage, wenn mal
wieder irgendwo ein Schlauch
gerissen ist. Aber wenn es einer
ganz genau wissen will, dann
zücken wir schon mal die mathematischen
Folien.
14 Sonderdruck Industrieanzeiger

Möglichkeiten bieten, die vergleichbare Systeme nicht
haben. Allerdings entfaltet die Software ihr Potenzial
erst, wenn die Tools gemeinsam zum Einsatz kommen.
Das Grundmodul nennt sich „Robot Optimization“
und ist speziell für die Optimierung von Roboterzellen
konzipiert. Wer das bislang manuell gemacht hat, für
den ändert sich durch die Software so ziemlich alles.
Theoretisch kann das Programm sofort loslegen und alle
möglichen Kombinationen von Roboterpfaden
durchrechnen. Dabei käme eine astronomisch hohe
Zahl heraus, die aber keine praktische Bedeutung hat.
Sinnvoll ist es, die ungefähren Positionen der Roboter
festzulegen. Das System errechnet dann immer noch
tausende von Varianten und fasst das Ergebnis in einer
Matrix zusammen. Darin steht dann zum Beispiel, dass
dieser Erkenntnis vorstoßen. Und nicht zuletzt sorgt das
Tool über das sogenannte „Load Balancing“ dafür, dass
alle Roboter gleich ausgelastet sind. Das bedeutet nicht,
dass jeder Roboter das gleiche Arbeitspensum absolvieren
muss, sondern dass alle Modelle etwa zum gleichen
Zeitpunkt fertig sind. So wird vermieden, dass am Ende
fünf Roboter auf Kollege Nummer sechs warten müssen,
der schließlich die Zykluszeit bestimmt.
Zu der Software aus der Fraunhofer Forschung gehört
auch das Modul „Virtual Paint Sealing“, mit dem
sich Versiegelungsprozesse simulieren lassen. Alle
Schweißnähte an der Karosse müssen versiegelt werden,
denn hier könnte später Spritzwasser, Feuchte und Salz
eindringen und das Fahrzeug würde rosten. Bei der Versiegelung
tragen die Roboter an den brisanten Stellen
Beim Auftrag einer
Versiegelungsnaht kann
es passieren, dass sich das
Material an Ecken und
Kanten aufhäuft. Dieser
Umstand wird in der
Simulation mit berücksichtigt.
Bilder: Flexstructures
der erste Roboter 25 Möglichkeiten hat, den Punkt A zu
erreichen. Für Roboter 2 gibt es 5 Pfade, Roboter 3 und
4 können A nicht erreichen. Danach wird das Ergebnis
schrittweise verfeinert: So liefert das System die kürzesten
Verfahrwege aus allen Varianten und berechnet,
welcher Roboter was am besten erledigen kann. Auch
die Reihenfolge der Arbeitsschritte wird optimiert. Üblicherweise
sind vier oder fünf Roboter in einer Zelle unterwegs.
In der Software gibt es allerdings keine Beschränkung
hinsichtlich der Zahl der Maschinen. Theoretisch
ließen sich mit dem Tool auch zwanzig Modelle
in Einklang bringen, wobei allerdings die Berechnungszeit
exponentiell mit der Zahl der Roboter steigt.
Das System ist auch für Überraschungen gut. So
könnte eine Empfehlung lauten: Nimm zwei von deinen
acht Robotern aus der Zelle, die verbleibenden sechs
Modelle erledigen die Arbeit in der gleichen Zeit und
vielleicht sogar noch schneller. Über Pi mal Daumen
und mit Probieren wird wohl kaum ein Techniker zu
PVC-Nähte auf, deren komplette Länge pro Fahrzeug
zwischen 50 und 200 m liegt.
Während das Basismodul der IPS-Software für die
Kollisionsfreiheit und die gleichmäßige Auslastung der
Roboter sorgt, soll das Tool „Virtual Paint Sealing“
dem Autobauer eine gute Naht liefern. Für die Qualität
des Auftrags ist die Düsenposition ausschlaggebend.
„Mit den gängigen Simulationen wird die Düse in einem
optimalen Winkel über die Naht geführt“, weiß
Oliver Hermanns. „Aber das ist reine Theorie.“ Später
merke man, dass das in der Praxis gar nicht umzusetzen
ist. Schließlich muss der Roboter erst einmal die Stelle
erreichen, wo er die PVC-Naht aufspritzen soll. Dazu
taucht der Arm in das Innere des Fahrzeugs ein, muss
sich um die eine oder andere Ecke herum winden und
darf dabei auf keinen Fall mit dem Fahrzeug kollidieren.
