Jochen Vetter ist Experte für Robotersicherheit beim Automatisierungsprofi Pilz in Ostfildern.

Jochen Vetter ist Experte für Robotersicherheit beim Automatisierungsprofi Pilz in Ostfildern. - Bild: Pilz

Herr Vetter, mit der ISO/TS 15066 (ISO Technical Specification zu Sicherheitsanforderungen bei der Kollaboration zwischen Mensch und Industrieroboter) wurde normativ der der Weg zu Mensch-Roboter-Kollaboration geebnet. Wurden die großen Erwartungen erfüllt?

Richtig, die Erwartungshaltung an die ISO/TS 15066 war groß, denn mit den bestehenden Normen ließen sich Applikationen im Bereich Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) nicht wirklich umsetzen. Hier klaffte eine Lücke.

Wer also MRK umsetzen will, hat nun ein offizielles Dokument an der Hand. Das schafft Klarheit. Fakt ist aber auch, dass man allein durch die Lektüre noch keine MRK-Applikation sicher machen kann. Sie liefert eine gute Hilfestellung – nicht mehr und nicht weniger.

Wie schwierig ist denn in der Praxis die Umsetzung?

Da in der Technischen Spezifikation nicht beschrieben ist, auf welche Art und Weise Drücke und Kräfte zu messen sind, bleibt die Umsetzung eine Herausforderung. Denn es wird lediglich festgelegt, dass die Grenzwerte einzuhalten sind und welche Grenzwerte für welche Körperregionen gelten.

Was rät Pilz Unternehmen, die MRK Applikationen einführen wollen?

Wer eine MRK-Applikation aufbauen möchte, der sollte im ersten Schritt seine Produktion unter die Lupe nehmen: Wo wäre ein geeigneter Platz, um das auszuprobieren? Um sich dem Thema zu nähern, sollte man nicht gleich versuchen MRK in den komplexesten Ablauf zu integrieren, sondern mit einfachen Produktionsschritten beginnen.

Dann ist zu überlegen welche der vier Methoden aus der ISO/TS 15066 ich bevorzuge. Daraus ergibt sich dann der Roboter-Typ: beispielsweise sensitiv oder nicht. Weitere Kriterien bei der Wahl des Roboters sind dann die benötigten Nutzlasten und Reichweiten. Letztlich geht es darum, Produktivität und Sicherheit in Einklang zu bringen.

Stichwort Sicherheit: Wann kommt die ins Spiel?

Es ist wichtig, sich früh mit dem Thema Sicherheit auseinanderzusetzen. Sobald eine erste Idee am CAD-System entsteht, hat man eine Diskussionsgrundlage und kann bereits mit einer Risikobeurteilung beginnen.

Und das ist gut so, denn dann können Erfahrungen aus vorherigen Applikationen einfließen. Aber es gibt auch Fälle, wo man sich erst nach Aufbau der Roboterapplikation Gedanken über die notwendige CE-Kennzeichnung macht. Die Konsequenz sind dann leider meist größere Umbaumaßnahmen, was nicht zuletzt die komplette Zeitplanung zumindest ins Wanken bringt.

Wie kann ich denn nun Kollisionen mildern?

Zum einen durch roboterinterne Sensorik, die Kollisionen erkennt und den Roboter zum Stillstand bringt. Zum anderen muss man frühzeitig darauf achten, wie der Arbeitsplatz gestaltet ist. Das ist eine neue Herausforderung.

Bei Arbeitsplätzen, die entweder nur für Menschen oder für Roboter ausgelegt sind, ist das nicht schwierig. Aber, wo Mensch und Roboter sich einen Arbeitsraum teilen, da gelten komplett neue Regeln für die Gestaltung. So müssen nach wie vor Kanten an traditionellen Arbeitsplätzen so stumpf sein, dass sich der Mensch nicht schneidet, wenn er vorbeistreift. Jetzt, bei einer MRK, muss diese so abgerundet sein, dass auch dann nichts passiert, wenn der Roboter den Menschen aktiv dagegen drückt. Im besten Falle wird man versuchen, möglichst wenige Kanten zu haben.

