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Der Betriebsleiter 10/2018

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Mensch und Maschine ganz

Mensch und Maschine ganz nah MRK stellt besondere Herausforderungen an die Sicherheit 01 Für MRK schreibt die technische Spezifikation ISO/TS 15066 eine Messung von Kraft und Druck der Roboterbewegung vor Mensch und Roboter sollen noch enger zusammenarbeiten; idealerweise ohne Schutzzaun oder andere trennende Schutzeinrichtungen. Wo bleibt dabei die Sicherheit des Menschen? Jahrelang gingen Mensch und Roboter aus Gründen der Sicherheit getrennte Wege. Um den Schutz des Werkers zu gewährleisten, setzte man auf eine strikte Trennung von Mensch und Maschine. Jetzt, bei der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) teilen sich Mensch und Maschine räumlich und zeitlich einen Arbeitsraum. Das stellt an die Sicherheit besondere Herausforderungen. Die normative Grundlage ist die ISO/TS 15066. Diese technische Spezifikation legt Sicherheitsanforderungen an kollaborierende Industrierobotersysteme und die Arbeitsumgebung fest. In der ISO/TS 15066 sind vier Kollaborationsarten als Schutzprinzipien genauer beschrieben: 1. Beim sicherheitsbewerteten überwachten Stillstand hat der Mensch nur Zugang zum stillstehenden Roboter. 2. Bei der Handführung hat der Mensch ebenfalls nur Zugang zum stillstehenden Roboter und der Mensch führt den Roboter manuell. 3. Bei der Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung hat der Mensch während des Betriebs Zugang zum Kollaborationsraum, seine Sicherheit wird durch den Abstand zum Roboter gewährleistet: Ist der Abstand zu gering, wird ein Sicherheitshalt ausgelöst. 4. Bei der Leistungs- und Kraftbegrenzung hat der Mensch ebenfalls Zugang zum Kollaborationsraum, während der Roboter sich bewegt. Ein Kontakt zwischen Mensch und Roboter (beabsichtigt oder nicht) ist hier möglich! Berühren ja, verletzen nein Wenn jedoch Kollisionen ein mögliches Szenario sein können, dann muss sichergestellt sein, dass die Berührung nicht zu einer Verletzung führt. In der Praxis zeigt sich, dass sich mit der ISO/TS 15066 Mensch-Roboter-Kollaborationen oft durch eine Kombination von „Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung“ und einer „Leistungsund Kraftbegrenzung“ umsetzen lassen. Für Robotersysteme, wie für alle anderen Maschinen im Sinne der Maschinenrichtlinie, ist ein Konformitätsbewertungsverfahren Schritt für Schritt zu durchlaufen. Zu beachten ist, dass der Roboter normativ an sich nur eine unvollständige Maschine darstellt; erst durch Greifer bzw. das für die jeweilige Applikation notwendige Werkzeug erhält der Roboter einen bestimmten Zweck und muss als vollständige Maschine betrachtet werden. Der Integrator oder Anwender wird damit zum Hersteller der Maschine und ist für die CE-Kennzeichnung Dienstleistungen rund um die Robotersicherheit Robotersysteme sind als unvollständige Maschine zu betrachten – so besagt es die Maschinenrichtlinie. In der Praxis erfordert jede Applikation eine eigene sicherheitstechnische Betrachtung. Pilz unterstützt mit einem auf die einzelnen Lebensphasen eines Robotersystems abgestimmten Dienstleistungsangebot: von der Applikationsanalyse über die Risikobeurteilung gemäß EN ISO 12100 bis hin zur CE-Kennzeichnung. Ein Schulungsangebot zum Thema Robotersicherheit rundet das Serviceangebot ab. 14 Der Betriebsleiter 10/2018

