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GTE Industrieelektronik GmbH
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Kraft-Druck-Messsysteme für kollaborierende Roboter

CoboSafe

Die Automatisierung von Produktionsprozessen mithilfe von Industrierobotern hat die Fertigungslandschaft in der Vergangenheit nachhaltig geprägt. Auch künftig ist für viele Fertigungsprozesse der optimale Automatisierungsgrad ein Mittelweg aus Vollautomatisierung und Handarbeit, was den Aspekt des Arbeitsschutzes dieser Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) in den Fokus rückt. Das Konzept von trennenden Schutzzäunen bedingt einen erhöhten Platzbedarf und beeinflusst damit die Wirtschaftlichkeit dieser Fertigungsmöglichkeit nachteilig.
In der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ohne trennende Schutzeinrichtungen lassen sich Kollisionen zwischen Mensch und Roboter jedoch nicht ausschließen. Somit stellt der Bereich MRK spezielle Anforderungen an Kollisionsprävention und -erkennung. Drehmomentüberwachung und Kraftbegrenzung müssen ein ähnliches Schutzniveau erreichen, wie sie alternativ trennende Schutzzäune gewährleisten.
Die zulässigen Grenzwerte nach ISO/TS 15066 für Kraft und Druck (bzw. nach Vorgabe der Robotic Industries Association des American National Standards Institute RIA TR R15.806-2018) sorgen für den sicheren Betrieb von MRK-Arbeitsplätzen und sind zwingend einzuhalten.

Das Kraft-Druck-Messsystem CoboSafe ist ein leicht einzusetzendes Instrument, um durch kombinierte Kraft-Druckmessungen und deren Auswertung die Einhaltung geforderter Grenzwerte nachzuweisen.


Kraftmessung: CoboSafe-CBSF

Analog zu den in ISO/TS 15066 benannten Federkostanten zur Überprüfung biomechanischer Grenzwerte ist jeweils ein kalibrierter Kraftaufnehmer (CBSF) erhältlich, der ohne weitere Vorbereitung sofort messbereit ist. Herzstück des aus Aluminium gefertigten Kraftaufnehmers ist der präzise Piezo Kraftsensor mit lineargeführter Messmechanik. Die Mechanik gewährleistet eine optimale Messgenauigkeit und Reproduzierbarkeit, die integrierte Elektronik analysiert und speichert die gemessenen Werte. Die Speicherkapazität beträgt bis zu 100 Einzelmessungen. Über das Display werden die transienten- und quasistatischen Werte ausgegeben.

Bedarfsgerecht lässt sich ein Set aus Kraftaufnehmern mit bis zu neun Geräten zusammenstellen, die jeweils mit unterschiedlichen Federkonstanten (K2) ausgestattet sind. Die Kombination von Federkonstante (K2) und zusätzlichem Dämpfungselement (K1) simuliert die biofidelen Eigenschaften des menschlichen Körpers. Die Datenübertragung erfolgt wireless oder alternativ per USB-Schnittstelle. So lässt sich der Kraftaufnehmer sehr einfach positionieren und die Daten sind sofort auf dem PC oder einem anderen externen Anzeigendisplay sichtbar. Die Software CoboSafe-Vision wertet die erhobenen Daten aus und protokolliert das Ergebnis.



Weitere Ausführungen

CBSF-75-Basic

Grenzwerte sicher einhalten bei nicht vorrangig geschwindigkeitsorientierten Applikationen


CBSF-75-Gripper

Der CBSF-75-Gripper ermöglicht die Überprüfung von statischen und dynamischen Greifer-Klemmkräften an kollaborierenden Robotern.


Druckmessung

Zur Druckmessung steht entweder ein einfaches Set (CoboSafe-Scan) auf Basis von Druckmessfolien oder das anspruchsvollere Druckmessverfahren (CoboSafe-Tek) auf Basis elektronischer Foliensensoren zur Verfügung:


CoboSafe-Scan

Das Set CoboSafe-Scan basiert auf FUJIFILM Prescale Druckmessfolien und ermöglicht die Erfassung von Druckverteilung und Maximaldruck. Die Folien reagieren auf den Druck und zeigen die Druckverteilung an. Die Druckkraft wird durch die Intensität der Verfärbung mit einer Genauigkeit von ± 10% bestimmt. Mittels Scanner und einem dafür entwickeltem Kalibrierblatt wird das Druckbild in die Software CoboSafe-Vision importiert und automatisch ausgewertet. Als Ergebnis werden Druckbild und Maximaldruck angezeigt. Zum Set gehören Scanner, Kalibrierblatt und Folien.


CoboSafe-Tek

Das Set CoboSafe-Tek liefert über elektronische Foliensensoren neben Maximaldruck und Druckverteilung auch eine Druckverlaufsmessung. Das System ist besonders geeignet für Anwendungen, die sehr detaillierte Ergebnisse erfordern. Der Kollisionsdruck wird als ‘Film’ aufgezeichnet. Durch Synchronisation auf den Kraftverlauf können die Druckwerte und die Druckverteilung für den geforderten transienten- und statischen Druck ermittelt und visualisiert werden. Das System zeigt alle vier Messwerte nach ISO/TS 15066. Es besteht aus verschiedenen Foliensensoren, einem Handle zur Aufnahme der Folien und einem Hub (Interface). Die mehrfach verwendbaren Folien-Sensoren sind ultradünne flexible Platinen mit Schaltkreis und drucksensitiven Zellen.


Auswerte-Software CoboSafe-Vision

Die Software CoboSafe-Vision visualisiert die gemessenen Kraftkurven und Druckbilder. Sie berechnet und ermittelt die Werte für die transienten und quasistatischen Kräfte und für den maximalen Druckwert.
Eine Beurteilung des Druckbildes ist durch die zwei- und dreidimensionale Darstellung sowie durch den Einsatz von Filtern möglich. Eine individuelle Protokollierung ist ebenso vorgesehen wie die Ausgabe als csv-Export.


Weitere Informationen

Weitere Informationen oder einen persönlichen Beratungstermin erhalten Sie über info@gte.de

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