Ist der stählerne Kollege schließlich am Ziel, dann
ist der optimale Düsenwinkel in der Regel nicht mehr
gegeben. „Ich muss wissen, in welchem Winkel der Auf-
Sonderdruck Industrieanzeiger 15

obotics kongress
Wenn Roboter in das Innere einer Karosse eintauchen,
sind die Kabel und Schlauchpakete oft hohen Belastungen
ausgesetzt.
trag erfolgt“, betont Geschäftsführer Hermanns. „Erst
dann kann man die Qualität der PVC-Naht beurteilen.“
Die Simulation liefert also die Antwort auf zwei Fragen:
Kann ich die Naht an der geplanten Stelle aufsprühen,
kommt der Roboter da überhaupt hin? Falls ja, in
welcher Qualität erfolgt die Versiegelung? Nach der Simulation
kann sich der Anwender das Ergebnis im
CAD-Modell anschauen und weiß: So sieht das am Ende
aus, das ist möglich. Wenn ihm die Naht zu dünn ist
oder wenn sich das Material an Ecken und Kanten aufhäuft,
dann muss eben weiter optimiert werden. Leider
kann man eine Zelle nicht so perfekt gestalten, dass der
Roboter bei der Versiegelung jede gewünschte Stelle erreicht.
Beim Zusammenbau und Fügen von Blechen entstehen
nun mal Stellen, wo der stählerne Werker einfach
nicht mehr hinkommt. In dem Fall muss der Mitarbeiter
aus Fleisch und Blut nochmal ran und mit dem Pinsel
Hand anlegen. Dieser manuelle Aufwand soll natürlich
so gering wie möglich gehalten werden. Das Versiegelungs-Programm
der Spezialisten aus Kaiserslautern
hilft dabei.
Das Modul „Cable Simulation“ ist das älteste Tool
der Profis aus Kaiserslautern und darauf sind sie besonders
stolz. „Mit unsere Software für Kabel und Schläuche
haben wir uns vor fünf Jahren auf die eigenen Beine
gestellt“, erzählt Hermanns. Das Programm kommt allgemein
in der Fahrzeugindustrie zum Einsatz. Es berechnet
und optimiert Kabel für bewegte Bauteile wie
verstellbare Sitze oder klappbare Spiegel und berechnet
die Schlauchpakete bei Robotern. „Das ist ein wichtiges
Thema“, weiß Hermanns. “Wenn schon nach kurzer
Zeit die Versorgungskabel am Roboter kaputt gehen,
dann weiß meist kein Mensch warum.“
Man sieht es dem Schlauch eben nicht an, wie er sich
verdreht und verbiegt, welchen Spannungen er im Innern
ausgesetzt ist. Keiner kann auch nur annähernd
abschätzen, wie lange das Material die Tortur mitmacht.
„Aber wir können das vorhersagen“, versichert
der Manager nicht ohne Stolz. „Mit unserer Software
können wir in den Schlauch hineinschauen und genau
sagen, was gerade passiert.“ Das Tool liefert dabei alle
möglichen Daten: Wie hoch sind die Zugkräfte? Welchen
Biegeradius nimmt das Teil ein? Ist das Material
überbeansprucht? Und der Anwender bekommt konkrete
Hinweise, wie er das Schlauchpaket entlasten
kann: Welche Art Befestigung oder Clip muss ich wo am
Roboter anbringen, damit ich die Belastung aus dem
Schlauch heraus bekomme? Wie lang muss der Schlauch
16 Sonderdruck Industrieanzeiger

sein? Wie muss er geführt werden, damit er möglichst
wenig Kontakt mit dem Fahrzeug oder dem Roboter
hat? „Zugleich aber muss das Schlauchpaket alle Bewegungen
des Roboters mitmachen“, gibt Hermanns zu
Bedenken. „Das ist alles in allem eine schwierige Aufgabe,
die gerne unterschätzt wird “.
Das Tool für Kabel und Schläuche ist an sich schon
eine Lösung, die ihresgleichen sucht. Aber Hermanns
packt noch einen drauf: „Alle Berechnungen laufen in
Echtzeit. Der Roboter bewegt sich in der Simulation
und das komplette Schlauchpaket wird rechnerisch mitgenommen.“
Dafür mussten die Experten ganz tief in
das Wesen des Schlauchs eintauchen. Im Prinzip betrachten
sie die Struktur als ein System, das immer einen
energiearmen Zustand einnehmen will. Wirkt eine Kraft
von außen, in diesem Fall der Roboter mit seinen Bewegungen,
dann tauschen sich die Zug-, Torsions- und Biegeenergien
so lange aus, bis möglichst viel Spannung
aus dem biegeschlaffen Teil wieder draußen ist. Dieser
Auch in der Zykluszeit macht sich die Simulation positiv
bemerkbar. „Wir achten nicht darauf, dass sich der
Roboter schneller bewegt, sondern dass er kurze Wege
fährt“, erklärt Hermanns. Außerdem bringt eine geschickte
Anordnung der Roboter bei der Abarbeitung
der Sequenzen einen Gewinn“. Die Versiegelungsnaht
über 200 m fährt der Roboter natürlich nicht am Stück
ab, sondern er muss seine Arbeit immer wieder unterbrechen
und sich zum nächsten Teilstück bewegen. Wie
er diese oft kurzen Strecken zurücklegen soll, entscheidet
der Techniker ohne Software aus dem Bauch heraus.
Hermanns: „Kann er nun so rum oder so rum schneller?
Wir berechnen das und zwar für jedes Teilstück. Da
kommt am Ende ganz schön was zusammen“.
