Beherrschung der Standards für kollaborative Roboter:Sicherheit, Gefahren und Compliance

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Kollaborative Roboter oder Cobots sind für die Produktivität in der Fertigung von entscheidender Bedeutung. Cobots sind mit integrierten Sicherheitsfunktionen ausgestattet, sodass sie mit menschlichen Arbeitern zusammenarbeiten können. Diese Technologien gewährleisten jedoch keine Sicherheit „von der Stange“. Vielmehr ist eine umfassende, anwendungsspezifische Risikobewertung unerlässlich, um Ihre Mitarbeiter zu schützen und Compliance zu erreichen.

Als Ihr Partner in der Automatisierung bietet JHFOSTER die Design-, Evaluierungs-, Integrations- und Support-Services, die für die Sicherheit und Konformität Ihrer kollaborativen Roboteranwendung erforderlich sind.

Wie sind Cobots sicher?

Diese neue Generation von Industrierobotern gilt als sicherer als herkömmliche Industrieroboter, da kollaborative Roboter über erweiterte Sicherheitsfunktionen wie Sensoren, Kameras und Softwareprogrammierung verfügen, die die Nähe von Objekten oder Personen erkennen, um Unfälle und Verletzungen zu verhindern. Zu den erweiterten Sicherheitsfunktionen gehören:

• Sicherheitsüberwachter Stopp: Sensoren im Steuerungssystem zwingen den Cobot zu einem vollständigen Stopp, wenn ein Mensch zu nahe kommt, und starten ihn wieder, wenn sich der Mitarbeiter in sicherer Entfernung befindet.
• Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung: Diese Sicherheitsfunktion namens SSM erkennt mithilfe von Sensoren und Kameras die Nähe menschlicher Arbeiter und befiehlt dem Cobot, auf eine sichere Geschwindigkeit abzubremsen.  
• Technologie zur Leistungs- und Kraftbegrenzung: Diese als PFL bekannte Funktion steuert und reduziert die Kraft und das Drehmoment des Cobots, um Verletzungen zu verhindern, wenn er einen Bediener berührt.

Während diese Sicherheitsfunktionen in der Regel die Platzierung von Cobots in Bereichen ermöglichen, die mit menschlichen Bedienern ohne Schutzvorrichtungen oder Einfriedungen geteilt werden, muss die gesamte Anwendung, einschließlich der integrierten Ausrüstung, der Arbeitszelle und des Arbeitsablaufs sowie Zubehör wie Endeffektoren, auf einen sicheren Betrieb überprüft werden. Aus diesem Grund ist eine Risikobewertung des gesamten Automatisierungssystems erforderlich, um die Einhaltung der Industriesicherheitsstandards für Roboterinstallationen sicherzustellen.

Was sind die Sicherheitsstandards für Cobots?

Für Roboter- und Cobot-Installationen gelten mehrere Industriesicherheitsstandards, darunter:

ISO 10218

ISO 10218 der International Organization for Standardization ist die anerkannteste Richtlinie für die Sicherheit von Industrierobotern. Die neueste Version der ISO 10218 deckt die Sicherheitsanforderungen an Industrieroboter für Hersteller und für Industrieroboteranwendungen ab.

ISO 10218 stellt funktionale Sicherheitsanforderungen mit präzisen Richtlinien zur Einhaltung und Risikominderung bereit. Integrierte Sicherheitsanforderungen für kollaborative Roboter, die die bisher separate ISO/TS 15066 konsolidieren, sind in ISO 10218 enthalten.

Darüber hinaus wurden Sicherheitshinweise für manuelle Lade-/Entladevorgänge und End-of-Arm-Werkzeuge aus den zuvor separaten technischen Berichten TR 20218-1 und TR 20218-2 sowie neue Roboterklassifizierungen mit entsprechenden Anforderungen an die funktionale Sicherheit und Testmethoden übernommen.

ANSI R15

Das American National Standards Institute (ANSI) hat ISO 10218 als Teil seiner ANSI R15 übernommen, die Sicherheitsanforderungen für den Einsatz von Industrierobotern sowie die Roboterintegration in Arbeitszellen umreißt.

OSHA

Obwohl die Occupational Safety and Health Administration (OSHA) keine spezifischen Standards für die Robotikindustrie oder die Automatisierungsintegration hat, verlässt sich die Behörde auf ISO, ANSI und andere relevante Industriestandards, die Risikobewertungen, Schutzmaßnahmen und andere damit verbundene Gefahren am Arbeitsplatz regeln.

