Funktion in Roboterzellen
Industrieroboter erleichtern nicht nur die körperliche Arbeit und erhöhen die Wirtschaftlichkeit, sie bergen auch Gefahren für Personen. Hier gilt es die Personen vor den Gefahren, die von einem Industrieroboter ausgehen, zu schützen.
Die Arbeitsräume von Industrierobotern und Menschen müssen getrennt werden. Das heißt, dass die Unternehmen die vorgeschriebenen Schutzeinrichtungen für Menschen einhalten müssen, da der Roboter nach dem derzeitigen Stand der Technik seine Umwelt noch nicht wahrnehmen kann. Vor der Wahl der Sicherheitsschutzeinrichtung findet eine Risikoanalyse statt. Sind die Gefahrenpotentiale einer Maschine ermittelt, Risiken bewertet und die Schutzeinrichtung definiert, erfolgt nun die Auswahl betriebs- und sicherheitstechnisch geeigneter Schutzmaßnahmen. Diese müssen sicher wirken, dürfen die Funktionsfähigkeit und Bedienbarkeit einer Maschine nicht beeinträchtigen und müssen gegen Manipulation geschützt sein.
Bei der Auswahl der Sicherheitseinrichtung kann man zwischen trennender und berührungslos wirkender Schutzeinrichtung wählen, wobei je nach Anlage häufig eine Kombination aus beiden anzutreffen ist.
Trennende Schutzeinrichtungen
Zäune, Schutzgitter, Verkleidungen aus Blech, verbundsicheres Glas usw. sind feststehend trennende Schutzeinrichtungen. Sie stellen dauerhaft angebrachte, widerstandsfähige Hindernisse zwischen Benutzer und Gefahrenbereich dar.
Beweglich trennende, verriegelbare Schutzeinrichtungen, z.B. Schiebetüren, Flügeltüren usw. weisen im Wesentlichen die gleichen Merkmale wie feststehend trennende Schutzeinrichtungen auf. Jedoch wird hierbei die Schutzstellung durch Verriegelungseinrichtungen überwacht. Durch Öffnen der Schutzeinrichtung aus der Schutzstellung stoppen gefahrbringende Bewegungen, bevor der Benutzer den Gefahrenbereich betritt.
Schutzzaunsysteme aus Standardblechelementen finden insbesondere dort Anwendung, wo keine Anlagensicherheit durch Schutzgitter gewährleistet werden kann. Sie finden oft in Gefahrenbereichen Anwendung, aus denen Kleinstwerkstoffe herausgeschleudert werden können, z.B. bei spanender Bearbeitung wie Drehen, Fräsen usw. Um eine ausreichende Sicht auf die Arbeitsvorgänge zu erhalten, lässt sich die Schutzzauneinrichtung durch Schutzscheiben aus Polycarbonat, Verbundsicherheits- oder Schweißschutzglas ergänzen, die problemlos in die Schutzeinrichtung integrierbar sind.
In der Regel reicht im Roboterbereich die kostengünstigere Variante der trennenden Schutzeinrichtung aus stabilen Standardgitterelementen, Pfosten, Flügel- und Schiebetüren aus.
Berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen
Weit verbreitet sind Lichtschranken und Lichtgitter, die bei einer Unterbrechung des Lichtstrahls ein Abschalten der Anlage bewirken. Lichtgitter erkennen, je nach Auflösung, Finger oder andere Körperteile und sind für die Gefahrstellenabsicherung an Maschinen im Einsatz.
Lichtvorhänge und Mehrstrahl-Sicherheits-Lichtschranken bieten deutliche Vorteile hinsichtlich Flexibilität und Produktivität. Die kompakten Geräte kann man – sofern ein ausreichender Sicherheitsabstand zur gefahrbringenden Bewegung gegeben ist – direkt am Beginn des Gefahrenbereichs installieren.
Bei berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen können Anwender Schutzfeldhöhe und -geometrien flexibel festlegen. Darüber hinaus lassen sich mit berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen Materialflüsse in sicherheitsrelevanten Bereichen automatisieren und Anlagen verketten. Denn sie sind in der Lage, auf unterschiedliche Weise zwischen Mensch und Material zu unterscheiden (Muting).
Lichtvorhänge mit einer Schutzfeldhöhe von 1500 mm und einer Auflösung von 30 mm bieten den Vorteil, dass man den Sicherheitsabstand zum Gefahrenbereich unter Berücksichtigung der Anhaltezeit der Maschine gering halten kann und somit eine platzsparende Installation der Roboteranlage möglich ist (s. Abb. oben).
Mehrstrahl-Sicherheits-Lichtschranke
Die kostengünstigere Mehrstrahl-Sicherheits-Lichtschranke (3-strahlig) setzt einen Mindestabstand von 850 mm zum Gefahrenbereich voraus. Für beide Systeme gilt es, die gefahrbringende Bewegung zu stoppen, bevor der Mensch die Maschine bzw. die Gefahrstelle erreicht.
Um einen störungsfreien Materialfluss abzusichern und gleichzeitig vorhandene, stationäre Fördertechnik-Systeme in der Roboterzelle einbinden zu können, ist es erforderlich, sowohl im Paletteneinlauf als auch im -auslauf eine Zugangssicherung mit Überbrückungsfunktion zu realisieren – eine zeitlich begrenzte, automatische Überbrückung der Schutzfunktion mit zusätzlicher Sensorik, um zwischen Personen und Gegenständen zu unterscheiden.
Für höchstmögliche Sicherheit und die reibungslose Integration in automatische Transportbahnen sorgt das Muting-System. Es darf nur innerhalb der Zeitspanne des Arbeitszyklus aktiviert sein, wenn die geladene Palette den Zugang zum Gefahrbereich versperrt. Sofort nach der Durchfahrt der Palette muss es aufgehoben werden, sodass die Schutzeinrichtung wieder wirksam wird.