MONTAGE- UND HANDHABUNGSTECHNIK 02 Mit einem Kraft- und Druckmesssystem auf Mietbasis bietet Pilz ein komplettes Paket für die Validierung von Mensch-Roboter-Kollaborationen (MRK) gemäß ISO/TS 15066 an PREMIUM- WERKZEUGE FÜR ERSTKLASSIGE BEARBEITUNGEN inklusive sicherheitstechnischer Überprüfung verantwortlich. Schritt für Schritt zur CE-Kennzeichnung Entsprechende Leitsätze zur Risikobeurteilung und -minderung sind in der EN ISO 12100 Sicherheit von Maschinen definiert. Maßgebend zur Risikobeurteilung ist der iterative Prozess. Dieser gliedert sich in die Schritte Risikoanalyse und Risikobewertung. Die Herausforderung bei schutzzaunlosen Roboterapplikationen besteht darin, dass sich die Grenzen der beiden Arbeitsbereiche von Mensch und Maschine auflösen. Zusätzlich zu den Gefahren, die vom Roboter ausgehen, müssen die Bewegungen des Menschen berücksichtigt werden. Diese sind jedoch nicht immer kalkulierbar in Hinsicht auf Geschwindigkeit, Reflexe oder plötzlichen Zutritt zusätzlicher Personen. Kollisionen können auf verschiedene Arten abgemildert werden: Durch konstruktive Maßnahmen wie Abrunden der Kanten und Ecken, Polsterungen oder möglichst große Kontaktflächen, um die Kraft auf der Fläche zu verteilen. Oder aber durch technische Schutzmaßnahmen wie z.B. die Reduzierung der Dynamik der Roboterbewegungen sowie Anpassungen der Roboterbahn, um Kollisionen mit besonders sensiblen Köperregionen zu vermeiden. Auch Schulungen der Mitarbeiter können helfen, das Verletzungsrisiko zu verringern. Auf Basis der Risikobeurteilung entsteht maßgeschneidert das Sicherheitskonzept sowie die Systemintegration. In der anschließenden Validierung werden die vorangegangenen Schritte nochmals reflektiert. Im Gegensatz zur Risikobeurteilung wird bei der Validierung jede Gefahrenstelle mit Schutzmaßnahmen betrachtet! Die Roboterapplikation muss hierfür in einem auslieferungsfertigen Zustand sein. Für die Validierung sind gemäß der Norm unterschiedliche Methoden anzuwenden, darunter optische Kontrollen, praktische Tests und Messungen. Ohne Messung keine Sicherheit! Letztlich muss durch ein Messverfahren ermittelt werden, ob die möglichen Kollisionen sicherheitstechnisch unbedenklich sind. Im Anhang A der Technischen Spezifikation (TS) wird ein Körpermodell mit 29 Qualität, Funktionalität und Innovation für optimale Werkzeuglösungen Ihrer individuellen Bearbeitungsaufgaben! Wenn Kollisionen ein mögliches Szenario sein können, muss sichergestellt sein, dass die Berührung nicht zu einer Verletzung führt Im Fokus Sicherheit Effizienz Nachhaltigkeit spezifischen, in zwölf Körperregionen eingeteilte Köperbereiche aufgeführt. Das Körperzonenmodell macht zu jedem Körperteil (z.B. Kopf, Hand, Arm oder Bein) eine Angabe zu den jeweiligen Belastungsgrenzwerten mit Blick auf Kraft und Druck. Die Körperregion mit den niedrigsten zulässigen Kollisionswerten ist das Gesicht. Bleibt die Anwendung während einer Begegnung zwischen Mensch und Roboter innerhalb dieser Grenzen, so ist sie normenkonform. Für diese spezielle Kraft- und Druckmessung hat Pilz ein Kollisionsmess-Set entwickelt. Das mit Federn und entsprechenden Sensoren ausgestattete Gerät misst die auf den menschlichen Körper einwirkenden Kräfte exakt und vergleicht sie mit den Grenzwerten. Pilz bietet das Set, indem auch Schulung, Wartung, Kalibrierung und regelmäßig Updates enthalten sind, auf Mietbasis an. Wenn die Grenzwerte überschritten werden, müssen Maßnahmen wie z.B. die Reduzierung der Roboter-Geschwindigkeit, Vermeidung von Quetsch-Stellen erfolgen oder zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen wie Lichtgitter oder eine trennende Schutzeinrichtung installiert werden. Motek: Halle 8, Stand 8116 www.pilz.de www.ingersoll-imc.de

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