KUKA nutzt Ultraschallsensor von Mayser Roboter Werkzeuge absichern

Die Vorentwicklung zur Werkzeugspitzenabsicherung eines KUKA LBR iiwa wurde erstmalig auf der Motek 2016 am KUKA-Stand von Thomas L. Zawalski (Geschäftsführung Mayser) und Henning Borkeloh (Bereichsleiter KUKA Systems) präsentiert.
Die Vorentwicklung zur Werkzeugspitzenabsicherung eines KUKA LBR iiwa wurde erstmalig auf der Motek 2016 am KUKA-Stand von Thomas L. Zawalski (Geschäftsführung Mayser) und Henning Borkeloh (Bereichsleiter KUKA Systems) präsentiert.

Mayser und KUKA demonstrieren die Vorentwicklung eines Ultraschallsensors, der Kollisionen zwischen Menschen und Robotern vermeiden soll. Dadurch sollen automatische und menschliche Arbeiter in der Produktion weiter zusammen rücken.

Damit Roboter und Mensch gefahrlos zusammenarbeiten können, müssen Roboter schnell und zuverlässig reagieren können, um Kollisionen zu vermeiden. Gleichzeitig sollte der Arbeitsprozess nicht unnötig beeinträchtigt werden. Dafür werden auch neue Sensoren benötigt, die in kürzester Zeit vor Gefahren warnen können.

Die Anforderungen an eine sichere Werkstück- bzw. Werkzeugabsicherung sind hoch. Die Krafteinwirkung und der Druck auf einen Menschen, der den Dorn eines Greifers oder Akkuschraubers berührt, liegen oberhalb des zulässigen Grenzwertes der Norm ISO/TS 15066. Die Absicherung des Schraubers muss daher berührungslos sein.

Mayser und KUKA haben nun die Vorentwicklung eines Ultraschallsensors demonstriert, der diese Probleme lösen soll. Der „Ultraschall safety“ wird zur Absicherung eines spitzen Werkzeugs eines KUKA LBR iiwa eingesetzt (Bild). Er erkennt sowohl Menschen als auch nicht leitfähige Objekte, berührungslos und unbeeinflusst von Schmutz, Fremdschall, Luftströmungen und Feuchtigkeit. Dazu werden zwei sehr kleine Ultraschallwandler flexibel und geometrisch unabhängig von der Elektronik auf der Maschine positioniert. Sie können direkt auf dem Roboter oder Greifer platziert werden und deren Umgebung flächig und sicher überwachen. Die Wandler können aber auch dezentral angeordnet werden. Die Sensoren messen in einem elliptischen Schallfeld und erfassen selbst kleine Objekte. Eine Teach-In-Funktion ermöglicht das Einlernen der kompletten Messumgebung als Standardumgebung. Dadurch reagiert das System nur auf Abweichungen vom Sollzustand.

Aufgrund der beiden Kanäle ist der Ultraschallsensor auch für den Personenschutz zugelassen. Die beiden Wandler des Ultraschall safety bauen zwei Schutzfelder um den Roboter auf. Das größere Schutzfeld lässt schnelle Bewegungen des Werkzeugarmes zu. Nähert sich der Schrauber einem Werkstück, wird das kleinere Schutzfeld aktiviert. Dabei verlangsamt der Roboter seine Bewegung, sodass eine Person rechtzeitig erkannt und eine Berührung mit dem Werkzeug ausgeschlossen wird. Die Zusammenarbeit von Roboter und Mensch ist gefahrlos möglich.

Die Lösung von Mayser und KUKA für den KUKA LBR iiwa bietet ein komplettes System zur Absicherung von MRK-Arbeitsplätzen und damit eine bessere Ergonomie für Mitarbeiter. Diese können bei schweren Arbeiten effizient unterstützt werden. Gleichzeitig sind höhere Geschwindigkeiten und Taktzeiten des Roboters möglich. Durch die Zertifizierung des fehlersicheren, zweikanaligen Ultraschall safety nach ISO 13849-1:2015 Kategorie 3 PL d ist die Weltneuheit ab Februar 2017 für den Personenschutz zugelassen.