In Robotik-Projekten kommt es nicht nur auf technische Aspekte, sondern auch auf rechtliche Bestimmungen und Normen an.
Für den Gesundheitsschutz und die Sicherheit ist hier die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG maßgeblich. Es reicht bei Roboter-Anwendungen allerdings nicht aus, nur die Maschinenrichtlinie zu berücksichtigen. Zusätzlich müssen verschiedene DIN-Normen und möglicherweise auch unternehmensinterne Vorschriften beachtet werden. Wer eine Maschine baut, ist entsprechend für deren Sicherheit verantwortlich. Damit geht die Verpflichtung einher, eine umfangreiche Risikobeurteilung der Maschine beziehungsweise in diesem Fall der Roboter-Anwendung vorzunehmen und geeignete Sicherheitskonzepte zu entwickeln. Dies dient dem Ziel, Gefährdungen und potenzielle Gesundheitsrisiken beim Betrieb bereits im Vorfeld zu erkennen, um diese durch Schutzmaßnahmen zu vermeiden oder zumindest bestmöglich zu reduzieren. Im Folgenden stehen nach einer allgemeinen Einführung zur Robotersicherheit die Risikobeurteilung von Roboterlösungen sowie das Sicherheitskonzept im Fokus. Dadurch werden grundlegende Aspekte von sicheren Roboter-Anwendungen deutlich.
Die wichtigsten Punkte für sichere Robotik-Lösungen
Von der initialen Idee über die Risikobewertung bis hin zur Konformitätserklärung gemäß Maschinenrichtlinie: Im kostenfreien Leitfaden erhalten Sie zahlreiche Praxis-Tipps und erfahren, auf welche Richtlinien und Robotik-Normen es ankommt.
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Maschinenrichtlinie und die Frage „Vollständige oder unvollständige Maschine?“
In der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG hat die Sicherheit von Anwender und Produkt eine entscheidende Bedeutung. In Deutschland wurde die Maschinenrichtlinie in die „Neunte Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (Maschinenverordnung)“ umgewandelt. Auch andere europäische Richtlinien können, abhängig vom jeweiligen Projekt, zur Anwendung kommen, zum Beispiel die EMV-Richtlinie für elektrische Geräte. Aus diesem Grund gilt am Anfang der Sicherheitsbetrachtung zu klären, unter welche Richtlinie eine Maschine fällt und welche Normen somit eingehalten werden müssen. Je nach Maschinentyp sind nämlich für die Beurteilung des Risikos einer Maschine gesonderte Normen zu berücksichtigen. Hinzu kommen die bereits erwähnten internen Vorschriften.
Ein voll funktionsfähiger Roboterarm ist eine unvollständige Maschine. Wenn dieser jedoch einen konkreten Zweck erfüllt, wandelt sich sein Status – er wird zur vollständigen Maschine.
Bei einer Robotik-Anwendung muss geklärt werden, ob man es mit einer vollständigen oder unvollständigen Maschine zu tun hat. Doch wie unterscheidet man die beiden Kategorien? Folgendes Beispiel ist hilfreich: Ein voll funktionsfähiger Roboterarm etwa ist eine unvollständige Maschine. Wenn dieser jedoch einen konkreten Zweck erfüllt, wandelt sich sein Status – er wird zur vollständigen Maschine. Dies ist beispielsweise bei einem Roboter zur Beschickung einer CNC-Fräse der Fall. Maschinenbeschickung gehört übrigens zu den typischen Einsatzgebieten für Cobots, wie auch Schrauben, Schweißen, Montieren und Sortieren. Abhängig von der Zuordnung (vollständige oder unvollständige Maschine) gibt es weitere Pflichten: die Erfüllung diverser Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen, die Erbringung weiterer Nachweise zur Maschinensicherheit und die Erstellung von technischen Unterlagen. Neben der Maschinenrichtlinie enthalten auch die ISO 10218-1 und ISO 10218-2 wichtige Hinweise, um Robotik-Anwendungen sicher zu gestalten und zu integrieren.
Normen für Robotersicherheit und die Risikobeurteilung
Die Risikobeurteilung ist fester Bestandteil eines Sicherheitskonzepts für Roboter-Anwendungen. Hiermit werden bereits vor der Konstruktion Gefährdungen ermittelt, Risiken abgeschätzt und bewertet sowie Schutzmaßnahmen definiert. Zudem handelt es sich bei der Risikobeurteilung um einen entscheidenden Bestandteil der technischen Dokumentation. In der Norm EN ISO 12100 sind grundlegende Angaben zur Durchführung einer solchen Risikobeurteilung enthalten. Es finden sich darin allgemeine Gestaltungsleitsätze und wichtige Definitionen sowie Erläuterungen von Fachbegriffen. Risikobeurteilungen erfolgen in mehreren Schritten: Zunächst wird die Einsatz- und Verwendungsgrenze der Maschine (also des Roboters) festgelegt. Anschließend erfolgt die Identifizierung der Gefährdungen und die Einschätzung der Risiken. Aus den drei genannten Aspekten setzt sich die Risikoanalyse zusammen. Daran knüpft schließlich die Risikobewertung an. Zusätzlich müssen geeignete Sicherheitsmaßnahmen ergriffen und gegebenenfalls eine Risikominderung geplant werden. Hinsichtlich der Gefahreneinordnung und Festlegung notwendiger Schutzeinrichtungen ist die Risikomatrix der DIN EN ISO 13849 eine wertvolle Hilfe.
