Sicherer Werkzeugwechsel mit Synergieeffekt

Der Einsatz mehrachsiger Robotersysteme sorgt in den vergangenen Jahren in der ganzen Automatisierungsbranche für mehr Flexibilität und eröffnet dadurch neue Möglichkeiten bei der Automatisierung von Applikationen. Im Gegensatz zu vielen anderen Systemen kann ein Roboter mehrere Aufgaben übernehmen. Um diese Flexibilität voll ausschöpfen zu können, ist es jedoch oft erforderlich, dass der Roboter einen Werkzeugwechsel durchführen kann. Das Unternehmen HS Automation erhielt von einem Tier-1-Zulieferer genau diese Aufgabenstellung. Neue Möglichkeiten schaffen auch neue Gefahren, die in der 2011 veröffentlichten Sicherheitsnorm ISO10218-2 beschrieben werden. Hier bekommt der Anwender eine klare Hilfestellung, um die Anforderung der Maschinenrichtlinie auch in Anlagen mit Robotersystemen erfüllen zu können. Dort werden auch die Anforderungen von technischen Schutzmaßnahmen an Werkzeugwechselsysteme spezifiziert. Demnach darf das Werkzeugwechselsystem auch beim Ausfall der Energiezufuhr, z.B. der Pneumatik, nicht öffnen, da dies zu einer Gefährdung führen könnte. Die Wechselsysteme aus dem Hause Robot Safety Products (RSP) sind deshalb so konstruiert, dass sie auch bei Verlust der Energiezufuhr sämtliche dynamischen Kräfte aufnehmen können, ohne das Werkzeug zu verlieren. Man muss allerdings sicherstellen, dass das Wechselsystem vollständig verriegelt ist, bevor der Roboter sich in Bewegung setzt. Auch hier bietet der RSP-Werkzeugwechsler Vorteile.

Patentiertes Verschlussverfahren

Die inhärent sichere mechanische Konstruktion ist so ausgelegt, dass die innenliegenden Elektrokontakte erst dann schließen und eine Rückmeldung geben, wenn das Wechselsystem mechanisch sicher verriegelt ist. Positiver Nebeneffekt: Die Kontakte werden so vor Verschmutzung und Abnutzung geschützt. Bei dem von RSP entwickelten und patentierten Verschlussverfahren TrueConnect wird der Werkzeugwechsler über ein Kugelsystem angedockt. Mit den Kugeln wird die zugehörige Werkzeugplatte automatisch in speziell eingearbeitete Kavitäten zentriert. Das ermöglicht eine hohe Wiederholgenauigkeit und Zuverlässigkeit bei kaum Verschleiß. Um Sicherheit zu gewährleisten, darf das Öffnen des Wechselsystems zudem nur an definierten Positionen möglich sein. Eine weitere mögliche Gefahrenquelle ist vor allem das Vertauschen der Werkzeuge. Hierfür konnte die Firma HS Automation die enge Zusammenarbeit mit dem RSP-Partnerunternehmen Safety System Products (SSP) nutzen. Gemeinsam entwickelte man eine Möglichkeit, die Endlage des Werkzeuges im Werkzeugbahnhof sicherheitsgerichtet abzufragen.

Berührungsloser Sicherheitssensor

Dabei kommt der Sicherheitssensor Safix von SSP zum Einsatz. Er bietet eine kompakte Bauweise sowie moderner RFID-Technologie. Mit seiner Kodierungsstufe nach ISO14119 bietet er weiterhin einen hohen Manipulationsschutz. Einmal auf einen Betätiger eingelernt, kann der Sensor nur noch durch diesen betätigt werden. So fragt der Werkzeugbahnhof nicht nur ab, ob ein Werkzeug vorhanden ist, sondern überprüft zusätzlich, ob sich das richtige Werkzeug im zugehörigen Bahnhof befindet. Diese Funktion ist vom Roboter entkoppelt, was die mechanische Beanspruchung der Bauteile und den Programmieraufwand deutlich verringert. Eine weitere Herausforderung waren die engen Platzverhältnisse. Auch hier kam wieder die Werkzeughalterung der Firma RSP zum Einsatz. Denn der Werkzeugbahnhof steht eng am Schutzzaun der Roboterzelle und lässt sich so nur schwer vom Roboter anfahren. Beim Aufnehmen und Ablegen des Werkzeugs muss der Roboter in einem Winkel von 90° um den Werkzeugbahnhof fahren. Durch die Drei-Punktlagerung mit konischen Zapfen und einem Führungsstift wird das Kippen verhindert, so kann das Werkzeug sicher und schwingungsfrei abgelegt und aufgenommen werden. Erhältlich in drei verschiedenen Versionen mit wahlweise geringer oder hoher Kodierungsstufe nach ISO14119 bietet der Sensor hohen Manipulationsschutz. Er lässt sich ohne signifikante Verlängerung der Ansprechzeit bis zu 80 Mal in Reihe schalten und somit in Anlagen mit der höchsten Sicherheitsstufe PLe nach ISO13849-1 integrieren. Die OSSD-Signale erlauben zudem die Erkennung von Querschlüssen. Über einen achtpoligen M8-Stecker lässt sich der Sicherheitssensor leicht anschließen und integrieren. Die Diagnose erfolgt bedienerfreundlich über eine dreifarbige LED-Anzeige und ermöglicht so eine schnelle Wartung und Inbetriebnahme. Durch zwei unterschiedliche Betätiger, Standard oder sehr schmal, lässt sich Safix schnell und einfach auf unterschiedliche Anwednungen montieren, egal ob Flügeltür, Hubtor oder industrieübliches Aluminiumprofil.