Kollaborative Roboter Standards meistern: Sicherheit, Gefahren, Compliance

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Kollaborative Roboter (Cobots) sind entscheidend für Fertigungsproduktivität. Cobots sind mit eingebauten Safety-Features designed, um kollaborativ neben menschlichen Arbeitern zu arbeiten – aber diese Technologien gewährleisten nicht „out of the box“ Sicherheit. Vielmehr ist eine umfassende, anwendungsspezifische Risikobewertung essenziell für Workforce-Schutz und Compliance-Erreichung.

Als Ihr Automation-Partner bietet JHFOSTER Design, Evaluation, Integration und Support-Services, die für Sicherheit und Compliance Ihrer Cobot-Applikation notwendig sind.

Wie sind Cobots sicher?

Diese neue Generation Industrieroboter gilt als sicherer als traditionelle – weil Cobots fortschrittliche Safety-Features bieten: Sensoren, Kameras, Software-Programmierung, die Nähe von Objekten/Menschen detektieren, um Unfälle/Verletzungen zu verhindern. Fortgeschrittene Safety-Features umfassen:

• Safety-Monitored Stop: Sensoren im Control-System zwingen Cobot zum vollständigen Stop, wenn Mensch zu nah – Restart bei sicherer Distanz.
• Speed and Separation Monitoring (SSM): Nutzt Sensoren/Kameras zur Menschennähe-Detektion – kommandiert Cobot auf sichere Geschwindigkeit herunterzuregeln.
• Power and Force Limiting (PFL): Kontrolliert/reduziert Cobot-Kraft und -Drehmoment zur Verletzungsverhinderung bei Operator-Kontakt.

Obwohl diese Features Cobots typischerweise ermöglichen, in mit menschlichen Operatoren geteilten Bereichen ohne Safety-Guarding/Enclosures platziert zu werden – muss die gesamte Applikation, inkl. integriertem Equipment, Work Cell, Workflow, Accessories (End-Effektoren) auf sicheren Betrieb evaluiert werden. Deshalb ist Risikobewertung des gesamten Automationssystems nötig für Compliance mit Industry-Safety-Standards für Roboterinstallationen.

Was sind die Safety Standards für Cobots?

Mehrere Industry-Safety-Standards werden auf Roboter/Cobot-Installationen angewendet:

ISO 10218

ISO 10218 von der International Organization for Standardization – meisterkannter Guideline für Industriesicherheit. Neueste Version deckt Safety Requirements für Industrieroboter für Hersteller und Roboterapplikationen ab.

ISO 10218 liefert funktionale Safety Requirements mit präzisen Guidelines zu Compliance und Risk Mitigation. Integrierte Safety Requirements für kollaborative Roboter, die zuvor separate ISO/TS 15066 konsolidierten, sind in ISO 10218 enthalten.

Zusätzlich: Safety Guidance für Manual Load/Unload und End-of-Arm Tooling aus zuvor separaten Technical Reports TR 20218-1 und TR 20218-2 integriert – ebenso neue Roboterklassifizierungen mit korrespondierenden funktionalen Safety Requirements und Testmethodologien.

ANSI R15

American National Standards Institute (ANSI) hat ISO 10218 als Teil von ANSI R15 adoptiert – skizziert Safety Requirements für Industriesroboter-Nutzung und Roboterintegration in Work Cells.

OSHA

Obwohl Occupational Safety and Health Administration (OSHA) keine spezifischen Standards für Robotikindustrie/Automation-Integration hat – verlässt sich die Agency auf ISO, ANSI und andere relevante Industry Standards für Risk Assessments, Safeguarding, verwandte Workplace-Hazards.

Als Ihr Experte für Automation bietet JHFOSTER compliant Integration und Support für Ihre Cobot-Applikation – für Workforce-Safety und Compliance mit Industry Standards.

Primäre Gefahren bei Roboteranwendungen

OSHA hat acht primäre Hazards in Roboterapplikationen identifiziert:

• Menschlicher Fehler: Operatoren begeben sich in gefährliche Locations/Positionen.
• Control Errors: Hazards in Roboter-Work-Cell durch Fehler in Control Software/Hardware.
• Unautorisierter Zugang: Unautorisierter/untrainierter Operator betritt Roboter-Work-Cell.
• Mechanischer Ausfall: Unerwartete mechanische Malfunctions, die Hazards schaffen.
• Zeitdruck: Unter Zeitdruck umgehen Worker Safety-Protokolle.
• Umwelt: Umweltfaktoren können Roboterfunktion interferieren.
• Stromausfälle/-fehlfunktionen: Power Disruptions oder Missachtung von Lockout/Tagout – interferieren mit Operation oder setzen Energie frei, erzeugen elektrische Hazards.
• Fehlerhafte Installation: Schlecht designte, improper installierte Roboter-Systeme resultieren in operativen Hazards.

Laut OSHA können proper Design, Testing, Integration, Operation, Maintenance der Roboterapplikation diese Issues verhindern. Als erfahrener Automation-Partner hilft JHFOSTER, diese Hazards zu vermeiden.

