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2024 | Buch

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Risikobeurteilung von Mensch-Roboter-Koexistenz-Systemen

Ansätze für ein erweitertes Bewertungsverfahren zur Sicherstellung der Maschinensicherheit

verfasst von: Dominik Pusch

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : BestMasters

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

In der heutigen industriellen Produktion werden neue, flexibel einsetzbare Unterstützungssysteme notwendig, wie sie beispielsweise hybride Montagesysteme in Form von Leichtbaurobotern bieten. Der Einsatz solcher Systeme stellt dabei erhebliche Anforderungen an die Maschinensicherheit. Dies führt häufig zu einem Konflikt zwischen Produktivität und Sicherheit der Anwendung. Die nicht ausreichende Differenzierung zwischen Leichtbau- und Industrieroboter stellt dabei die größte Herausforderung dar, weshalb für die Interaktionsform der Koexistenz eine erweiterte Bewertungsmethodik erarbeitet wurde. Diese ermöglicht es, den normativen Sicherheitsabstand ohne Kompromittierung der Sicherheit zu reduzieren, um das volle Potential der neuen Technologie auszuschöpfen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
In der heutigen industriellen Produktion werden neue, flexibel einsetzbare Unterstützungssysteme notwendig, wie sie beispielsweise hybride Montagesysteme in Form von Leichtbaurobotern bieten. Der Einsatz solcher Systeme stellt dabei erhebliche Anforderungen an die Maschinensicherheit. Dies führt häufig zu einem Konflikt zwischen Produktivität und Sicherheit der Anwendung. Die nicht ausreichende Differenzierung zwischen Leichtbau- und Industrieroboter stellt dabei die größte Herausforderung dar, weshalb für die Interaktionsform der Koexistenz eine erweiterte Bewertungsmethodik erarbeitet wurde. Diese ermöglicht es, den normativen Sicherheitsabstand ohne Kompromittierung der Sicherheit zu reduzieren, um das volle Potential der neuen Technologie auszuschöpfen.
Dominik Pusch
Kapitel 2. Grundlagen
Zusammenfassung
Ziel dieses Kapitels ist es, die Grundlagen der Industrierobotik und der hybriden Montagesysteme in Form von Mensch-Roboter-Kollaborationen zu beschreiben und zu erläutern. Weiter werden die rechtlichen Rahmenbedingungen, die mit einem Einsatz von Roboter-Anwendungen einhergehen aufgezeigt, um daraufhin die Risikobeurteilung nach EN ISO 12100 und deren einzelne Prozessschritte genauer zu betrachten. Abschließend wird zudem eine Übersicht in Bezug auf relevante Normen und deren Grundlage im Bereich der Mensch-Roboter-Kollaboration vorgestellt.
Dominik Pusch
Kapitel 3. Systematische Analyse und resultierende Handlungsfelder
Zusammenfassung
Ein Mensch-Roboter-Koexistenz-System fällt, wie unter Abschnitt 2.3 in den rechtlichen Rahmenbedingungen aufgezeigt, unter den Anwendungsbereich der EG-Maschinenrichtlinie, weshalb die Anforderungen aus dem Anhang I der EG-Maschinenrichtlinie eingehalten werden müssen. Freiwillig anzuwendende harmonisierte Normen konkretisieren diese Anforderungen und lösen darüber die sogenannte Konformitätsvermutung aus.
Dominik Pusch
Kapitel 4. Identifikation möglicher Ansatzpunkte für eine erweiterte Methodik
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden mögliche Ansatzpunkte herausgearbeitet, um für die zuvor aufgezeigten normativen Handlungsfelder eine erweiterte Bewertungsmethodik entwickeln zu können. Mit Hilfe dieser soll es möglich sein, eine Argumentationskette aufzubauen, die den Sicherheitsabstand unter Beachtung der vorhandenen Einflussgrößen sinnvoll bewertet und eine mögliche Reduzierung aufzeigt. Am Ende des Kapitels finden sich zudem offene Fragestellungen, welche über einen quantitativen Versuchsaufbau bearbeitet werden.
Dominik Pusch
Kapitel 5. Versuchsaufbau zur experimentellen Validierung der Ansätze
Zusammenfassung
In diesem Kapitel sollen der durchgeführte Versuchsaufbau detailliert beschrieben und die erfassten Erkenntnisse diskutiert werden. Dabei lässt sich der Aufbau grob in zwei verschiedene Szenarien einteilen, die sich aus den beiden identifizierten, normativen Handlungsfeldern ergeben.
Ziel des Versuchsaufbaus ist es, die konkrete Verfahrbewegung einer Roboter-Anwendung bezüglich ihres sicheren Zustandes bewerten zu können. Hierzu werden unter anderem die biomechanischen Grenzwerte nach ISO/TS 15066 und die aufgezeigten Anforderungen aus der EG-Maschinenrichtlinie, der EN ISO 10218-2 und die der EN ISO 13855 herangezogen.
Dominik Pusch
Kapitel 6. Erweiterte Bewertungsmethodik für MRK-Anwendungen in Koexistenz
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird die erweiterte Methodik zur einfachen Bewertung von Leichtbauroboter-Anwendungen in Koexistenz mit dem Schutzprinzip des sicherheitsbewerteten überwachten Halts entwickelt. Zuerst werden hierzu konkrete Anforderungen an die Methodik definiert, bevor diese ausgearbeitet und deren praktische Einsetzbarkeit beschrieben wird.
Dominik Pusch
Kapitel 7. Validierung der erweiterten Bewertungsmethodik
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird die entwickelte erweiterte Bewertungsmethodik anhand eines ausgewählten Anwendungsbeispiels aus dem Gerätewerk Erlangen der Siemens AG validiert. Des Weiteren wird mit der Erhebung neuer Daten die Übertragbarkeit bezüglich unterschiedlicher kinematischer Robotergrößen überprüft. Hierfür soll zuerst die betrachtete Roboterzelle vorgestellt und in einem zweiten Schritt die Erhebung der relevanten und notwendigen Daten für diese Anwendung vorgenommen werden. Die erhobenen Daten stellen den Ausgangspunkt für die durchzuführende Bewertung dar. Im Anschluss wird die mögliche Reduzierung dem normativen Sicherheitsabstand gegenübergestellt. Daraufhin werden konkrete Maßnahmen zur Senkung des Schadensausmaßes einer gefahrbringenden Roboterbewegung vorgestellt, um darüber eine weitere Reduzierung des Sicherheitsabstands zu ermöglichen. Abschließend erfolgt eine Zusammenfassung der gewonnenen Erkenntnisse.
Dominik Pusch
Kapitel 8. Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung
Durch die in der Arbeit systematisch analysierten Anforderungen an die Maschinensicherheit bezüglich der Schutzeinrichtungen für Roboter-Anwendungen in Koexistenz, zeigte sich, dass die EG-Maschinenrichtlinie sowie die zugehörigen Normen der Maschinensicherheit dasselbe Schutzziel verfolgen. Eine gefahrbringende Roboter-Bewegung darf erst durch das Bedienpersonal erreicht werden, wenn diese keine Gefährdung mehr darstellt. Ein sicherer Zustand tritt erst ein, sobald bei einem Kontakt zwischen Roboter und Mensch physische Verletzungen vermieden werden.
Dominik Pusch
Backmatter
Metadaten
Titel
Risikobeurteilung von Mensch-Roboter-Koexistenz-Systemen
verfasst von
Dominik Pusch
Copyright-Jahr
2024
Electronic ISBN
978-3-658-43934-7
Print ISBN
978-3-658-43933-0
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-43934-7

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