Um die 25 Prozent konnten die Spezialisten von
Flexstructures die Zykluszeit schon drücken. Für die
Autobauer ist das ein Segen. „Auch bei zehn Prozent
machen die bereits einen Luftsprung“, sagt Hermanns
mit einem Augenzwinkern.
•
Bei der Versiegelung erreicht
der Roboter nicht alle Stellen
im Fahrzeug. Der Rest
muss manuell nachgearbeitet
werden.
Vorgang wird in der Simulation rechnerisch nachvollzogen
(siehe auch Interview-Kasten).
Bei der Planung der Roboterzelle spart der Anwender
mit Abstand die meiste Zeit. Hier nehmen die Spezialisten
aus Kaiserslautern den größten Teil vom Kuchen
weg. Aber unterm Strich beschleunigt die IPS-Software
auch die Inbetriebnahme nach eigenen Angaben um 75
Prozent. Das ist der Zeitgewinn durch die Simulation.
Aber die Inbetriebnahme besteht ja nicht nur aus Rechenzeit
sondern bedeutet schließlich, dass das Fahrzeug
auf der Linie läuft. „Es verbleiben aber noch handwerkliche
Restarbeiten, die sich durch die Simulation
nicht ersetzen lassen“, so Hermanns.
Sonderdruck Industrieanzeiger 17

Das Team von Mayser
hat sich die Natur zum
Vorbild genommen: Entwicklungsleiter
Thomas
Wiest (links) und
Matthias Schwerthalter,
Projektleiter Kollisions-
Schutzsysteme. Bilder:
Mayser
Ultraschall schützt vor dem „Schwert am Roboter“
Das Fledermaus-
Prinzip
Sicherheitstechnik | Mit einem Ultraschallsensor für
den Personenschutz im Roboterumfeld landete die
Mayser GmbH + Co. KG auf Platz 2. Die Entwicklung
der Sicherheitsspezialisten aus Ulm schützt den Werker
vor gefährlichen Werkzeugen bei der Zusammenarbeit
mit dem Kollegen Roboter. ❧ Uwe Böttger
Platz 2
Sicherheit ist das oberste Gebot bei der
Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK).
Damit der Werker bei der Zusammenarbeit
mit dem Kollegen aus Stahl keinen Schaden
nimmt, kommen unterschiedliche Techniken
zum Einsatz, allen voran die Sensorik. Mit
einem neuen Ultraschallsensor will der Sicherheitsexperte
Mayser im Bereich der sicheren
MRK-Arbeitsplätze die Qualitätsführerschaft
übernehmen. Das Produkt „Ultraschall
Safety“ ist baumustergeprüft und
für den Personenschutz zugelassen.
Die erst im Februar zertifizierte, funktional
sichere Technik soll die Zukunft der automatisierten
Produktion verändern. Zusammen
mit Kuka Systems, den Profis für
maßgeschneiderte Automatisierungslösungen,
wurde mit dem Ultraschallsensor eine
einmalige Vorentwicklung für die Absicherung
eines spitzen Werkzeugs am LBR iiwa
von Kuka realisiert. Damit ist eine der größ-
ten Gefahrenquellen in der Zusammenarbeit
von Mensch und Roboter beseitigt.
Die Anforderungen an eine Werkzeugabsicherung
sind hoch. Das Werkzeug variiert
je nach Anwendung und grundsätzlich
brandgefährlich. Es wird nicht umsonst in
der Branche als das „Schwert am Roboter“
bezeichnet. Insbesondere wenn das Werkzeug
spitz ist oder ungünstige Geometrien
besitzt, steigert sich die Gefahr für den Menschen.
Wird der Werker zum Beispiel vom
Dorn eines Akkuschraubers mit zu hoher
Geschwindigkeit berührt, liegen die Werte
für Druck und Kraft oberhalb der zulässigen
Grenzwerte, die in der Norm ISO/TS
15066 festgeschrieben sind. Um den Menschen
bei einer Berührung zu schützen,
musste bisher die Geschwindigkeit des
Werkzeugs so stark reduziert werden, dass
die Kraft-Momenten-Sensorik für eine Absicherung
ausreicht. Niedrige Geschwindigkeiten
von etwa 40 mm/s sind aber nicht
wirtschaftlich. Die gewünschten Zykluszeiten
werden nicht erreicht und die effiziente
Zusammenarbeit von Mensch und Roboter
ist ruiniert. Nicht erst seit gestern fragen
sich deswegen die Entwickler, wie man Roboter
absichern kann, ohne den MRK-Gedanken
opfern zu müssen. Auch die Spezialisten
von Mayser wollen den Roboter so
lange wie möglich ohne reduzierte Geschwindigkeit
in der Kollaboration agieren
lassen.
Bei der Entwicklung des Utraschall
Safety diente wie so oft in der Technik die
Natur als Vorbild. „Unsere neue Entwicklung
zeigt Analogien zur Ultraschallortung
bei der Fledermaus“, erklärt Mayser-Ge-
18 Sonderdruck Industrieanzeiger

obotics kongress
Der Ultraschall Safety ist ein
zweikanaliges System für den
Personenschutz und soll die
effiziente Zusammenarbeit
zwischen Mensch und
Roboter sicherstellen.
schäftsführer Thomas L. Zawalski.
