DER KONSTRUKTEUR 6/2016

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AKTUELL KOMMENTAR Cobot – der kollaborierende Roboter Sichere Konstruktion ist mehr als die halbe Miete In ersten Pilotprojekten werden kollaborierende Industrieroboter (Cobots) getestet, die in direktem Kontakt mit Menschen arbeiten. Welche Herausforderungen birgt die neue Produktionsform für Konstrukteure und Maschinenbauer? Dipl.-Ing. (FH) Thomas Gaertner, Abteilung Elektro- und Gebäudetechnik, TÜV SÜD Industrie Service GmbH, St. Ingbert Bislang waren Industrieroboter zum Schutz der Mitarbeiter hinter trennenden Schutzeinrichtungen fest am Boden installiert. Durch neue Technologien wie Sensoren, Aufpralldetektoren und sensible Steuerungen können insbesondere Leichtbauroboter inzwischen Hand in Hand mit den Menschen arbeiten. Sie nehmen ihnen monotone oder körperlich belastende Tätigkeiten ab. Die neue Nähe stellt allerdings auch neue sicherheitstechnische Anforderungen an Konstrukteure und Maschinenbauer – sowohl in den Herstellerals auch in den Anwenderbetrieben. Denn trotz moderner Technik kann bei einer direkten Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) nie ganz ausgeschlossen werden, dass es zu einem Zusammenstoß kommt. Um eventuellen Verletzungen vorzubeugen, muss dem Thema Sicherheit bereits bei der Planung ein großer Stellenwert zukommen. Die sogenannten Cobots verfügen in der Regel über mehr Kraft, Geschwindigkeit und Ausdauer als Menschen. Bei einer MRK sollte jedoch nicht das vorrangige Ziel sein, dieses Potenzial voll auszuschöpfen. Vielmehr sollte die Leistungsfähigkeit soweit begrenzt werden, dass keine Verletzungsgefahr besteht. Da im Betrieb Versuche an Probanden nicht erlaubt sind, empfiehlt TÜV SÜD Industrie Service den Einsatz biofideler Kraft/ Druck-Messgeräte, wie sie auch BG/BGIA empfehlen. Damit lässt sich ermitteln, welche Stoßkraft bei einem Aufprall auf den Menschen einwirkt. Grenzwerte für biomechanische Schmerzeinwirkungen an 29 Körperstellen finden sich in der neuen ISO/TS 15066, die auch weitere vertiefende Vorgaben für Industrieroboter enthält. Die sicherheitstechnischen Anforderungen an die Verwendung von Cobots definieren die angepassten Normen für Industrieroboter EN ISO 10218 Teile 1 und 2. Auch der künftige Einsatzort und -zweck sind dabei maßgeblich. Steht der Cobot in einer geschlossen Halle oder einem Durchgangs- und Verladebereich? Welche Materialeigenschaften hat das von ihm zu bearbeitende Werkstück? Sind eventuell Besonderheiten wie Hitzebeständigkeit zu beachten oder sind an dem zu bearbeitenden Gegenstand zusätzliche Greifvorrichtungen für den Cobot anzubringen? Auch der Arbeitsplatz muss entsprechend auf die MRK ausgelegt sein. Welche Stromversorgung und Spannungsebenen sind vorhanden? Reicht der Platz für die Länge des Schwenkarms? Könnten Steuerung oder Sensoren des Cobots eventuell durch Erschütterungen gestört werden, so dass es zu einem technischen Ausfall kommt? All diese Fragen müssen einkalkuliert und beantwortet werden, bevor der Cobot in Betrieb genommen wird. So lassen sich auch Potenziale für mögliche Effizienzgewinne ausloten. Grundvoraussetzung für eine gelingende Mensch-Roboter-Kollaboration und deren Akzeptanz bleibt aber die Sicherheit der Mitarbeiter. Um diese zu gewährleisten, sollten Herstellerfirmen in der Risikobeurteilung vor Inbetriebnahme schon eng mit den künftigen Anwenderbetrieben sowie unabhängigen Sicherheitsingenieuren zusammenarbeiten. Mit Hilfe von Druck-/Kraftmessungen sollten die Cobots bereits in der Konstruktionsphase so justiert werden, Grundvoraussetzung für die Mensch-Roboter- Kollaboration ist die Sicherheit der Mitarbeiter dass sie die biomechanischen Grenzwerte für Schmerzeinwirkungen einhalten. Damit sind Konstrukteure und Maschinenbauer von Anfang an auf der sicheren Seite. Cobots sind aber nicht nur für den industriellen Bereich geplant. Auch für Büro und häuslichen Gebrauch werden beispielsweise Serviceroboter konstruiert, die den Menschen assistieren sollen. Für nicht industriell eingesetzte Roboter gibt es derzeit noch keine spezifischen Normen. Bis das der Fall ist, sollten sich Konstrukteure an den Sicherheitsanforderungen der EN ISO 10218 Teil 1 orientieren und weitere Entwicklungen im Blick behalten. www.tuev-sued.de/is 8 Der Konstrukteur 6/<strong>2016</strong>
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