Als Ihr kompetenter Automatisierungspartner bietet JHFOSTER eine konforme Integration und Unterstützung für Ihre Cobot-Anwendung und gewährleistet so die Sicherheit der Arbeitskräfte und die Einhaltung von Industriestandards.

Was sind die Hauptgefahren, die mit Robotern verbunden sind?

OSHA hat acht Hauptgefahren bei Roboteranwendungen identifiziert, darunter:

• Menschlicher Fehler: Wenn Bediener sich an gefährlichen Orten/Positionen aufhalten.
• Kontrollfehler: Gefahren in der Roboterarbeitszelle durch Fehler in der Steuerungssoftware oder -hardware.
• Unautorisierter Zugriff: Ein unbefugter/ungeschulter Bediener betritt die Roboterarbeitszelle.
• Mechanischer Fehler: Unerwartete mechanische Fehlfunktionen, die Gefahren verursachen.
• Zeitdruck: Wenn Mitarbeiter in Eile sind, können sie Sicherheitsprotokolle umgehen.
• Umgebung: Umweltfaktoren können die Roboterfunktion beeinträchtigen.
• Stromausfälle/Störungen: Stromunterbrechungen oder die Nichtbeachtung der Sperr-/Kennzeichnungsverfahren können den Betrieb beeinträchtigen oder Energie freisetzen, was zu elektrischen Gefahren führen kann.
• Unsachgemäße Installation: Schlecht konzipierte und falsch installierte Robotersysteme können zu betrieblichen Gefahren führen.

Laut OSHA können diese Probleme durch ordnungsgemäßes Design, Tests, Integration, Betrieb und Wartung der Roboteranwendung verhindert werden. Als Ihr erfahrener Partner in der Automatisierung kann JHFOSTER Ihnen helfen, diese Gefahren zu vermeiden.

Die 4 Haupttypen von Roboterunfällen und wie man sie vermeidet

Zu den vier Haupttypen von Roboterunfällen gehören:

1. Aufprall-/Kollisionsunfälle: Wenn ein Bediener vom Roboter, Endeffektor oder vom Roboter gehandhabtem Material getroffen wird.
2. Quetsch-/Einklemmunfälle: Wenn ein Bediener zwischen dem Roboter und einer anderen Oberfläche eingeklemmt oder vom Roboter selbst eingeklemmt wird.
3. Unfälle mit mechanischen Teilen: Versagen von Teilen oder Sicherheitsvorrichtungen des Roboters, was zu Verletzungen führen kann.
4. Andere Unfälle: Umherfliegende Teile, Einklemmen zwischen Maschinenteilen, Komponentenversagen usw.

Wie man Roboterunfälle vermeidet

Die meisten automatisierungsbedingten Unfälle können durch die folgenden Vorsichtsmaßnahmen vermieden werden:

• Risikobewertung: Eine umfassende Risikobewertung vor und nach der Installation eines Roboters in einer Arbeitszelle hilft dabei, potenzielle Risiken zu identifizieren, damit vorbeugende Maßnahmen ergriffen werden können.
• Proof-of-Concept-Tests:Dies hilft dabei, potenzielle Gefahren zu identifizieren, die in Simulationen möglicherweise nicht auftauchen.
• Sicherheitseinrichtungen: Durch den Schutz des Bedienpersonals vor Gefahren mit Vorrichtungen wie Schutzvorrichtungen und Lichtvorhängen für herkömmliche Industrieroboterzellen sowie durch den Einsatz fortschrittlicher Sicherheitsfunktionen von Cobots können Unfälle verhindert werden.
• Richtiges Design, Installation und Integration: Durch die Sicherstellung, dass die Roboterarbeitszelle unter Berücksichtigung der Einhaltung der Sicherheitsvorschriften entworfen, installiert und integriert wurde, können viele Gefahren vermieden werden.
• Schulung/Verfahren: Eine gründliche Schulung für Bediener, Wartungstechniker und andere Mitarbeiter vermittelt Risikobewusstsein und Einzelheiten zu Sicherheitsvorkehrungen und -verfahren.
• Systemwartung: Durch die Sicherstellung, dass alle Komponenten der Roboterzelle in einwandfreiem Zustand sind, können Unfälle aufgrund von Fehlfunktionen vermieden werden.

Welche Sicherheitsregeln sind bei der Arbeit mit Cobots und Robotern zu beachten?

Während Schutzmaßnahmen und Sicherheitsverfahren von Anwendung zu Anwendung variieren können, sollten diese sechs Regeln dazu beitragen, Unfälle im Zusammenhang mit Robotern/Cobots zu verhindern.

