Roboter ohne Schutzzaun

Lesen Sie dazu auch: Standpunkt MRK Mensch-Roboter-Kollaboration

Trennende Schutzeinrichtungen, oder umgangsprachlich Schutzzäune, werden in Roboteranlagen oft als störend empfunden. Gleichzeitig ist MRK (Mensch-Roboter-Kollaboration) in aller Munde. Darüber hinaus werden verschiedene Systeme mit alternativen Schutzeinrichtungen, wie z.B. Bodenscanner oder andere optische Systeme angeboten und bei Messen vorgestellt. Dadurch soll eine verbesserte Zugänglichkeit gewährleistet sein. Dabei sind die beiden grundsätzlichen Ansätze sehr verschieden.

Im einen Konzept werden dazu Leichtbauroboter oder kollaborierende Roboter eingesetzt, die laut deren Hersteller ohne Schutzzaun betrieben werden dürfen.

Diese Aussage und Spezifikation muss der Roboterhersteller für seine Roboter - im Sinne der Maschinenrichtlinie "unvollständige Maschinen" - nach entsprechender Prüfung in der mitgelieferten Einbauerklärung bestätigen. Um diese Spezifikation zu erreichen, muss die Einhaltung kritischer Grenzwerte (Geschwindigkeit und Kraft) in sogenannter sicherer Technik in der Steuerung überwacht werden. Dazu gibt es seit Anfang 2016 eine verbindliche Regelung. In der Norm ISO/TS 15066 sind Maximalkräfte definiert, die im kooperativen Betrieb auf unterschiedliche Körperteile bzw. Regionen eines Menschen wirken dürfen. In der Norm wird dabei unterschieden zwischen den Klemm-und Quetschkräften, den Stoßkräften sowie der Druck- und Flächenpressung. Diese Grenz-Kräfte nehmen jedoch –je nach körperlicher Konstitution und Empfindlichkeit- z.B. blaue Flecken als Ergebnis eines ungewollten Kontaktes in Kauf. 

Spätestens bei der Integration zusätzlicher Komponenten -wie z.B. schon einem einfachen Greifwerkzeug- kommen zusätzliche Gefährdungspotenziale hinzu, die der Anlagenbauer bzw. Systemintegrator im Rahmen der Risikobewertung des Gesamtsystems bewerten muss. Dabei muss sowohl die "bestimmungsgemäße Verwendung" als auch die "vorhersehbare Fehlanwendung" bewertet werden und entsprechende Maßnahmen getroffen werden um das erforderliche Sicherheitsniveau zu erreichen, was der Anlagenbauer in der maschinenrichtlinienkonformen Herstellererklärung, die er mit der Anlage liefert, bestätigt. Bereits bei einem einfachen pneumatischen Greifwerkzeug ist das Gefährdungspotenzial (Quetschen, Abscheren) zu groß, um den Roboter noch ohne Schutzeinrichtung zu betreiben. Sowohl der Anlagenhersteller als auch der Anlagenbetreiber haben im Schadensfall mit erheblichen rechtlichen Konsequenzen zu rechnen.

Im zweiten Konzept wird ein Schutzzaun alternativ durch sichere Sensorik (z.B. einem Bodenscanner, Lichtvorhänge o.ä.) ersetzt, in der Regel in Verbindung mit einem Safety-Controller am Roboter, der die sichere Verriegelung bestimmter Arbeitsbereiche gewährleistet. Üblicherweise liegen die Kosten für diese sichere Sensorik deutlich über, mindestens jedoch auf gleichem Niveau, wie eine trennende Schutzeinrichtung, wie z.B. ein Schutzzaun. Gleichzeitig müssen jedoch sehr viel größere Sicherheitsabstände eingehalten werden, um den geforderten Anhaltewegen des Roboters bei Eintreten in den Sicherheitsbereich Rechnung zu tragen. Je nach Konfiguration führt ein (versehentliches oder gewolltes) Eintreten in den Schutzraum zu einem Not-Stopp oder zur schrittweisen Reduzierung der Geschwindigkeit. In beiden Fällen wird die Produktivität durch versehentliches Betreten des Sicherheitsraumes jedenfalls negativ beeinflusst.

Sicherheitsbedenken, höhere Investitionskosten bei gleichzeitigen Nachteilen in der Zuverlässigkeit und Produktivität haben uns bisher meist dazu veranlasst, von Systemen ohne trennende Schutzeinrichtung abzuraten. Sehr oft konnten wir jedoch gemeinsam mit unseren Kunden Lösungen entwickeln, um die gewünschte Zugänglichkeit zu Maschinen und Systemen für Rüst- und Einrichtvorgänge zu gewährleisten, ohne dabei Kompromisse bei der Bedienersicherheit oder Anlagenverfügbarkeit hinnehmen zu müssen. Teilweise bieten wir für unsere Systeme oder Roboter entsprechende Verschiebeeinrichtungen an, die es ermöglichen Komponenten zum Einrichten und Rüsten zu verschieben und danach ohne großen Aufwand wieder exakt positioniert in Ausgangsposition zu bringen.