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Safety: Was ist bei kollaborierenden Robotern zu beachten?

Die Zukunft ist sicher

Systeme mit kollaborierenden Robotern, die mit Menschen Hand in Hand arbeiten, sind eine Alternative zu Koexistenz und Kooperation von Mensch und Maschine. Sie können den Menschen entlasten und Tätigkeiten mit gleichbleibender Präzision verrichten. Dabei bietet ihr Einsatz eine größere Flexibilität als vollautomatisierte Anlagen und auch steigende Qualität, da sich Stillstände und der dadurch entstehende Ausschuss verringern lassen. Wer ein kollaborierendes System integrieren will, darf jedoch die Sicherheitsaspekte nicht außer Acht lassen und muss die Produktion ganzheitlich betrachten, um die Roboter sinnvoll einsetzen zu können.

Roboter können den Menschen entlasten und Tätigkeiten mit derselben Präzision übernehmen. (Bild: ©Gorodenkoff/stock.adobe.com)

Roboter können den Menschen entlasten und Tätigkeiten mit derselben Präzision übernehmen. (Bild: ©Gorodenkoff/stock.adobe.com)

Für den Einsatz von kollaborierenden Systemen geeignet ist ein Produktionssystem, das sich an der Wertschöpfungskette orientiert und auftragsbezogen produziert. Gerade flexible Produktionen mit zahlreichen Varianten, die direkt auf Kundenbestellungen reagieren, lassen sich mit einem solchen System schneller umsetzen. Durch ihre Sensorik können kollaborierende Roboter auch im Qualitätsmanagement zum Einsatz kommen. Durch die Wiederholgenauigkeit können Messfehler durch Ablesen vermieden bzw. eine größere Stichprobe kontinuierlich gemessen werden.

Mögliche Einschränkungen

Die Kollaboration eignet sich aber nicht für alle Arten der Produktion. Für zykluszeitkritische Produkte in getakteten Fertigungslinien, Massenware, die innerhalb von wenigen Sekunden hergestellt und verpackt wird, wäre sie z.B. nachteilig: Sie kann die hohen Geschwindigkeiten, die von koexistenten Automatisierungssystemen erreicht wird, nicht erreichen. Stattdessen eignet sie sich für flexible Fertigungssysteme als Entlastung bei monotonen bzw. präzisen Arbeiten, die zur schnellen Ermüdung der Muskulatur führen. Die Hürde liegt in der Sicherheit: Die Roboter dürfen für den Menschen im direkten Kontakt keine Gefahr darstellen. Deshalb bewegen sie sich sehr langsam oder besitzen sensitive Achsen und Gelenke. Findet eine Berührung statt, die über einen gewissen Widerstand hinausgeht, schaltet der Roboter in den sicheren Modus: Die Gelenke werden flexibel und lassen sich wegdrücken, sodass keine Verletzungsgefahr für einen Menschen besteht. Bei einer Bauteilmontage oder einer Verschraubung ist ein gewisser Druck notwendig, daher ist die Gradwanderung zwischen notwendigem Druck ohne Gefährdung eine gewisse Herausforderung für die Programmierung und Umsetzung. Die Kollaboration von Mensch und Maschine ist deswegen nur bedingt serientauglich.

Vorraussetzungen für MRK

Eine Kollaboration von Mensch und Maschine bedeutet nicht einfach, ein neues Prestigeobjekt in seine Produktion zu integrieren. Im Unternehmen muss die Bereitschaft dazu bestehen, sich auf etwas Neues einzulassen und andere Wege zu gehen, und auch die Bediener müssen die neuen Kollegen akzeptieren. Kollaboration ist kein Allheilmittel – es muss schon eine genaue Prüfung erfolgen, in welchen Bereichen diese Systeme eingesetzt werden können. Meist gibt das Produkt die Fertigungsart vor. Der Roboter kann auch nicht einfach autark in die Fertigung gesetzt werden. Stattdessen muss der komplette Materialfluss sicherheitstechnisch durchdacht werden: Neben dem Roboter selbst muss auch die komplette Umgebung auf das kollaborierende System angepasst werden. Wie erfolgt die Materialbereitstellung, wie gestaltet sich die Übergabe zu einer anderen Station, entsteht ein Flaschenhals innerhalb der Produktionskette? Das sind auch Faktoren, die bei getakteten Fertigungslinien psychischen Stress bei den Mitarbeitern erzeugen. Der Einsatz muss ganzheitlich gedacht werden. Sensitive Robotersysteme erfordern, dass die Sicherheitstechnik neu gedacht wird. Sie erfordert ein neues System z.B. mit Unterschall-, bewegungssensitiven und optischen Sensoren, die eventuell auch Gestik erkennen können. Bei der Gestiksteuerung reagiert die Maschine auf bestimmte Signale des Menschen, wie ein Winken oder ein Stoppsignal mit der Hand. Dabei müssen die Sensoren als Sicherheitsbauteile nach Maschinenrichtlinie zertifiziert werden. Ce-Con berät Betreiber von kollaborativen Systemen, welche Anforderungen konkret eingehalten werden müssen und erstellt die Sicherheitskonzepte, um einen sicheren Betrieb gewährleisten zu können. Darüber hinaus unterstützt das Unternehmen den Hersteller bei der Konformitätsbewertung zur Erlangung der CE-Kennzeichnung.

Safety: Was ist bei kollaborierenden Robotern zu beachten?
Bild: ©Gorodenkoff/stock.adobe.com


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