1. Führen Sie immer eine umfassende Risikobewertung durch.
2. Führen Sie physische Tests durch, um die Kraftgrenzen von Robotern/Cobots zu validieren.
3. Verwalten Sie gespeicherte Energie und üben Sie Sperr-/Tagout-Verfahren.
4. Endeffektoren ordnungsgemäß sichern.
5. Sorgen Sie für einen ungehinderten Arbeitsbereich.
6. Umgehen Sie niemals Schutzvorrichtungen oder Sicherheitsvorrichtungen.

Schaffung einer sicheren Arbeitszone:Geschwindigkeit und Trennung

Integrierte Geschwindigkeits- und Abstandssicherheitsfunktionen unterscheiden Cobots von Robotern und ermöglichen ihnen eine sichere Zusammenarbeit mit menschlichen Bedienern.

Was ist eine sichere Geschwindigkeit für einen Cobot?

Die von der Industrie empfohlene Geschwindigkeitsbegrenzung für einen Cobot im echten kollaborativen Modus (wo menschlicher Kontakt möglich ist) beträgt 250 mm/s oder weniger, wie in ISO/TS 15066/ISO 10218 definiert. Diese Geschwindigkeit ermöglicht eine Kraftbegrenzung, wenn es zu einer Kollision kommt.

Allerdings wird eine umfassende Risikobewertung der konkreten Anwendung die sicherste Geschwindigkeit ermitteln. Höhere Geschwindigkeiten können möglich sein, wenn Funktionen wie Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung oder nicht kollaborative Modi verwendet werden.

Was ist die sichere Zone um einen Roboter herum?

Die sichere Zone um einen Roboter hängt von der Art des Roboters, seiner Geschwindigkeit, seinem Betriebsmodus und seiner Anwendung ab und sollte während der Risikobewertung definiert werden.

Herkömmliche Industrieroboter benötigen physische Barrieren wie Zäune und Käfige, um die Mitarbeiter auf Sicherheitsabstand zu halten, und/oder sensorbasierte Geräte wie Lichtvorhänge, die den Betrieb stoppen, wenn ein Bediener den Bereich betritt. Eine umfassende Risikobewertung und Branchenstandards geben Aufschluss darüber, welche Art von Schutzmaßnahmen für eine Anwendung erforderlich sind.

Kollaborative Roboter benötigen im Allgemeinen keine physischen Barrieren, wenn sie in einem kollaborativen Raum arbeiten. Dabei handelt es sich um einen definierten Bereich, in dem der Cobot sicher arbeiten kann, wenn er mit Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung, sicherheitsüberwachtem Stopp und/oder PFL-Technologien ausgestattet ist. Nach einer umfassenden Risikobewertung für die Anwendung sollte der Cobot so programmiert werden, dass er eine definierte Sicherheitsgrenze einhält (eine programmierbare, virtuelle Wand, die auf Sensoren basiert, um Cobot-Sicherheitsfunktionen auszulösen, wenn die Grenze überschritten wird), um einen sicheren Arbeitsbereich zu gewährleisten.

JHFOSTER, Ihr Partner für konforme Roboterintegration

Als Ihr Partner in der Automatisierung verfügt JHFOSTER über das Fachwissen, komplexe Sicherheitsstandards für Cobots zu erfüllen und eine maßgeschneiderte, zuverlässige und sichere Lösung für Ihre Anwendung zu entwickeln. Kontaktieren Sie uns noch heute, um die Effizienz zu steigern und die Sicherheit von Cobots zu gewährleisten.

• Präsident für Automatisierungsintegration, Tavoron

  Robert Komljenovic ist ein erfahrener Industrie- und Automatisierungsmanager mit mehr als 30 Jahren Führungserfahrung in globalen Fertigungs- und Automatisierungsunternehmen. Als Präsident für Automatisierungsintegration bei Tavoron leitet er das Automatisierungsintegrationssegment des Unternehmens und konzentriert sich auf strategisches Wachstum, operative Leistung und Zusammenarbeit auf der gesamten Plattform. Bevor er zu Tavoron kam, hatte Robert leitende Führungspositionen in Automatisierungs- und fortschrittlichen Fertigungsunternehmen inne, wo er die Geschäftstransformation leitete, die Marktpräsenz ausbaute und profitables Wachstum vorantrieb. Robert ist außerdem Mitglied des Vorstands der Society of Manufacturing Engineers Educational Foundation und unterstützt MINT-Ausbildungsinitiativen durch Stipendien- und Stiftungsprogramme.

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