Mensch und Roboter

Keine Angst vor den mechanischen Helfern

MRK birgt viele Potenziale – für die jeweils richtige Anwendung. Aber eine MRK-Integration kann nur gelingen, wenn alle Aspekte der Sicherheit beachtet werden und sich die Lösung in wirtschaftlicher Hinsicht amortisiert. 

Die MRK kann für die richtige Anwendung viele Potenziale bieten. © Kuka

Von der Montage in der Automobilbranche bis hin zur Fertigung von Elektronikbauteilen: Lösungen für die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) halten in der modernen Produktion weiter Einzug. Die Ursache für den Wandel in den Fertigungshallen sind volatile Märkte sowie immer kürzere Produktlebenszyklen. Wer flexibel und wandlungsfähig agiert und produziert, kann sich einen Wettbewerbsvorteil verschaffen. MRK ist hier eine mögliche Lösung. Allerdings gilt dies nicht für alle Prozesse. Denn der Einsatz muss je nach Anwendungsfall neu bewertet und hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit eingeschätzt werden.

Die Mensch-Roboter-Kollaboration kann für die richtige Anwendung viele Potenziale bieten. Wie dieser richtige Prozess aussieht, entscheidet sich in der Planung der Anlage. Hier wird der Fertigungsablauf genauer betrachtet und die Frage nach der Wirtschaftlichkeit miteinbezogen. Neben Ergonomie-Aspekten ist der Zeitfaktor ein entscheidendes Kriterium: Wie schnell kann auf MRK umgestellt werden? Und wann amortisiert es sich? Spricht alles für einen Einsatz, kann die MRK-Lösung in die Anlage integriert werden. Die Sicherheit spielt dabei eine entscheidende Rolle, da gewährleistet werden muss, dass der Mensch bei einer Zusammenarbeit mit dem Roboter nicht gefährdet wird.

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Der Roboter muss sich drosseln
In der direkten Zusammenarbeit mit dem Menschen darf der Roboter nicht nur schnell und kraftvoll sein. Bei ausladenden Bewegungen muss er den Fertigungsschritt langsamer, dafür aber mit erhöhter Sensitivität ausführen und kraftvolle Bewegungen dürfen nur dann ausgeführt werden, wenn niemand dabei gefährdet wird. Nur so kann die Verletzungsgefahr ausgeschlossen werden. Sollte es doch zu einer unerwarteten Kollision kommen, muss der Roboter sofort in einen Stopp-Modus schalten und darf erst weiterarbeiten, wenn er das „Ok“, beispielsweise in Form einer weiteren Berührung, vom Menschen erhält. Selbstverständlich ist der Roboter nur dann MRK-fähig, wenn auch die jeweiligen Endeffektoren wie Greifer oder andere Werkzeuge, die er für den Prozess benötigt, keine scharfen oder spitzen Kanten aufweisen. 

Der Arbeiter kann den mechanischen Helfer anfassen und führen. © Kuka

„Know-how, Erfahrung und sorgfältige Planung sind entscheidend, um eine erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter zu realisieren und eine MRK-Anwendung zu integrieren“, sagt Kim Reeslev, Kuka Country Manager Denmark & Baltic States. Mögliche Einsatzszenarien finden sich in den wenig automatisierten Bereichen der Automobilindustrie oder anderer Branchen. So beispielsweise im Montagebereich. Hier kann der Roboter den Menschen entlasten. Ein weiterer Anwendungsbereich ist auch die Qualitätsprüfung. Überall gilt es allerdings, die jeweilige Situation einzeln zu betrachten und den Schutz der Arbeiter zu gewährleisten: entsprechend der Sicherheitsnormen der ISO 10218, der TS15066 Technical Specification und der gängigen Maschinenrichtlinien. Denn nur mit einer CE-Kennzeichnung ist die Produktion vom Gesetzgeber erlaubt.

CE-Kennzeichnung: Ohne geht’s nicht!
MRK-Applikationen zu validieren ist ein entscheidender Prozess bei der Integration in eine Anlage. Denn bestimmte Standards müssen laut der Gesetzgebung eingehalten werden, um produzieren zu dürfen: Von der Risikobeurteilung über das Sicherheitskonzept und die Validierung und Prüfung sämtlicher Kollisionsszenarien geht es schlussendlich zur CE-Kennzeichnung. Es müssen alle Risikofaktoren vor, während und nach der Benutzung des Roboters beurteilt und eine CE-Dokumentation erstellt werden: zur generellen Roboterbeschreibung und zu seiner Nutzung. 

Letztendlich ist es der Integrator oder der Kunde, der den Roboter gekauft und in seiner Anlage installiert hat, der bei fehlender CE-Kennzeichnung haftet. Dieser muss sicherstellen, dass die Anwendung konform bezüglich der geltenden Richtlinien und Vorschriften ist. Typische Risikofaktoren, die auf dem Weg zur CE-Konformität auftreten können, sind beispielsweise gefährliche Endeffektoren mit scharfen Kanten, falsche Konfiguration der Sicherheitssoftware oder des Stopp-Mechanismus. Denn sollen Mensch und Roboter wirklich miteinander ist eine Kraft- und Leistungsbegrenzung des Roboters notwendig. Der Arbeiter kann den mechanischen Helfer anfassen, führen und auch mit ihm zusammenstoßen. Darum muss der Roboter sensitive Eigenschaften aufweisen und sicherstellen, dass biomechanische Grenzwerte (Kraft, Druck) bei einer möglichen der Kollision nicht überschritten werden. All diese Aspekte müssen bei der Risikoanalyse beachtet werden, bevor die Applikation in Betrieb genommen werden kann. Eine MRK-Integration kann nur gelingen, wenn alle Aspekte der Sicherheit beachtet werden und sich die Lösung dann auch in wirtschaftlicher Hinsicht amortisiert.

Die Mitarbeiter entlasten? Den Prozess flexibler gestalten? Wandlungsfähig sein? Gründe, die mitunter für eine MRK-Lösung sprechen könnten. Wenn sich der Fertigungsschritt wirklich dafür eignet, dann sollten mögliche Befürchtungen hinsichtlich der Sicherheitsmaßnahmen nicht abschreckend wirken. Bei Kuka erhalten die Kunden eine gut abgesicherte MRK-Lösung: Roboter und notwendige Sicherheitsfunktionen wie Teilkomponenten oder Sensoren sind offiziell zertifiziert. „Dadurch wollen wir unseren Kunden zeigen, dass wir wissen, was wir tun und ihn bei der CE-Kennzeichnung nicht alleine lassen“, so Reeslev. as

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