MRK-Schulungen: Lernen vom Profi

Am Standort Ostfildern bei Stuttgart qualifiziert die Pilz Academy regelmäßig Konstrukteure, Sicherheitsbeauftragte und Ingenieure zu folgenden Themen:

  • normenkonforme Sicherheitslösungen, u. a. gemäß DIN EN ISO 10218-2 und der ISO/TS 15066
  • Risikobeurteilung und Absicherung von kollaborativen Robotersystemen
  • Durchführung der Risikobeurteilung anhand einer Beispielapplikation
  • Bedeutung und Notwendigkeit einer Validierung
  • grundlegende Informationen zur Kollisionsmessung

Auf Anfrage führt die Pilz Academy auch In-House-Schulungen zur sicheren Robotik vor Ort durch.

Weitere Informationen finden Sie auf der Webseite von Pilz.

Was unterscheidet denn das MRK-Dienstleistungsangebot von Pilz von anderen Anbietern?

Es ist der ganzheitliche Ansatz und die Tiefe, mit der wir die Robotik betrachten. So haben wir ein eigenes Kollisionsmessgerät entwickelt, das die Drücke und Kräfte der Roboter-Bewegung misst. Aufbauend auf der jahrelangen Erfahrung beim Thema CE-Kennzeichnung in der Industrie haben wir uns das Know-how selbst erarbeitet. Dieses Wissen aus der Praxis geben wir in unseren Schulungen und Trainings weiter.

Und schließlich können wir den Anwender nicht nur bis zur CE-Kennzeichnung begleiten, sondern wir unterschreiben die entsprechende Konformitätsbewertung und übernehmen damit die Verantwortung für das, was wir beurteilt, umgesetzt und validiert haben. Das ist einzigartig!

Wie schwierig ist die Validierung wirklich?

Die Validierung an sich ist nicht das Knifflige, sondern eher die notwendige Basis. Denn ich muss ja eine Argumentation haben, warum ich was und wie messe und welche Körperstelle ich simuliere. Das basiert auf den Ergebnissen der Risikobeurteilung. Dort muss ich komplett die möglichen Kollisionsszenarien bei bestimmungsgemäßer Verwendung und bei vorhersehbarer Fehlanwendung genauestens definieren.

Dazu muss man vor Ort sein und die Gegebenheiten beim Kunden kennen: Wie ist der Arbeitsplatz beschaffen, welche Personen oder welcher Personenkreis halten sich im Arbeitsbereich auf? Befindet sich der Roboter beispielsweise an einem stark frequentierten Hauptweg? Dann wird die Applikation sicher anders aussehen.

Dass der Roboterarm die Kollision selbst erkennt, reicht also nicht aus?

Robotersysteme heute verfügen über clevere Sicherheitsfunktionen, sind aber nicht eigensicher, da sie die Dynamik bei einer Kollision nicht betrachten. Erst bei der Kollision beginnt der Roboter seine Bewegung zu verzögern. Welche Kräfte bei einer Kollision also tatsächlich herrschen, ist daher auch abhängig von der kinematischen Position des Roboters, der Massenträgheit oder davon welche Last verbaut ist.

Das kann dann gut das Zwei- bis Fünffache des eingestellten Grenzwertes sein. Die Sicherheitswerte für den Roboterarm sind also nicht absolut zu sehen, sondern eher als Maß der Feinfühligkeit. Der angegebene Performance Level sagt nur etwas aus über die Güte der Sicherheitsfunktion des Roboterarms.

Um eine Messung von Kraft und Druck kommt man also nicht herum.

Zum Abschluss: Was bringt die Zukunft?

Bei der ISO/TS 15066 wird es in jedem Falle weitergehen. Denn eine Technische Spezifikation muss spätestens nach vier Jahren überarbeitet werden und dann muss entschieden werden, ob daraus eine eigenständige Norm wird oder die TS in bestehende Normen integriert wird, oder ob sie sogar fallengelassen wird. Momentan wird diskutiert, ob die Grenzwerte für Kollisionen zu hoch angesetzt sind.

Allgemein gesehen wird es künftig darum gehen, Roboteranwendungen mobil auf Plattformen umzusetzen. Das Thema MRK bleibt also spannend!