„Mit unserer Technik können wir das
Werkstück als größte Gefahrenquelle absichern
und gleichzeitig die Verfahrensgeschwindigkeit
je nach Anwendungsfall von
40 auf maximal 200 mm/s erhöhen.“ Der
Weg zur sicheren und zugleich wirtschaftlichen
MRK sei damit frei. Die Ultraschall-
Lösung kann allein oder in Kombination
mit weiteren Systemkomponenten wie zum
Beispiel einem taktilen Kollisionsschutz zum
Einsatz kommen. Dabei wird der Roboter
sensortechnisch mit einer fühlenden Haut
ausgestattet.
Bereits ganz am Anfang der Entwicklung
wurde festgelegt, dass der Ultraschall-Sensor
am Ende für den Personenschutz nach
ISO 13849 Kategorie 3 PL d zugelassen
werden muss. Nur so lässt sich der Mensch
dank enger Zusammenarbeit mit dem Roboter
bei schweren Arbeiten effizient unterstützen.
Ergonomische Arbeitsplätze werden
von den Berufsgenossenschaften gefordert,
da sich das Renteneintrittsalter langfristig
verschieben und längeres Arbeiten
auch in der Produktion erforderlich sein
wird. Umso wichtiger ist eine effiziente
MRK-Umgebung, die den Werker ergonomisch
unterstützt.
Ein besonderes Merkmal des jüngsten
Wurfs der Spezialisten aus Ulm sind die beiden
kleinen Ultraschallwandler, die sich flexibel
und unabhängig von der Elektronik
positionieren lassen. Sie können daher direkt
auf dem Roboter oder am Greifer platziert
werden und überwachen von dort aus
die Umgebung flächig und sicher in einem
elliptischen Schallfeld. Dabei werden selbst
kleinste Objekte erfasst. An die Auswerteeinheit
können bis zu zwei Ultraschallwandler
als Signalgeber angeschlossen werden,
die jeweils ein Schutz- und ein Warnfeld um
das Werkzeug aufspannen. Im Warnfeld
sind schnelle Bewegungen des Roboters zugelassen.
Das erhöht die Produktivität und
die Wirtschaftlichkeit. Sobald ein Objekt
oder ein Mensch in das Schutzfeld eintritt,
wechselt der Roboter in eine sichere Verfahrgeschwindigkeit.
So
kann der Kollege aus Stahl jederzeit
rechtzeitig stoppen. Und selbst bei
einer Kollision werden die zulässigen Kräfte
und Drücke nicht überschritten. Mit einer
Teach-In-Funktion kann zudem die komplette
Messumgebung als Standard festgelegt
werden. Das System reagiert in diesem
Fall ausschließlich auf Abweichungen vom
Sollzustand.
Thomas Zawalski ist
Geschäftsführer der
Mayser GmbH + Co.
KG: „Die größte technische
Hürde war die
Zertifizierung.“
Herr Zawalski, gibt es ein vergleichbares
Produkt zum Ultraschall
Safety? Oder ist Mayser
ein technologischer Vorreiter?
Nein. Bei diesem Produkt handelt
es sich um eine Weltneuheit.
Es gibt keinen anderen sicheren
Ultraschall und damit kein vergleichbares
Produkt.
Warum Ultraschall? Was sind
die Vorzüge dieser Technik,
etwa im Vergleich zum Laser?
Wir haben einen speziellen Ultraschallwandler
entwickelt, der
einen elliptischen Raum überwacht
und dafür ein Schutzfeld
aufbaut. Die Ultraschalltechnik
ist robust und steckt ein staubiges
oder nebliges Arbeitsumfeld
weg. Auch die Detektion transparenter
oder spiegelnder Objekte
ist für ein akustisches System
naturgemäß kein Problem.
Was war die Herausforderung
bei der Entwicklung des Produkts?
Gab es eine technische
Hürde, die zu meistern war?
Die Ulmer arbeiten derzeit an einem weiteren
berührungslosen Kollisionsschutz, für
den ebenfalls eine Zertifizierung gemäß ISO
13849–1 Kategorie 3 PL d angestrebt ist.
Durch die Auswertung eines kapazitiven
Feldes, das sich bei Annäherung von Personen
oder leitfähigen Objekten ändert, wird
der Roboter verlangsamt oder gestoppt, bevor
es zu einer Kollision kommt. Es ist also
keine Krafteinwirkung zum Auslösen der
schützenden Sensorik nötig. Die Reichweite
des Feldes lässt sich individuell anpassen
und hängt davon ab, ob in der Applikation
eine leichte Berührung zwischen Mensch
und Roboter erlaubt ist, oder eine berührungslose
Zusammenarbeit gewünscht
wird. Eine Verletzungsgefahr besteht auch
bei Berührungen nicht. •
„Unsere Technik steckt Staub und
Nebel weg“
Die größte technische Hürde
war mit Sicherheit die Zertifizierung
des Produkts als Sicherheitskomponente.