Mit einem Sicherheitskonzept die Risiken einer Roboterlösung reduzieren
Grundsätzlich muss der automatisierte Prozess für die Mitarbeiter stets einsehbar sein. Diesen Aspekt gilt es bei der Konstruktion jeder Roboterlösung zu beachten. Im Vorfeld werden nicht nur alle offensichtlichen Unfall- und Verletzungsgefahren einer Robotik-Anwendung betrachtet, sondern alle Arten von Gefährdungen identifiziert. Dazu zählen ergonomische Risiken, aber auch mechanische Gefährdungen, beispielsweise durch scharfkantige oder spitze Werkstücke. Auch elektrische Gefährdungen sind zu berücksichtigen, ebenso wie Gefährdungen durch gesundheitsschädliche Stäube und Gase. An die Analyse der möglichen Risiken schließt sich die Bewertung der tatsächlichen Gefahren an. Damit ist gemeint, dass die Wahrscheinlichkeit bewertet wird, mit der das potenzielle Risiko eintritt und ein Schaden entsteht. Auch eine Einschätzung zur Größe des möglichen Schadens und der Zahl der betroffenen Mitarbeiter ist obligatorisch. Dabei kommt es unter anderem darauf an, wie oft und wie lange sich die Mitarbeiter im jeweiligen Gefahrenbereich befinden.
Schutzeinhausungen sind gängige Beispiele für konstruktive Lösungen zur Absicherung von Industrieroboter-Lösungen.
Der Hersteller oder Anbieter einer Roboterlösung sind dazu verpflichtet, das vorhandene Risiko durch ein geeignetes Sicherheitskonzept zu verringern. Zunächst gilt es für jede ermittelte Gefährdung eine konstruktive Lösung zu finden, um diese Gefahr zu vermeiden. Schutzeinhausungen sind gängige Beispiele für konstruktive Lösungen zur Absicherung von Industrieroboter-Lösungen. Es muss allerdings beachtet werden, dass die Schutzmaßnahmen nicht zu neuen Gefahren führen. Falls konstruktive Maßnahmen nicht ausreichen, sollten technische Schutzmaßnahmen in die Planung einbezogen werden. Eine automatische Lichtschranke beispielsweise könnte bei Gefahr alle Vorgänge anhalten. Wenn auch solche Maßnahmen nicht möglich sind, müssen die Benutzer mittels Warnsymbolen und -hinweisen sowie durch die Betriebsanleitung auf das bestehende Restrisiko hingewiesen werden. In der Betriebsanleitung sind dann beispielsweise Hinweise auf eine elektrische Gefährdung durch falsches Anschließen oder mangelnde Erdung vorhanden.
Der Weg zum CE-Siegel für Robotik-Anwendungen
Für den Prozess zur Konformitätsbewertung und -beurteilung von Roboterlösungen ist die Durchführung und Dokumentation von Risikobeurteilungen ein wesentlicher Bestandteil. Falls Risikoanalyse und -bewertung nicht vorliegen, ist weder eine rechtssichere Konformitätserklärung möglich noch eine CE-Kennzeichnung zulässig. Daher muss der Hersteller in einer umfassenden Dokumentation nachweisen, inwieweit er sich mit den Risiken seiner Robotik-Anwendung auseinandergesetzt hat. In der Konformitätserklärung sind zudem Informationen zu durchgeführten Analysen und Prüfungen sowie Details zu ergriffenen Maßnahmen und Ergebnissen enthalten. Der Nachweis über die Konformität einer Robotik-Anwendung nach Maschinenrichtlinie erfolgt mit dem CE-Siegel, das auf dem Typenschild der Robotik-Anwendung angebracht wird. Letzteres enthält auch wichtige Informationen über den Hersteller und die individuelle Anwendung.
Im kostenfreien Leitfaden „Robotik-Anwendungen sicher implementieren“ erfahren Sie, wie die Abläufe bei der Risikobeurteilung im Einzelnen ablaufen und welche Schutzmaßnahmen bei der Mensch-Roboter-Kollaboration maßgeblich sind. Auch die item Academy bietet wertvolles Know-how rund um die Welt der Roboter. Eine interaktive Robotik-Schulung vermittelt Grundlagen zu den verschiedenen Roboter-Bauarten und informiert ebenfalls über Roboter-Normen:
