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Optimale Sicherheit und Produktivität für autonome Fahrzeuge und kollaborative Roboter: Ausgabe 08/2019, 16.05.2019

Der «sichere» Schritt in Industrie 4.0

Bei Safe EFI-pro System handelt es sich um ein intelligentes Sicherheitssystem für fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) und kollaborierende Roboter (Cobots). Es kombiniert sichere Sensor- und Steuerungstechnik mit offener Ethernet-Netzwerktechnologie. So lassen sich applikationsspezifische Sicherheitskonzepte für FTF und Cobots umsetzen und deren Performance und Produktivität verbessern.

Bilder: Sick

Die Sensoren von Safe EFI-pro System überwachen das Arbeitsumfeld, während die integrierte Sicherheitssteuerung situationsbezogen die jeweils geeigneten Sicherheitsfunktionen aktiviert. Die standardisierte Netzwerktechnik von Safe EFI-pro System minimiert den Verkabelungsaufwand zwischen den Komponenten. Sie gewährt zudem eine einfache Integration des Sicherheitssystems in die Steuerungswelt von FTF und Cobots. Schliesslich bietet die EtherNet/IP-CIP-SafetySchnittstelle von Safe EFI-pro System optimale Konnektivität: sie erlaubt den Austausch sicherer und nicht sicherheitsgerichteter Prozess- und Diagnosedaten über alle maschinellen Kommunikationsebenen hinweg.

Miteinander von Menschen und autonomen Maschinen
Im Umfeld von Industrie 4.0 und dem Industrial Internet of Things (IIoT) bietet das Sicherheitssystem dadurch alle Voraussetzungen für die nahtlose Integration von FTF und Cobots in autonome Produktions- und Logistikanwendungen. Cyberphysische Produktions- und Logistiksysteme, die sich selbst organisieren und optimieren, gehören ebenso zu den Szenarien von Industrie 4.0 und des IIoT wie das kollaborative Miteinander von Menschen und autonomen Maschinen in stationären oder mobilen Applikationen. Starre Konzepte der Maschinensicherheit sind hierfür nicht geeignet – sie stehen autonom-dynamischen Strukturen entgegen, weil sie deren Produktivität beeinträchtigen. Safe EFI-pro System bietet demgegenüber die hierfür erforderliche Flexibilität, Funktionalität und Zukunftssicherheit.

Safe EFI-Pro System: Sicherheit und Produktivität Hand in Hand
Das Sicherheitssystem Safe EFI-pro System vernetzt die modulare Sicherheitssteuerung Flexi Soft mit sicheren Sensoren, die für die jeweilige Aufgabenstellung erforderlich sind. Gleichzeitig integriert es über die EtherNet/ IP-CIP-Safety-Schnittstelle auf sichere Weise Aktoren und Steuerungen anderer Hersteller. Die umfassende, sicherheitstechnische Gesamtlösung von Sick vermeidet Auslegungs- und Integrationsrisiken für Fahrzeug- oder Roboterhersteller.
Endanwender profitieren davon, das FTF und Cobots durch die situativ-intelligente Sicherheitsüberwachung wesentlich produktiver eingesetzt werden können. Die Annäherung einer Person führt beispielsweise nicht sofort zum Stopp, sondern zunächst zu einer entfernungsabhängigen Verringerung einer Fahr- oder Bewegungsgeschwindigkeit. Die Schutzfunktion ist aktiviert, der Prozess läuft sicherheitsüberwacht weiter – die Produktivität ist höher als bei einer vollständigen Sicherheitsabschaltung.

microScan3 EFI-pro: zentrales Sensormodul im Sicherheitssystem
Der Sicherheits-Laserscanner microScan3 EFI-pro ist die zentrale sensortechnische Komponente im Safe EFI-pro System. Bis zu sechs Geräte lassen sich für die sichere und adaptive Umfelderfassung vernetzen. Jeder einzelne Sicherheits-Laserscanner bietet bis zu acht simultan überwachbare Schutzfelder sowie bis zu 128 individuell konfigurierbare Felder und Überwachungsfälle. Viele Augen, die eine sehr differenzierte Umfeldwahrnehmung gewähren – Roboter- und Fahrzeugbewegungen können so äusserst feinstufig überwacht werden.
Dies verbessert entscheidend die Verfügbarkeit und Produktivität von FTF und Cobots, denn die Sicherheitssteuerung Flexi Soft aktiviert für jede Situation die sicherheitstechnisch erforderliche und zugleich prozessoptimale Schutzfunktion.

Use case «Fahrerlose Transportfahrzeuge»
Mit Safe EFI-pro System wird ein Höchstmass an Sicherheit und Produktivität fahrerloser Transportfahrzeuge erreicht. Dank der sicheren Antriebsüberwachung Safe Motion Control wird hierfür eine situationsbezogene intelligente Umschaltung von Überwachungsfällen in Abhängigkeit der Geschwindigkeit und des Lenkwinkels ermöglicht. Darüber hinaus können eine Vielzahl weiterer sicherheitsrelevanter Faktoren des Fahrzeugs in den Überwachungsfällen berücksichtigt werden, beispielsweise die Kurvengeschwindigkeit oder der Bremsweg. Zusätzliche Antriebssicherheitsfunktionen wie die sicher begrenzte Geschwindigkeit (SLS), die sicher begrenzte Position (SLP) und die sichere Geschwindigkeitsüberwachung (SMM) können ebenfalls eingerichtet werden.
Über den Sicherheitsaspekt hinaus verbessert Safe EFI-pro System die Produktivität von FTF. Die simultane Schutzfeldüberwachung reduziert den Zeitbedarf für das Umschalten von Überwachungsfällen. Schutzfeldgeometrien können dadurch kleiner dimensioniert und die Effizienz von Transportprozessen beispielsweise durch das bessere Befahren von Kurven oder Engstellen gesteigert werden. Die Scantechnologie safeHDDM des microScan3 liefert präzise Messdaten, die zur Navigation und Fahrzeuglokalisierung genutzt werden können. Die mit dem microScan3 verfügbaren Konturerkennungsfelder versetzen FTF in die Lage, definierte Arbeits- und Andockpositionen zu erkennen und autonom anzufahren sowie sichere Kolonnenfahrten zu realisieren oder Felder an eine verengte Durchfahrt anzupassen. Zusätzliche Sensoren sind hierfür nicht erforderlich – dies spart Kosten und Integrationsaufwand.

Use case «Kollaborierende Roboter»
Die adaptive und situationsabhängige Bewegungsüberwachung mit Safe EFI-pro System leistet in der Welt der kollaborierenden Roboter den entscheidenden Beitrag zu einer sicheren, ergonomischen und effizienten Interaktion mit dem Menschen und dem Arbeitsumfeld. Die intelligenten Funktionen des microScan3 EFI-pro gewährleisten ein an die Situation adaptiertes Bewegungsverhalten des Cobots, beispielsweise bei der Annäherung einer Person. Das Sicherheitssystem ermöglicht über EtherNet/IP-CIP Safety die sichere Inte gration von Robotersteuerungen unterschiedlicher Hersteller. Die Automatisierungssysteme können ihrerseits sicherheitsrelevante Informationen und Funktionen zur Kraft- und Leistungsbegrenzung für den Logikeditor im SICK Engineeringtool Safety Designer sowie für die zentrale Sicherheitslogik bereitstellen.

Mit der Systemlösung auf der sicheren Seite
Ob autonome Fahrzeuge oder kollaborierende Roboter – die sicher vernetzte Sensor- und Steuerungstechnik von Safe EFI-pro System erfüllt alle relevanten, sicherheitstechnischen Normen wie die DIN EN 1525 «Sicherheit von Flurförderzeugen – Fahrerlose Flurförderzeuge und ihre Systeme» und die ISO 10218-1/-2 «Industrieroboter – Sicherheitsanforderungen, Teil 1: Roboter; Teil 2: Robotersysteme und Integration».

Infoservice
Sick AG
Breitenweg 6, 6370 Stans
Tel. 041 619 29 39, Fax 041 619 29 21
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Maschinensicherheit im Umfeld von Industrie 4.0 und IIoT: mit dem Sicherheitssystem Safe EFI-pro System realisiert SICK umfassende und situativ-intelligente Sicherheitsüberwachungen für fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) und kollaborierende Roboter (Cobots)