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灵活而安全的人机协作:大陆集团的精益型人机协作(HRC)解决方案

供稿:西克中国 2020/4/1 13:46:20
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大陆集团是全球领先的汽车零部件供应商之一,车辆型号与灵活的日益多样化和汽车行业产品生命周期的不断缩短也要求零部件供应商动态应对。在传统生产线上,个别工作站的变化和故障将严重影响整条生产线的产量。

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在巴本豪森工厂,全天中每15秒就有一件用于汽车驾驶舱的高科技组件下线。在这种情况下,没有多少余地来弥补停机时间。

因此,大陆集团现在用柔性的冗余协作检测生产线代替刚性的检测与装配生产线:协作机器人按需为自动检测装置上料。必要时,员工亦可施以援手。由 S300 安全激光扫描仪、TR4 安全开关和可通过软件编程的 Flexi Soft 安全控制器组成的SICK 安全解决方案为这种协作提供安全保障。

在采用全新结构的检测生产线上,有三个由协作机器人 (Cobot) 上料的检测台。协作机器人从输送带上取件,将其放入自动检测装置,再取出经过检测的零件并将其放到下一条输送带上。

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安全造就高效的人机协作 (HRC)

“Claus(智能自动化通用机器人系统)和 Clara(智能自动化机器人应用)属于半移动式轻型机器人,既能固定工作,又可移动使用。”Continental的机器人应用部的 Heiko Liebisch如是描述协作机器人及其优点。“该方案使我们可以将机器人移动到其他位置。由此得以在两台设备旁使用同一机器人工作。早班时在一台设备旁,晚班或夜班时在另一台设备旁。”

借助机械分度装置,协作机器人可随时相对于检测台重新最佳定位。单一编码型射频式安全开关 TR4 Direct 验证 Claus 或 Clara 上的 TR4 Direct 单一编码型激励元件。

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“整个系统中与安全相关的一切均由可通过软件编程的Flexi Soft 安全控制器控制。也就是说,Flexi Soft 将检查已编码的安全开关是否就位。如果没有,安全控制器将发出一条诊断消息。如果工作站到位正确,安全激光扫描仪 (S300 Advanced) 将加载根据工位存储的区域组并许可协作机器人加载其程序并启动”,Heiko Liebisch 如此描述初始化过程。“我们可以在协作机器人前部拧上多个编码型开关。这样就能使协作机器人适应多个工位。”

对角安装的安全激光扫描仪提供全方位监控,通过正面的信号灯颜色显示区域状态或保护区域被侵入。为了让操作人员更易于察觉,协作机器人手臂下方的整个部分都亮起相应的信号灯颜色。

在协作模式下,Claus 呈现黄色并减速。在红色模式下,其完全保持静止。当操作人员离开红色保护区域后,系统以及 Claus 重新自动运行。操作人员不必确认。

 

始终从风险评估开始——对于协作机器人同样如此

虽然机器臂的移动速度相对较慢,但一般而言,机械臂在靠近操作人员时可能危及生命。“你必须始终评估整体方案;所以我们在前部使用激光烧结的夹具——没有锋利的棱边,什么都弄圆了。”

人机协作各不相同。因此,即便所使用的机器人专为与人交互而开发,也需要单独评估人机协作(HRC)应用的风险。同时,协作区还须满足基本要求,例如与邻近的、存在挤伤或夹伤危险的可进入区域保持最小安全距离。IEC 61508、IEC 62061和ISO 13849-1/-2 等通用标准构成人机协作(HRC)应用功能安全的规范性依据。

此外,还应考虑到涉及工业机器人安全的 ISO 10218-1/-2 和专门针对协作机器人的 ISO/TS 15066。

由 Heiko Liebisch 领导的团队在有关协作机器人应用的设计、准则、法律要求和标准等方面得到 SICK 的建议和培训。“我们对这套系统及其运行方式非常满意”,Heiko Liebisch 如是评价。“实践表明,该整体解决方案还有优化空间,我们将与合作伙伴SICK 进行进一步开发。”

 

人机协作中的功能安全性

高度自动化与柔性生产趋势:如今,人与机器的合作更加紧密,但仍然需要确保安全,因此在现代生产系统中确保功能安全性是提升灵活性的重要一步。为此,不仅需要全面理解机器人应用,专业的风险评估知识和相应的安全解决方案组合同样不可或缺。

在某些应用中,人与移动机器人必须紧密地相互融合。在这种协作场景中,机器人和工件(包括工件托盘)的力量、速度、运动轨迹都会给工人带来危险。这些危险必须通过防护措施和额外的风险降低措施加以限制。 

SICK 的 S300 Mini、S300、S3000 或全新 microScan3 Core 结合 Flexi Soft 安全控制器 360° 全方位防护机器人或 AGV 和 AGC ,是通过组网多个安全激光扫描仪简化应用解决方案的一个示例。

通过该解决方案确保所有移动方向上的安全。它是方便集成、具有高可用性且经济的一站式的全套解决方案。SICK 专用 EFI 接口(增强功能接口)允许设备间直接安全通信。该接口的使用为用户极大减少了通常所需的大量布线工作。同时,布线错误的风险也相应降低,特别是在调试阶段。

Flexi Soft 在车辆或机器人内部的中央集成除了方便配置,还实现从一点更好地诊断激光扫描仪系统。这样不仅节约了调试时间,还优化了维护和修理。

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