Die 4 Haupttypen von Roboterunfällen und wie man sie vermeidet

Vier Hauptunfalltypen:

1. Impact/Kollisionsunfälle: Operator wird von Roboter, End Effector oder vom Roboter gehandhabtem Material getroffen.
2. Quetsch-/Einklemmunfälle: Operator wird zwischen Roboter und anderer Oberfläche eingeklemmt oder vom Roboter selbst gefangen.
3. Mechanische Teil-Unfälle: Versagen von Roboterteilen/Safety-Devices mit Verletzungsfolge.
4. Andere Unfälle: Fliegende Teile, Einklemmen zwischen Maschinenteilen, Komponentenversagen etc.

Roboterunfälle vermeiden

Die Mehrheit automation-bedingter Unfälle ist vermeidbar durch:

• Risikobewertung: Umfassende Risk Assessment vor Roboterinstallation in Work Cell und nach Installation – identifiziert potenzielle Risiken für präventive Maßnahmen.
• Proof of Concept Testing: Identifiziert potenzielle Hazards, die in Simulationen nicht auftauchen.
• Safety Devices: Operatoren durch Guarding, Light Curtains (traditionelle Industrieroboter-Zellen) und fortschrittliche Cobot-Safety-Features schützen.
• Proper Design, Installation, Integration: Sicherstellen, dass Roboter-Work-Cell mit Safety-Compliance designed, installiert, integriert wurde – verhindert viele Hazards.
• Training/Procedures: Gründliches Training für Operatoren, Maintenance Techs, andere Mitarbeiter – Risk Awareness, Safety Precautions, Procedures.
• System Maintenance: Sicherstellen, dass alle Roboterzellen-Komponenten in gutem Arbeitszustand sind – verhindert Unfälle durch Malfunctions.

Sicherheitsregeln für Arbeit mit Cobots und Robotern

Während Safeguards und Procedures applikationsspezifisch variieren – diese sechs Regeln helfen, Roboter/Cobot-bezogene Unfälle zu verhindern:

1. Immer umfassende Risikobewertung durchführen.
2. Physisches Testing zur Validierung von Roboter/Cobot-Kraftlimits.
3. Gespeicherte Energie managen, Lockout/Tagout-Prozeduren praktizieren.
4. End Effector ordnungsgemäß sichern.
5. Unbehinderten Workspace erhalten.
6. Niemals Safeguards oder Safety Devices umgehen.

Sichere Arbeitszone erstellen: Speed and Separation

Eingebaute Speed-and-Separation-Safety-Features differenzieren Cobots von Robotern – ermöglichen sichere Kollaboration mit menschlichen Operatoren.

Was ist eine sichere Geschwindigkeit für einen Cobot?

Industrieempfohlenes Speed Limit für Cobot im echten kollaborativen Modus (menschlicher Kontakt möglich): 250 mm/s oder weniger – definiert durch ISO/TS 15066/ISO 10218. Diese Geschwindigkeit erlaubt Force Limitation bei Kollision.

Jedoch bestimmt umfassende Risikobewertung der spezifischen Applikation die sicherste Geschwindigkeit. Höhere Geschwindigkeiten möglich, wenn Features wie Speed and Separation Monitoring oder Non-Collaborative Modes eingesetzt werden.

Was ist die sichere Zone um einen Roboter?

Sichere Zone hängt ab von Roboterart, Geschwindigkeit, Betriebsmodus, Applikation – sollte während Risikobewertung definiert werden.

Traditionelle Industrieroboter benötigen physische Barrieren (Zäune, Käfige) für sichere Distanz und/oder sensorische Devices (Light Curtains) die Operation stoppen bei Operator-Eintritt. Umfassende Risikobewertung und Industry Standards geben Auskunft über benötigte Safeguards.

Cobots benötigen generell keine physischen Barrieren im kollaborativen Raum – definiertem Bereich, in dem Cobot mit Speed and Separation Monitoring, Safety-Monitored Stop und/oder PFL Technologies sicher operiert. Nach umfassender Risikobewertung sollte Cobot programmiert werden, definierte Safety Boundary (programmierbare, virtuelle Wand, die auf Sensoren basiert, um Cobot-Safety-Features bei Boundary-Breach zu triggern) zu wahren – für sichere Arbeitszone.

JHFOSTER, Ihr Partner für compliant Robotik-Integration

Als Ihr Automation-Partner hat JHFOSTER Expertise, komplexe Cobot-Safety-Standards zu navigieren und compliant, reliable, safe Lösung für Ihre Applikation custom-zudesignen. Kontaktieren Sie uns heute – für Effizienzsteigerung und Cobot-Sicherheit.

• President of Automation Integration, Tavoron

  Robert Komljenovic – erfahrener Industrial- und Automation-Executive mit 30+ Jahren Leadership in globalen Manufacturing- und Automation-Organisationen. Als President of Automation Integration bei Tavoron leitet er das Automation Integration Segment – fokussiert auf strategisches Wachstum, operative Performance, Kollaboration über Platform. Zuvor Executive Leadership in Automation/Advanced Manufacturing – Business Transformation, Marktexpansion, profitables Wachstum. Robert dient auch im Society of Manufacturing Engineers Educational Foundation Board – unterstützt STEM Education durch Stipendien/Endowment Programs.

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