Für welche Anwendungen ist
das Produkt besonders geeignet?
Überall dort, wo es baulich eng
ist, lässt sich der kleine Ultraschallwandler
in die Applikation
integrieren. Detektionsfelder
bis zwei Meter lassen sich als
Schutzfeld parametrieren. Zudem
ist der Sensor ist für Innenund
Außenanwendungen geeignet.
Wo liegen die Grenzen von
Ultraschall Safety? Gibt es
Applikationen, wo Sie zu einer
anderen Technik raten würden?
Wenn die Applikation exakte
oder rechtwinklige Randbereiche
fordert, kann dies mit einer
Ultraschallkeule nicht umgesetzt
werden. Gleiches gilt für
die Detektion auf Distanzen
größer als zwei Meter.
Sonderdruck Industrieanzeiger 19

Mit dem kompakten Modell
eta|vac BP-30 lassen
sich geölte Platinen mit
einem Gewicht zwischen
7 und 10 kg ohne Druckluft
handhaben. Bilder:
Eta|opt
Endlich gibt es eine effiziente Alternative für die Vakuumerzeugung
Es geht auch
ohne Druckluft
Handhabungstechnik | Der Maschinenbauer eta|opt
konnte mit einem druckluftlosen Vakuumerzeuger für
Handhabungsaufgaben in der Robotik die Aufmerksamkeit
der Jury gewinnen. Zu Recht, denn die Erzeugung
von Druckluft nimmt in der Industrie rund 20 %
der Energiekosten ein.
❧ Uwe Böttger
Platz 3
Das dezentrale Vakuum in den Betrieben
wird üblicherweise mit druckluftbetriebenen
Vakuumejektoren erzeugt. Dieser gängigen
Praxis wollen die Spezialisten aus Kassel
mit ihrer eingereichten Lösung eine echte
Alternative entgegenstellen und die anstehenden
Aufgaben in der Industrie ohne
Druckluft lösen. Ein interessanter Ansatz,
denn Druckluft verschlingt viel Geld und
noch mehr Energie. Das Prinzip ist einfach:
Eine Kolbenstange, die an einen Balg angebunden
ist, wird von einem elektromechanischen
Linearantrieb bewegt. Der Balg ist
entweder direkt oder indirekt über einen
Schlauch mit einem handelsüblichen Sauger
für Vakuum-Anwendungen verbunden.
Durch Auf- und Abwärtsbewegungen der
Kolbenstange kann das Volumen des Balges
vergrößert oder verkleinert werden. Damit
lässt sich ein Vakuum bis hin zum Sauger erzeugen.
Für den Anwender ist das eine interessante
Alternative, denn die Erzeugung von
Druckluft nimmt in der Industrie nicht weniger
als 20 % der Gesamtenergiekosten
ein. Druckluft ist nach den Elektromotoren
und Pumpen die Nummer drei unter den
Energiefressern in der Industrie und liegt
deutlich vor anderen Verbrauchern wie Lüftungsanlagen,
Wärmeversorgung und Beleuchtung.
Nicht weniger als 16 TWh werden
jedes Jahr in Deutschland verbraucht,
um die benötigte Druckluft bereitzustellen.
Mit der neuen Technik der Spezialisten aus
Kassel können die Unternehmen ihren Bedarf
an Druckluft reduzieren und damit einen
Teil zur Energiewende beitragen.
Und nicht zuletzt kann der Anwender
auch seine Energiekosten drücken, denn der
Wirkungsgrad bei Druckluft beträgt lediglich
10 %. Die Balgpumpe, die bei der Lösung
aus Kassel zum Einsatz kommt,
braucht ausschließlich elektrische Energie
für den Linearantrieb und der arbeitet berührungslos
mit einem hohen Wirkungsgrad.
Unterm Strich ergibt sich für den Anwender
nach eigenen Angaben eine Energieeinsparung
von etwa 65 %. Entsprechend
reduzieren sich natürlich auch die
CO 2 -Emissionen.
20 Sonderdruck Industrieanzeiger

obotics kongress
Das Unternehmen eta|opt wurde 2015
durch den heutigen Geschäftsführer Christoph
Pohl als Spin-off aus dem Fachgebiet
„Umweltgerechte Produkte und Prozesse“
der Universität Kassel gegründet. Pohl hat
im Rahmen seiner Promotion die patentierte
Technik der Saug-Hebevorrichtung entwickelt.
Das Unternehmen hat seinen Sitz
im Science Park in Kassel. Ein dynamisches
Team von Mitarbeitern verfolgt dabei das
hoch gesteckte Ziel, den Markt der Druckluftsubstitution
zu revolutionieren. •
Die Technik kann leicht in bestehende
Systeme integriert werden, da sich
die Schläuche des alten Vakuumerzeugers
an das Modul anschließen
lassen.
