Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb
und -automatisierung IFF
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb
und -automatisierung IFF

Stationäre Industrieroboter als Assistenzsystem zur Herstellung von Druckgussformen (Projekt STROBAS)

Die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter in einem gemeinsamen Arbeitsraum erhöht nicht nur die Wirtschaftlichkeit in vielen Bereichen in der Produktion – sie entlastet den Menschen auch von gefährlichen und unergonomischen Arbeiten. Dabei bestehen sehr hohe Anforderungen an die Sicherheit, der Mensch darf unter keinen Umständen zu Schaden kommen.

Das Projekt STROBAS weist am Beispiel des Bearbeitens von Druckgussformen nach, wie Traglast und Präzision des Roboters den Werker bei körperlich belastenden Arbeiten unterstützen. Die innovativen, am Fraunhofer IFF entwickelten Sicherheitstechnologien schließen dabei jede Gefährdung des Menschen aus.

Bearbeitung von Druckgussformen. Wegen des hohen Wolframanteils wiegt jede dieser relativ kleinen Hälften zehn Kilogramm.
© Fraunhofer IFF
Ringförmiges Eingabegerät, mit dem sich der Roboter führen lässt.

Bisher ist das Bearbeiten von Druckgussformen mühsame Handarbeit. Die Hälften einer Form müssen perfekt aufeinander sitzen, damit beim Füllen kein Kunststoff oder flüssiges Metall austritt. Zu diesem Zweck werden die Kontaktflächen der Hälften per Hand abgeschliffen und immer wieder aufeinandergesetzt, bis sie ohne Spalt aufeinanderliegen – wegen des hohen Gewichts der Formen bis 30 kg eine große körperliche Belastung für den Werker.

Das entwickelte Assistenzsystem STROBAS erhöht die Ergonomie dieser Tätigkeit erheblich. Auf Tastendruck erkennt der Roboter mithilfe einer Kombination aus Stereokamerasystem und Taktilsensorik des Fraunhofer IFF, mit der die Werkbank überzogen ist, eine ihm vorgelegte Formhälfte und greift sie automatisch. Nun lässt sich die Druckgussform robotergestützt durch Anfassen an einem speziellen, ringförmigen Eingabegerät mit geringem Widerstand in eine beliebige Bearbeitungsposition im Raum fahren und dort arretieren. Der Roboter trägt die Last, der Mensch führt den Roboter feinfühlig. Zusätzliche Funktionen wie das automatische Anpressen der Ober- an die Formunterseite oder das Anfahren gespeicherter Bearbeitungspositionen entlasten den Werker nicht nur körperlich, sondern beschleunigen auch den Arbeitsprozess.

Neuartige Sicherheitsmechanismen stellen sicher, dass der Roboter den Menschen nicht gefährdet. Das ringförmige Eingabegerät überwacht laufend, ob der Werker den Ring beidhändig fasst und hält den Roboter an, falls er loslässt oder sehr fest zupackt. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich der Bediener versehentlich einklemmt. Um sicherzustellen, dass es während Bewegungen des Roboters im Automatikmodus nicht zu Kollisionen mit dem Menschen kommt, ist das Projektionssystem des Fraunhofer IFF im Einsatz. Durchbricht beispielsweise die Hand des Bedieners die um den Roboter projizierte Kontur, sorgt es dafür, dass der Roboter augenblicklich stillsteht.

Mit diesem Projekt demonstriert das Fraunhofer IFF eine Beispielapplikation für sichere Mensch-Roboter-Interaktion.

Projektinfo

Projekttitel

STROBAS – Stationäres Roboter-Assistenzsystem zur Herstellung von Druckgussformen