Robotik

Koexistenz

Mensch und Roboter sind durch eine trennende Schutzvorrichtung voneinander getrennt und arbeiten nicht im selben raum

Sicherheit durch: Zaun mit verriegelter Zugangstür

Kooperation

Mensch und Roboter teilen sich einen Arbeitsbereich, arbeiten aber nie gleichzeitig dort

Sicherheit durch: Lichtschranke

Kollaboration

Mensch und Roboter teilen sich zeitgleich einen Arbeitsbereich

Sicherheit durch: 3D Sensoren und Kameras

1. Unmittelbare Sicherheitstechnik (durch konstruktive Auslegung)

   • Gefährdungen beseitigen oder das Risiko so weit wie möglich einschränken

     →Abstände zu Gefahrenstelle vergrößern

2. Mittelbare Sicherheitstechnik (durch Schutzvorrichtungen)

   • Schutzvorrichtungen (trennende & nicht trennende) gegen verbleibende Risiken einbauen

     →Zäune, Lichtschranken etc.

3. Hinweisende Sicherheitstechnik (Hinweise)

   • Benutzer über Risiken Informieren und warnen

     →Betriebsanleitung, Hinweisschilder, optische/akustische Warneinrichtungen

• EG-Konformitätserklärung und CE-Kennzeichnung

  • weist nach, dass sämtliche sicherheitsrelevanten Anforderungen der Maschinenrichtlinie erfüllt sind und der Anwendene das Robotersystem betreiben kann

• Extern Steuerbares Bedienpanel

  • über das der Roboter von außerhalb des Arbeitsbereichs steuerbar ist

  • Mit einem Not-Halt & mehrstufigem Zustimmtaster zur Programmierung

    • Im manuellen Teach-Modus muss Zustimmtaster gedrückt werden und Geschwindigkeit des Roboters während Programmierung reduziert

• Start des Automatikmodus

  • darf nur von Außerhalb des Arbeitsbereichs erfolgen

    • Betritt Person den Bereich, löst Sicherheitshalt aus

• Sicherheitssteuerung

  • Sicherheitsrelevante Funktionen auch im Falle einer Störung aufrechterhalten

• Schutzeinrichtungen

  • Um Menschen vor Gefahren zu schützen sind Schutzeinrichtungen nötig

Um Menschen vor Gefahren des Roboters zu schützen

• Trennende Schutzeinrichtungen

  • Bauliche Abtrennung, die Feste mit der Maschine verbunden ist verhindert, dass Mensch in die Gefahrenstelle gelangt

    • Zäune, Abdeckungen, Gehäuse

    • Schutztür, Klappe

• Nichttrennende Schutzeinrichtungen

  • Berührungslos wirkende Schutzeinrichtung

    • Lichtschranken, Lichtvorhang, Scanner, Trittmatten, Zweihandschaltung

  • Wenn häufiger Zugang erforderlich

  • Wenn baulich keine trennende Schutzvorrichtung möglich ist

• Sicherung gegen unerwarteten Wiederanlauf

  • Maschine darf sich nicht unerwartet in Bewegung setzen

    • Sicherheitseinrichtung wie z.B. Zweihandschaltung

• Externes Bedienpanel

  • Zum Bedienen des Roboters mit Not-Halt und Zustimmtaster, damit Roboter bei nichtbetätigung des Zustimmtasters nicht verfährt (z.B bei Panik und verkrampfen oder Ohnmacht)

    • Stellung 1 (Ruhestellung): Ausfunktion (Stellteil wird nicht betätigt)

    • Stellung 2 (Freigabestellung): Zustimmfunktion (Stellteil in Mittelstellung betätigt)

    • Stellung 3 (Panikstellung): Ausfunktion (Stellteil über Mittelstellung hinaus betätigt)

• Mit Schutzzaun umgeben

• Schutztüre mit Verriegelungsschalter, der beim Öffnen der Türe Not-Halt auslöst (Automatikbetrieb nur bei geschlossender Türe)