Mit dem druckluftlosen Vakuumerzeuger
lassen sich autonom und autark arbeitende
Robotersysteme mit Vakuumaufgaben realisieren,
bei denen zum Beispiel Produkte mit
durchlässiger oder poröser Oberfläche gehandhabt
werden. In der Praxis lassen sich
je nach Anwendung unterschiedlich viele
Sauger verwenden und somit verschiedene
Gewichte managen. So können zum Beispiel
acht Sauger mit einem Durchmesser von je
30 mm Produkte mit einem maximalen Gewicht
von 19 kg heben. Da am Arbeitsplatz
kein Druckluftanschluss mehr gebraucht
wird, sind speziell bei der Zusammenarbeit
zwischen Mensch und Roboter mehr Freiheitsgrade
möglich. Der Anwender hat zudem
mehr Freiheit bei der Standortwahl
und kann auch mobile Systeme installieren.
Nicht zuletzt hat eine Lösung ohne Druckluft
ergonomische Vorteile für die Werker,
denn die Geräuschbelastung am Arbeitsplatz
sinkt um rund 30 dB.
Bei der eingereichten Lösung wird nach
eigenen Angaben ein einfaches physikalisches
Funktionsprinzip mit einer innovativen
Idee kombiniert. Mit einem Brückenschlag
zwischen Elektromechanik und
Pneumatik stellen die Kassler eine Schlüsseltechnik
für die druckluftlose Fabrik zur Verfügung.
Neben Messeaufbauten und Demonstratoren
gibt es bereits aktuelle Anwendungen
bei Maschinenbauern und Automobilherstellern.
Christoph Pohl ist
Geschäftsführer der
eta|opt GmbH: „Für
glatte Oberflächen ist
unsere Technik bestens
geeignet.“
„Das Know-how steckt im Detail“
Herr Pohl, Sie wollen mit Ihrem
Produkt eta|vac die Druckluft
aus den Fabriken verbannen.
Gibt es eine vergleichbare Entwicklung
auf dem Markt?
Die Technik der Saug-Hebevorrichtung
ist patentiert und im
Technologiepfad konkurrenzlos.
Allerdings konkurrieren wir
mit unseren Produkten in der
Anwendung mit konventionellen
Techniken wie den druckluftbetriebenen
Vakuum-Ejektoren.
Zum Beispiel beim Heben
eines Blechs. Aber mit unserer
Technik sind wir ein Vorreiter.
Die Lösung besticht durch Einfachheit.
Gab es während der
Entwicklung trotzdem eine
technische Hürde, die zu meistern
war, einen Knackpunkt?
Das physikalische Grundprinzip
ist in der Tat einfach, allerdings
steckt viel Know-how im Detail.
So war die Entwicklung des Balges
hinsichtlich Geometrie und
Material ein langer Weg. Auch
die Integration der richtigen Antriebstechnik
war nicht ganz trivial.
Unsere Technik liefert Daten
aus dem Vakuumprozess
und dies macht das einfache
Prinzip am Ende doch deutlich
komplexer.
Welche Anwendungen bieten
sich für Ihre druckluftlose Technik
an? Welche Produkte und
Materialien gehen besonders
gut?
Bei unserer Saug-Hebevorrichtung
wollen wir nur so viel Vakuum
erzeugen, wie für den
Prozess unbedingt notwendig
ist. Das gilt auch für den Unterdrucks.
Daher sind unsere Produkte
prädestiniert für glatte
und undurchlässige Oberflächen
wie Kunststoff, Blech oder
Holz. Sehr gut eignet sich auch
Pappe im Bereich der Verpackungstechnik.
Wo sind die Grenzen? Bei welchen
Anwendungen müssen Sie
passen und dem Kunden zu
konventionellen Vakuumejektoren
raten?
Für poröse oder durchlässige
Materialien ist unsere Technik
nicht geeignet. Hier ist meist ein
hoher Unterdruck und somit ein
hoher Vakuumvolumenstrom
notwendig, um die Produkte zu
handhaben.
Sonderdruck Industrieanzeiger 21

Davon werden sie noch
ihren Enkeln erzählen:
Die stolzen Gewinner
versammelten sich nach
der Preisverleihung auf
der Bühne. Bilder: Autor
Wie jedes Jahr war die Preisvergabe ein
Publikumsmagnet in Halle 14 auf der
Hannover Messe.
Tolle Stimmung bei der Verleihung des Robotics Award 2017
Am Ende gab es
nur Gewinner
Preisverleihung | Nach Wochen quälender Ungewissheit
für die Nominierten wurde am zweiten Tag der
Hannover Messe das Geheimnis gelüftet. Daniela
Behrens, Staatssekretärin im niedersächsischen Ministerium
für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr, zeichnete
die Gewinner des Robotics Award aus. ❧ Uwe Böttger
Die Jury des Robotics Award hatte es im
Vorfeld nicht leicht, die Drei fürs Treppchen
zu ermitteln und die Plätze zu verteilen.
Aber das war in der Geschichte des beehrten
Preises von Anfang an so. Auch in diesem
Jahr waren die eingereichten Robotik-Lösungen
anspruchsvoll, kreativ und trendig.
Am zweiten Tag der Hannover Messe
kam dann die Stunde der Wahrheit. Daniela
Behrens, Staatssekretärin im niedersächsischen
Ministerium für Wirtschaft, Arbeit
und Verkehr, überreichte die Preise und unterstrich
dabei die erfreuliche Entwicklung
des Preises für angewandte Robotik-Lösungen.
