Roboter für industrielle Anwendungen (Industrieroboter)

Zusammenfassung

Begriff

Industrieroboter sind flexible und universell verwendbare Arbeitsmittel. Nach der anwendungsspezifischen Programmierung sind sie in der Lage, einen Arbeitsablauf autonom durchzuführen und auf der Basis von Sensorinformationen in Grenzen an veränderte Gegebenheiten anzupassen. Bedingt durch die schnellen und für den Bediener unvorhergesehenen Bewegungen wurden schon sehr früh Sicherheitsmaßnahmen für Industrieroboter in Normen festgeschrieben. Heutige Normenanforderungen berücksichtigen auch den Trend zu sog. Assistenzrobotern (kollaborierende Roboter), die in unmittelbarer Nähe von Beschäftigten und mit diesen zusammen entsprechende Fertigungsaufgaben erledigen.

Gesetze, Vorschriften und Rechtsprechung

• Maschinenrichtlinie (2006/42/EG)
• Maschinenverordnung (9. ProdSV)
• DGUV-I 209-074: Industrieroboter
• EN ISO 10218-1 und EN ISO 10218-2:2011 Industrieroboter – Sicherheitsanforderungen

1 Was sind Industrieroboter?

Ein Industrieroboter ist ein automatisch gesteuerter, frei programmierbarer Mehrzweck-Manipulator, der in drei oder mehr Achsen programmierbar ist und zur Verwendung in der Automatisierungstechnik entweder an einem festen Ort oder beweglich angeordnet sein kann (Definition aus EN ISO 10218-1).

Daraus geht hervor, dass unter dem Begriff verschiedenste Ausführungen von Handlinggeräten verstanden werden können. Diese reichen vom einfachen x-y-z-Handling über Gelenkarmroboter mit bis zu sechs Rotationsachsen (sog. serielle Kinematik) bis hin zu komplexen Hexapod-Robotern (sog. parallele Kinematik).

Ein Robotersystem besteht im Wesentlichen aus

• dem Roboter,
• den Endeffektoren (z. B. Greifer, Schrauber, Schweißzange, Spritzpistole),
• allen Einrichtungen, Geräten oder Sensoren, die für den Roboter zur Ausführung seiner Aufgabe notwendig sind, und
• der Robotersteuerung (Steuerungs- und Anwenderprogramm).

Roboter werden als Standardgeräte von verschiedenen Herstellern angeboten und mit anwendungsspezifischen Werkzeugen (Endeffektoren) an die jeweils geforderte Aufgabe angepasst. Einmal programmiert ist der Roboter in der Lage, einen Arbeitsablauf autonom durchzuführen und diesen auf der Basis von Sensorinformationen auch in Grenzen zu variieren.

2 Sicherheitsanforderungen an Industrieroboter

Bedingt durch die Unvorhersehbarkeit der Achsbewegungen werden hohe Anforderungen an die Sicherheit von Robotern gestellt. Die Gefahren bestehen in den für den Menschen oft unvorhersehbaren, komplexen Bewegungsmustern und starken Beschleunigungen, bei gleichzeitig enormen freigesetzten Kräften. Arbeiten neben einem ungesicherten Industrieroboter können zu schweren bis tödlichen Verletzungen führen.

Daher wurde im Rahmen der Konkretisierung der grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen der Maschinenrichtlinie relativ früh eine spezielle roboterspezifische Norm veröffentlicht (EN 775:1992 Industrieroboter – Sicherheit, mittlerweile zurückgezogen).

Die grundlegenden Schutzmaßnahmen bestehen aus der Trennung des Bewegungsraums von Roboter und Mensch mithilfe von Schutzzäunen mit gesicherten Zugängen. Außerdem sind Sonderbetriebsarten mit speziellen Sicherheitsmaßnahmen definiert, die ein Betreten des Gefahrbereichs (z. B. beim Teachen) ermöglichen. Diese Maßnahmen bestehen normalerweise aus dem Einleiten Gefahr bringender Bewegungen mit Zustimmtastern bei gleichzeitig sicher reduzierter Geschwindigkeit der Roboterbewegungen.

Mit der Roboter-Sicherheitsnorm EN ISO 10218-1:2006 wurde den aktuellen Entwicklungen zu sog. Assistenzrobotern Rechnung getragen. Es wurden zusätzliche Sicherheitsanforderungen zu kollaborierenden Robotern (Produktionsassistent) und synchronisierten (kooperierenden) Robotern formuliert.

Die EN ISO 10218-1 wurde mit der Veröffentlichung im Amtsblatt der EU C 104 vom 8.5.2007 in Kraft gesetzt und ersetzt seit diesem Zeitpunkt die EN 775.

Ergänzende Angaben zur Risikoanalyse bei kollaborierenden Robotern enthält die Technische Spezifikation DIN ISO/TS 15066:2017.