• Zaun muss außerhalb der max. Roboterreichweite sein

• Zaunhöhe und Abstand zu Roboter so groß, dass keine Person in Gefahrenzone gelangen kann

• Not-Aus muss von überall jederzeit zugänglich sein

Eingeschränkter Bewegungsraum (reduzierte Geschwindigkeit oder ausgenommene Bereiche in die der Roboter nicht verfahren kann) dort einrichten, wo sich häufig Personen aufhalten

• Am Arbeitsplatz

  • Roboter kann dort nicht hin verfahren, Not-Halt am Bedienpanel

• An Einlegestation zum Be- & Entladen

  • Barriere als Schutz gegen Durchstieg (mind. 1000mm hoch)

  • Lichtschranke, Trittmatte sorgen dafür, dass Roboter dort nicht verfährt, wenn Bediener anwesend

  • Ggf. Zweihandbedienung, wenn Türe offen ist

  • Ggf. Rolltore sinvoll statt berührungslos

    • Vorteil: Geringerer Abstand zur Gefahrenstelle möglich → kleinere Wegstrecken

• Wegen mit hohem Personenaufkommen

  • Durch Anwenderprogramm kann Roboter dort nur mit reduzierter Geschwindigkeit oder gar nicht verfahren

Roboter mit Einlegestation & Trittmatte, Nothalt, Wartungstür

Sicherheitsfunktion 1 : Not Halt

• Stillsetzen des Roboters bei Betätigung

Sicherheitsfunktion 2: Wartungstür

• Stillsetzen des Roboters bei Öffnen der Wartungstür im Automatikmodus

Sicherheitsfunktion 3: Trittmatte

• Stillsetzen des Roboters bei Betreten der Sicherheitsmatte wenn Roboter im Einlegebereich

Ziel

• Fähigkeiten von Mensch (Unpräzise, aber flexibel) mit Fähigkeiten Roboter (Kraft, Ausdauer, Geschwindigkeit, Genauigkeit, eher unflexibel) kombinieren

• Auch gut zur stückweisen Automatisierung geeignet

• Kommen ganz oder teilweise ohne Schutzzäune aus

Betriebsarten

• Leistungs- & Kraftbegrenzung

  Kollision zw. Bediener & Roboter möglich

  • Kollision nur mit begrenzter Kraft und Druck (biomechanische Grenzwerte eingehalten) (Durch Sensorhaut des Roboters)

  • Roboter mit kleinen Nennlasten und geringen Geschwindigkeiten

• Geschwindigkeits- & Abstandsüberwachung

  Keine Kollision zw. Bediener & Roboter

  • Annäherung an Bediener wird durch Einhaltung eines bestimmten Abstands und bestimmter Geschwindigkeit ermöglicht (Geschwindigkeit wird bei Annäherung reduziert)

  • Der Betriebsart “Leistungs- und Kraftbegrenzung” vorzuziehen

• Sicherheitsbewerteter überwachter Halt

  Annäherung des Menschen wird überwacht, sodass Roboter stoppt bevor der Bediener den Kollaborationsbereich betritt (Koexistenz)

  • Position & Geschwindigkeit des Roboters sicherheitsgerichtet überwacht

• Handführung

  Manuelle Führung des Roboters mit Joystick angebrachtem Griff, etc. auf einem vordefinierten Weg

  • Geschwindigkeit hierbei reduziert

• Kontrolleinrichtungen (Schaltschränke, Anzeigegeräte) außerhalb der Schutzeinrichtung anordnen

  →Bei Störungssuche muss Schutzeinrichtung nicht außer Kraft gesetzt werden

Statisches Halten

1.      FN = FH und FR = m∙g

2.    FR = μ ∙ FN  ↔    FH =

→FH  = FH =

Allgemein gilt dann:

FH  = FH =    (n = Anzahl der Greifer)

Für 2 Greiferbacken gilt dann für eine Greiferbacke:

Für Gesamtkraft, die der Greifer aufbringen muss:

Achtung: Diese Formeln nur bei glatten Backen!

Formeln können variieren, wenn es sich um Primen oder anderen Formschluss handelt