„Auch in diesem Jahr gingen wieder
viele Bewerbungen aus den unterschiedlichsten
Bereichen ein und die Jury hat sich
erneut sehr intensiv mit den eingereichten
Lösungen beschäftigt“, sagte Behrens. „Uns
hat es gefreut, dass sich so viele Unternehmen
beteiligt haben. Mit 19 Einreichungen
hat der angesehene Preis eine neue Bestmarke
vorgelegt.“ Auch Dr. Jochen Köckler,
Vorstandsmitglied der Deutschen Messe
AG, zeigte sich von der Qualität der vorgestellten
Robotik-Projekte beeindruckt: „Die
Gewinner, aber auch alle anderen Teilnehmer
am Robotics Award, haben einmal
mehr bewiesen, welches Potenzial in der Robotik
steckt. Die Lösungen zeigen, dass die
Technik eine wesentliche Rolle spielt, wenn
es um bessere Wettbewerbsfähigkeit und
mehr Flexibilität in der Fertigung geht.“ Die
Gewinner-Teams hätten auch gezeigt, wie
sich Roboter zum Vorteil aller in den Ar-
22 Sonderdruck Industrieanzeiger

obotics award
Olaf Katzer, Leiter Berufsausbildung
und Weiterbildung bei VW und Geschäftsführer
Technik und technische
Schulungen in der Robotation Academy,
präsentierte als Jury-Mitglied die Lösungen
der Nominierten.
beitsalltag integrieren lassen. Roboter sollen
dabei nicht die Arbeitskraft Mensch durch
die Arbeitskraft Maschine ersetzen. Vielmehr
sollen sie zum Helfer werden, der vor
körperlichen Schäden durch monotone oder
ungesunde Tätigkeiten schützt.
Die drei Nominierten zeigten sich beeindruckt
von der Vorarbeit der wissenschaftlichen
Berater und der Jury und waren sichtlich
stolz, zu den besten drei zu gehören angesichts
der zahlreichen und qualitativ
hochwertigen Bewerbungen. Auch wenn
nicht alle auf Platz eins landen konnten, so
gab es an diesem Nachmittag in Hannover
keine Verlierer, sondern nur Gewinner.
Auf dem ersten Platz landete in diesem
Jahr die Flexstructures GmbH. Mit einer
komplexen Software-Lösung zeigen die Spezialisten
aus Kaiserlautern die Möglichkeiten
moderner Simulationstechniken im industriellen
Umfeld auf. Dabei geht es primär
um die Roboteroptimierung bei den Automobilherstellern,
die sich durch eine flexible
und schnelle Ausgestaltung von Roboterzellen
einen Marktvorteil verschaffen können.
Die eingereichte Lösung überprüft tausende
möglicher Kombinationen von Roboterpfaden
und garantiert, dass sich alle Komponenten
kollisionsfrei bewegen. Ein erstes Ergebnis
liegt bereits nach einer Stunde vor
und kann danach schrittweise verfeinert
werden. Um so weit zu kommen, brauchen
die Techniker in der Automotive-Branche
heute laut Geschäftsführer Oliver Hermanns
Wochen und mitunter Monate. Ganz
nebenbei werden bei der Simulation die Arbeitspakete
so auf die Roboter verteilt, dass
alle Maschinen möglichst zum gleichen
Zeitpunkt fertig werden. Das ist eine wichtige
Funktion, denn schließlich bestimmt der
langsamste Roboter die Zykluszeit. Schließlich
werden auch die Schlauchpakete der
Roboter in die Berechnungen mit einbezogen.
Obwohl sich biegeschlaffe Teile in ihren
Bewegungen komplex verhalten, ist es
den Spezialisten aus Kaiserlautern gelungen,
diesen Part in der Simulation in Echtzeit zu
berücksichtigen. Für den Anwender entsteht
dadurch keine zusätzliche Wartezeit.
Mit einem Ultraschallsensor für den Personenschutz
im Roboterumfeld konnte die
Mayser GmbH & Co. KG überzeugen. Die
Sicherheitsexperten aus Ulm hinterließen
einen nachhaltigen Eindruck bei der Jury
und landeten auf Platz zwei. Das Modell ist
baumustergeprüft und für den Personenschutz
zugelassen. Die Ultraschallsensoren
besitzen ein elliptisches Schallfeld mit einer
sicheren Messdistanz bis maximal 200 cm
und einem Warnfeld bis zu 250 cm. Das
Produkt kann zum Beispiel an Arbeitsplätzen
mit kollaborierenden Robotern zur
Werkstück- und Werkzeugabsicherung eingesetzt
werden. Zudem ist die Absicherung
von spitzen oder rotierenden Objekten
möglich. Die erst im Februar zertifizierte,
funktional sichere Technik soll laut Geschäftsführer
Thomas Zawalski die Zukunft
der automatisierten Produktion verändern.
