Continental behoort wereldwijd tot de toonaangevende toeleveranciers van de auto-industrie. De toenemende verscheidenheid aan voertuigmodellen en -varianten en derivaten in combinatie met kortere levensduurcycli in de auto-industrie zorgt voor een verhoogde dynamiek bij de toeleveranciers. Bij star gekoppelde productielijnen hebben veranderingen en storingen aan individuele stations een ernstig effect op de output van de gehele lijn. Hoe groter de storingen uitvallen, des te moeilijker wordt een compensatie.
In de fabriek in Babenhausen komen de klok rond iedere 15 seconden hightech-componenten voor auto-cockpits van de band. Dat is weinig ruimte naar boven, om stilstandtijden goed te maken. Daarom vervangt Continental momenteel starre test- en assemblagelijnen door flexibele redundante collaboratieve testlijnen: de Cobots Claus en Clara rusten de testmachines uit en wel daar, waar ze nodig zijn. De werknemers helpen indien nodig daarbij een handje. Voor de veiligheid in de samenwerking zorgt een veiligheidsoplossingen van SICK bestaande uit veiligheids-laserscanners S300, veiligheidsschakelaars TR4 en software-programmeerbare veiligheidscontrollers Flexi Soft.
In de volledig nieuw opgebouwde testlijn zijn er drie testbanken, die met robots (Cobots) worden uitgerust. De Cobot neemt een onderdeel van de ene band, legt dat in de testmachine, neemt het geteste apparaat weer mee en legt het op een volgende band.
Veiligheid maakt de mens-robot-samenwerking efficiënt
‘Claus (Clever automatisiertes universelles robot-system) en Clara (Clever automatisierte robot application) zijn half mobiele lichtgewicht robots, die stationair werken, maar mobiel inzetbaar zijn’, beschrijft Heiko Liebisch, Industrial Engineering, Robotics, Continental Automotive GmbH, de Cobots en hun voordelen. „Met dit concept is het mogelijk, de robot op te tillen en naar een andere plaats te verplaatsen voor een andere dienst. Zodoende heeft men de mogelijkheid, aan twee installaties met dezelfde robots te werken. In de vroege dienst aan het ene en in de late of nachtdienst aan het andere systeem.“
Door middel van mechanische indexering kan de Cobot op elk moment optimaal aan het teststation worden gepositioneerd, hier verifieert een transponder veiligheidsschakelaar TR4 Direct Unique Code Sensor, de TR4 Direct Unique Code-actuator aan Claus of Clara.
„Alles, wat over het onderwerp veiligheid in het hele systeem zit, wordt aangestuurd via de software-programmeerbare veiligheidscontroller Flexi Soft. D.w.z., de Flexi Soft controleert, of de gecodeerde veiligheidsschakelaar aanwezig is. Zo niet, dan gebeurt er niets. Dan activeert hij een foutmelding. Als de schakelaar wordt geverifieerd, laden de veiligheidslaserscanners (S300 Advanced) de veldsets, die passend bij de werkplek zijn opgeslagen en geven de Cobot eerst de vrijgave, zijn programma te kunnen laden en starten, beschrijft Heiko Liebisch de initialisatie. „We hebben de mogelijkheid om verschillende gecodeerde schakelaars aan de voorkant te schroeven. Zo kunnen we de Cobot voor meerdere werkplekken inrichten.“
De nieuwe lijn biedt de mogelijkheid, afgekeurde testonderdelen als retour terug te brengen in het lopende systeem. Hiervoor gaat een van de operators in lopend bedrijf naar het testsysteem of naar de Cobot, legt het testdeel ergens waar plaats is, loopt weer naar buiten en de Cobot weet zelfstandig, daar ligt iets, dat moet ik nog controleren en gaat gewoon verder.
De veiligheidslaserscanners, die diagonaal aangebracht voor de allround bewaking zorgen, geven aan de voorzijde via indicatielampjes in stoplichtkleuren de beschermveldzones resp. hun overtreding aan. Om er voor te zorgen dat de operators dit reeds vanuit hun ooghoek kunnen zien, licht het hele lichaam onder de cobotarm op overeenkomstig het automatische signaleringspaneel. In de collaboratieve modus wordt Claus geel en vermindert de snelheid. In de rode modus blijft hij volledig staan. Verlaten de operators het rode veiligheidsveld, start het systeem en dus Claus automatisch weer op. De operators hoeven niet te bevestigen.
In het begin is er altijd de risicobeoordeling - ook bij cobots
Ook als Claus en Clara relatief langzaam bewegen, kan een robotarm over het algemeen levensbedreigend dicht bij de operators komen. „Men moet altijd het totaalconcept beoordelen; daarom hebben we de grijpers die we aan de voorkant gebruiken lasergesinterd - zonder scherpe randen, alles is afgerond.“
Geen mens-robot-samenwerking is hetzelfde - daarom is een individuele risicobeoordeling van de MRS-applicatie zelfs dan noodzakelijk, wanneer de gebruikte robot speciaal is ontwikkeld voor de interactie met mensen - een dergelijke Cobot dus al vanuit het basisontwerp een veelheid aan kenmerken heeft van een inherent veilige constructie. Gelijktijdig moet ook de samenwerkingsruimte voldoen aan de basale vereisten, bijvoorbeeld met betrekking tot de minimale afstanden tot aangrenzende toegankelijke bereiken met beknellings- of klemgevaren. Normatieve basis voor de functionele veiligheid van MRS-toepassingen zijn enerzijds algemene normen zoals IEC 61508, IEC 62061 en ISO 13849-1/-2. Bovendien moet rekening worden gehouden met ISO 10218-1/-2 inzake de veiligheid van industriële robots en met name ISO TS 15066 inzake robots voor collaboratief gebruik.
Het team van Heiko Liebisch heeft zich met betrekking tot het ontwerp, richtlijnen, wettelijke vereisten en normen voor collaboratieve robotsystemen laten adviseren en opleiden door SICK. ‘We zijn heel blij met het systeem zoals het daar werkt’, zegt Heiko Liebisch over het resultaat. ‘In de praktijk zijn er hier en daar nog optimalisatiemogelijkheden die we met SICK als partner voor de totaaloplossing verder zullen ontwikkelen.’
Succesvolle pilotlijn sinds begin 2017
Heiko Liebisch en zijn collega Dejan Pfaff hebben de nieuwe 4.0-testlijn van Continental Automotive GmbH in Babenhausen gepland en de Cobots geconstrueerd. Zij zijn als het ware de vaders van Claus en Clara, die binnenkort broers en zussen zullen hebben in de vorm van Cora en Kurt. De succesvolle conversie schept namelijk een precedent bij Continental. Het gebruik van verdere Cobots is gepland. Over ‘school’ gesproken, de Clausen en Clara’s worden gebouwd door stagiairs van Continental Automotive GmbH. Mecaniciens bouwen het basisframe, elektrotechnisch werktuigbouwkundigen de rest. Een geweldige zaak voor de stagiairs. Als ze later in zo’n lijn werken, kunnen ze met trots zeggen dat heb ik gebouwd.
Verdere bijdragen:
Veiligheid maakt de mens-robot-samenwerking efficiënt
Veiligheidsoplossingen voor de intelligente mens-robot-samenwerking
Industriële beeldverwerking begeleidt Cobots
