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Sicherheitszertifizierungen für den Robotereinsatz

Berühren ja, verletzen nein

Die Frage nach der Sicherheit spielt für die Umsetzung von Mensch/Roboter-Kollaborationen eine entscheidende Rolle. Auf dem Weg zur obligatorischen CE-Kennzeichnung gibt es bei Robotern Unterschiede zu anderen Maschinen. Denn unter Umständen gilt es, Kollisionen zwischen Mensch und Maschine bei der sicherheitstechnischen Betrachtung zu berücksichtigen. Bei der Prüfung der auf den Menschen einwirkenden Kräfte, und um Verletzungen auszuschließen, spielt ein neues Kollisionsmessgerät eine zentrale Rolle.

Je enger Mensch und Roboter zusammenarbeiten, desto größer die Synergien und Produktionsvorteile. Doch wenn sich Mensch und Roboter einen Arbeitsraum teilen, greifen klassische Schutzprinzipien wie Schutzgitter oder Sicherheitsabstände nicht mehr. Wie lässt sich dann die Sicherheit garantieren? Da Robotersysteme im Sinne der Maschinenrichtlinie unvollständige Maschinen sind, ist im Grundsatz ein Konformitätsbewertungsverfahren durchzuführen, an dessen Ende die CE-Kennzeichnung steht. Für detaillierte Sicherheitsanforderungen standen bislang die beiden C-Normen ISO10218 Safety of Industrial Robots Teil 1: Robots und Teil 2: Robot systems and integration zur Verfügung. Die deutschen Fassungen beider Teile sind als EN10218-1:2011 und EN10218-2:2011 veröffentlicht und unter der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG gelistet. In der Praxis erwiesen sich die Normen aber als nicht ausreichend, um eine tatsächliche Kollaboration von Mensch und Maschine, bei der sich die jeweiligen Arbeitsräume zeitlich und räumlich überschneiden, sicher umzusetzen. Hier klaffte eine normative Lücke, die sich erst in diesem Frühjahr durch die Veröffentlichung der ISO/TS15066 schließen ließ.

Vier Arten der Sicherheit

Mensch/Roboter-Kollaborationen (MRK) erfordern Schutzmaßnahmen, damit während des kollaborierenden Betriebs die Sicherheit des Menschen jederzeit sichergestellt ist. Dafür sind in der ISO/TS15066 vier Kollaborationsarten als Schutzprinzipien genauer beschrieben. Eine sichere MRK erfordert zum einen Robotersysteme, die speziell für die jeweilige Kollaborationsart konzipiert sind. Die Risikominderung lässt sich zum anderen durch eine inhärent sichere Konstruktion des Roboters und des Arbeitsraums sowie die Anwendung der unten genannten Kollaborationsarten umsetzen:

  • • Sicherheitsbewerteter überwachter Stillstand: Der Mensch hat nur Zugang zum stillstehenden Roboter (sicherheitsbewerteter überwachter Halt). Eine Kollision ist damit ausgeschlossen.
  • • Handführung: Der Mensch hat nur Zugang zum stillstehenden Roboter, der Mensch führt den Roboter manuell. Eine Kollision ist damit ausgeschlossen.
  • • Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung: Der Mensch hat während des Betriebs Zugang zum Kollaborationsraum, seine Sicherheit wird durch den Abstand zum Roboter gewährleistet: Ist der Abstand zu gering, wird ein Sicherheitshalt ausgelöst. Eine Kollision ist damit ausgeschlossen.
  • • Leistungs- und Kraftbegrenzung: Hier hat der Mensch ebenfalls Zugang zum Kollaborationsraum, während der Roboter sich bewegt. Ein Kontakt zwischen Mensch und Roboter (beabsichtigt oder nicht) ist möglich.
  • • In der Praxis zeigt sich, dass sich mit der ISO/TS15066 Mensch/Roboter-Kollaborationen oft durch eine Kombination von Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung und einer Leistungs- und Kraftbegrenzung umsetzen lassen. Wenn jedoch Kollisionen ein mögliches Szenario sind, dann ist es zwingend erforderlich, dass sichergestellt ist, dass die Berührung nicht zu einer Verletzung führt.

Pilz GmbH & Co. KG

Dieser Artikel erschien in ROBOTIK UND PRODUKTION 4 2016 - 28.10.16.
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