Dipl. Ing (FH) Marcus Peineke, Functional Safety Engineer, Phoenix Contact Electronics GmbH
1. Sichere Geschwindigkeitsüberwachung 2. Grenzwerte für spezifische Körperbereiche 3. Frühzeitige Berücksichtigung sämtlicher Parameter 4. Risikobeurteilung der gesamten Applikation 5. Leistungsspektrum in allen Zyklusphasen
In traditionellen Industrieanlagen gibt es bereits Bereiche, die Mensch und Roboter gemeinsam nutzen. So legt ein Produktionsmitarbeiter beispielsweise Teile für die Fertigung in eine Vorrichtung ein, die der Roboter dann entnimmt und weiter bearbeitet. Beide Parteien halten sich in der Regel nicht gleichzeitig im Raum auf. Während der Mensch tätig ist, wird der Bereich für die Bewegungen des Roboters gesperrt. Das geschieht über einen sicherheitsbewerteten überwachten Halt des Roboters. In diesem Zusammenhang sprechen die Fachleute überwiegend von Koexistenz statt von Mensch-Roboter-Kollaboration, da entweder der Roboter oder der Mensch Arbeiten im gemeinsamen Raum verrichten kann. In der EN ISO 10218-1:2011 werden folgende Kollaborationsarten aufgeführt: Handführung, sicherheitsbewerteter überwachter Halt, Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung sowie Leistungs- und Kraftbegrenzung. Zunächst ist zu klären, welche Schutzmaßnahmen sich für die Applikation eignen, und ob die verschiedenen Ansätze verknüpft werden müssen, wenn kein Schutzzaun vorhanden ist.
Sichere Geschwindigkeitsüberwachung
Zu Beginn der Planung hat sich der Anwender ferner Gedanken darüber zu machen, welche Leistung und Geschwindigkeit vom System erwartet wird. Ein hochdynamisches Robotersystem, das mit schweren Lasten hantiert, lässt sich kaum für eine dauerhafte Zusammenarbeit mit dem Menschen auslegen, weil bei einer möglichen Kollision hohe Kräfte auftreten. Durch die Kombination von Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung sowie der Leistungs- und Kraftbegrenzung kann im Allgemeinen eine höhere Zykluszeit des Roboters erreicht werden. Dazu muss der Roboter jedoch während der Zeiten des Werkereingriffs seine Geschwindigkeit reduzieren. Dabei ist zu beachten, dass die Geschwindigkeitsüberwachung unbedingt sicherheitsgerichtet ausgelegt sein muss. Ist sie nicht gemäß EN ISO 10218 als Sicherheitsfunktion in den Roboter integriert worden, muss immer die maximale Geschwindigkeit angenommen werden. Unterschiedliche Leichtbauroboter vereinfachen die Einbindung von MRK-Lösungen, da sie aufgrund der geringeren Massenträgheitsmomente bei einem Zusammenstoß systemseitig geringere dynamische Kräfte erzeugen.
Grenzwerte für spezifische Körperbereiche
Zur Umsetzung einer sicheren Roboteranlage reicht es allerdings nicht, wenn lediglich Leichtbauroboter eingesetzt werden. In der EN ISO 10218 sind die Sicherheitsanforderungen für den Bau und die Integration von Robotern beschrieben. Der Standard umfasst auch die Forderung nach einer Leistungs- und Kraftbegrenzung. Die in einer früheren Ausgabe aufgeführte maximale Leistung von 80 W sowie maximale Kraft von 150 N wurden in der Folgeversion der Norm wieder gestrichen, weil Erkenntnisse belegen, dass diese Werte nicht für alle Körperregionen einen ausreichenden Schutz bieten.