Zusammen mit Kuka Systems, den
Profis für maßgeschneiderte Automatisierungslösungen,
wurde mit dem Ultraschallsensor
eine Vorentwicklung für die Absicherung
eines spitzen Werkzeugs am LBR iiwa
von Kuka realisiert. Damit sei eine der größten
Gefahrenquellen in der Zusammenarbeit
von Mensch und Roboter beseitigt.
Daniela Behrens, Staatssekretärin im
niedersächsischen Ministerium für Wirtschaft,
Arbeit und Verkehr, zeichnete die
Gewinner des Robotics Award aus.
Auf dem dritten Platz schließlich landete
die Eta|opt GmbH. Der Maschinenbauer
aus Kassel konnte mit einem druckluftlosen
Vakuumerzeuger für Handhabungsaufgaben
in der Robotik die Gunst der Jury gewinnen.
Kein Wunder, denn die Erzeugung
von Druckluft nimmt in der Industrie rund
20 % der Energiekosten ein. Das Prinzip der
eingereichten Lösung ist einfach: Eine Kolbenstange,
die an einen Balg angebunden
ist, wird von einem elektromechanischen
Linearantrieb bewegt. Der Balg ist dabei
über einen Schlauch mit einem handelsüblichen
Sauger für Vakuum-Anwendungen verbunden.
Durch Auf- und Abwärtsbewegung
kann das Volumen des Balges vergrößert
oder verkleinert werden. Damit lässt sich
ein Vakuum bis hin zum Sauger erzeugen.
Druckluft ist nach den Elektromotoren und
Pumpen die Nummer drei unter den Energiefressern
in der Industrie und liegt deutlich
vor anderen Verbrauchern wie Lüftungsanlagen,
Wärmeversorgung und Beleuchtung.
Nicht weniger als 16 TWh werden
jedes Jahr in Deutschland verbraucht,
um die benötigte Druckluft bereitzustellen.
Mit der neuen Technik der Spezialisten aus
Kassel können die Unternehmen ihren Bedarf
an Druckluft reduzieren und damit einen
Teil zur Energiewende beitragen. •
Dr. Jochen Köckler, Vorstandsmitglied
der Deutschen Messe AG, zeigte sich von
der Qualität der vorgestellten Robotik-
Projekte beeindruckt.
Sonderdruck Industrieanzeiger 23

programm
Tagesprogramm 7. Robotics Kongress
Uhrzeit
Thema
Referent
09:00 – 09:10
09:10 – 09:40
09:40 – 10:10
10:10 – 10:40
10:40 – 11.15
11:15 – 11:45
11:45 – 12:15
12:45 – 12:45
12:45 – 13:45
13:45 – 14:15
14:15 – 14:45
14:45 – 15:15
Begrüßung und Einführung
Keynote:
Mensch-Roboter-Kollaboration: Stand der Technik, Trends
Optimierung der Roboterpfade zur Leistungsverbesserung
von Produktionslinien mit IPS Robot Optimization
Einfache Installation von UR-Robotern über die Plattform UR+
Kaffeepause
Sichere Mensch-Roboter-Kollaboration
Ultraschall schützt den Werker vor dem Schwert am Roboter
Intelligente Mensch-Roboter-Kollaboration und Industrie 4.0
Mittagspause
Das Werkzeug am Ende des Roboterarms bestimmt Anwendung,
Effizienz, Sicherheit und Akzeptanz
Druckluftlose Handhabung im Spannungsfeld der
Industrie 4.0-Fähigkeiten
Die Handhabung in der Mensch-Roboter-Kollaboration –
sichere Greifer zur Unterstützung in der Produktion
Marc Siemering, Hannover Messe,
Moderator: Detlev Karg
Prof. Sami Haddadin
Direktor Institut für Regelungstechnik,
Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
Oliver Hermanns und Valmir Sadiku
flexStructures
Helmut Schmid
Geschäftsführer & General Manager Western Europe
Universal Robots, München
Jochen Vetter
Leiter Robot Safety, Pilz GmbH + Co. KG
Dr. Uwe Reimann
Mitglied der Geschäftsleitung, Mayser GmbH & Co. KG
Günter Heinendirk
Training Manager Robotics
Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics
Andrea Bodenhagen
Marketing Director Europe, Piab Vakuum GmbH
Dr.-Ing. Christoph Pohl
Geschäftsführender Gesellschafter, eta|opt GmbH
Benedikt Janßen
Produktmanager Greifsysteme, Schunk GmbH & Co. KG
15:15 – 15:45
15:45 – 16:15
16:15 – 16:45
16:45
Sichere und produktive Lösungen für Abstands- und
Geschwindigkeitsüberwachung
Kaffeepause
Podiumsdiskussion
Thema: Zertifizierung von MRK-Systemen
Berufsgenossenschaft, TÜV, DEKRA – wer hat das letzte Wort?
Resümee und Verlosung der Preise
Fabio Brunner
Product Manager Safety Solutions, Sick AG
Prof. Sami Haddadin, Direktor Institut für
Regelungstechnikl, Universität Hannover
N.N., Mayser
Helmut Schmid, GF Universal Robots
Benedikt Jansen, Schunk GmbH & Co. KG
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