Die Normen EN ISO 10218-1 und -2 (harmonisierte Normen der Maschinenrichtlinie) geben an, wie man den Raum des Industrieroboters sicher begrenzen kann.
Definitionen
Die Begriffe im Bild werden in der Norm verwendet und erläutert. Alle Abstände im Bild stellen die Reichweite des Roboters, einschließlich der Werkzeuge und Werkstücke für die Gesamtreichweite für die eigentliche Anwendung dar.
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Die maximalen Abstände stellen die Gesamtfläche dar, in der der Roboter agieren kann.
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Betriebsraum ist der Raum, der für das Anwendungsprogramm erforderlich ist, aber keine sichere Begrenzung des Roboters darstellt.
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Der eingeschränkte Raum stellt den sicher begrenzten Raum dar, der durch eine mechanische Begrenzung auf Achse 1 und elektromechanische/elektronische auf den Achsen 2 und 3 erreicht werden kann. Es ist auch möglich eine Sicherheitssoftware zu verwenden, z.B. elektronische Positionsschalter für ABB Industrieroboter. Alle elektromechanischen/elektronischen Software-Lösungen sollten PLD mit der Kategorie 3 oder SIL 2 mit HFT=1 erfüllen.
- Der Schutzraum kann dann entworfen und mit Perimeter-Schutzvorrichtungen geschützt werden - Vorrichtungen (Einzäunung) und/oder Sicherheitsvorrichtungen, wie z.B. Lichtvorhänge.
Einzäunung als Begrenzungseinrichtung
Wenn eine Einzäunung für den Raumschutz verwendet wird, darf der Roboter mit seinem Werkzeug und Werkstück nicht näher an der Einzäunung platziert sein, als die Anforderungen der EN ISO 13857 vorschreiben, z.B. ist mit einem 40 x 40 mm Netz der Sicherheitsabstand 200 mm. Nur wenn der Zaun hoch genug ist, um das Risiko eines Übergreifens zu verhindern. Andernfalls muss eine längere Strecke gewählt werden. EN ISO 13857 gibt Auskunft über die entsprechende Sicherheitsabstände. Der Abstand wird vom Zaun an der äußeren Grenze des begrenzten Raum gemessen. In einigen Fällen kann die Schutzvorrichtung nicht nur als Perimeter-Schutz, sondern auch als eine Begrenzungseinrichtung verwendet werden.
Aus EN ISO 10218-2, 5.4.3
"In Fällen, in denen die Perimeter-Schutzvorrichtung als Begrenzungseinrichtung ausgelegt ist, werden die Ergebnisse der Risikobewertung verwendet, um die Anforderungen an die Gestaltung, Kraft und Durchbiegung für die Schutzvorrichtung zu bestimmen."
Dies ist jedoch nur möglich, wenn überprüft werden kann, dass keine gefährlichen Verformungen durch den Roboter verursacht werden können.
Aus EN ISO 10218-2, 5.4.3
"ANMERKUNG 4 einen Perimeter-Schutzvorrichtung als Begrenzungseinrichtung zu verwenden, ist normalerweise nur möglich, wenn Roboter zu gefährlichen Verformungen des Schutzes führen können."
Der Schutz kann als Begrenzungseinrichtung für kleine Roboter verwendet werden, z.B. in Kabinen aus Polycarbonat, vorausgesetzt Absatz 5.4.3 wird erfüllt. Alle verwendeten Schutzvorrichtungen als Begrenzungseinrichtungen müssen fest sein, dass heißt keine Verwendung von Netzen, aufgrund der Anforderungen an die Sicherheitsabstände nach EN ISO 13857.
"Kleine Roboter" sind nicht in der Norm definiert. Der Integrator ist verantwortlich für die Berechnung, wenn die Schutzvorrichtung der Leistung des Roboters standhalten kann. Alle Aufprallmöglichkeiten sollten berücksichtigt werden und die Berechnungen sollten durch Tests validiert werden.
Für Industrieroboter von normaler Größe ist es schwierig oder gar unmöglich, den Roboter durch die Schutzvorrichtung ohne Schäden zu stoppen, die zu einer gefährlichen Situation führen können.
Kollisionssensoren und Überstromschutz als Begrenzungseinrichtungen
Kollisionssensoren und Überstromschutz sind keine Sicherheitseinrichtungen und man kann sich nicht darauf verlassen, dass sie den Roboter stoppen.
Aus EN ISO 10218-2, 5.4.3
"ANMERKUNG 3 Geräte die entwickelt wurden, um die Maschine zu schützen (z.B. Überstromschutz und Kollisionssensoren) eignen sich nicht als Begrenzungseinrichtungen, sofern sie nicht speziell darauf ausgelegt, getestet und dazu bestimmt sind, als Sicherheitsvorrichtung zur Bewegungsreduzierung gemäß ISO 10218-1 zu fungieren."
Es kann daher nicht davon ausgegangen werden, dass Kollisionssensoren des Roboters diesen rechtzeitig stoppen werden, bevor er Schäden am Schutz verursacht.
Testen von Schutzvorrichtungen
Die neue Ausgabe der EN 953/ISO 14120, jetzt EN ISO 14120 "Sicherheit von Maschinen - Schutzvorrichtungen - Allgemeine Anforderungen an die Konstruktion und den Bau von festen und beweglichen Schutzvorrichtungen" genannt, beschreibt im Anhang (Anhang C), wie ein Zaunsystem getestet werden kann. Die Tests simulieren folgendes:
- Eine Person geht in die Einzäunung.
- Werfen von Gegenständen aus dem Inneren der Zelle.
Der einzige vorgegebene Grenzwert, ist die Aufprallenergie E=115 J, dies entspricht einer Person, die in die Einzäunung läuft. Um eine Einzäunung gemäß Anhang C zu testen, ist die Einhaltung der Anforderungen aus EN ISO 14120 nicht zwingend notwendig.
Fazit
ABB Jokab Safety kann in keiner Weise empfehlen, einen Zaun näher am Roboter zu platzieren, als die Abstände nach EN ISO 13857 vorgeben (mit sicherer Begrenzung der Roboterfläche nach EN ISO 10218-2). Des Weiteren ABB Jokab Safety übernimmt keine Verantwortung, wenn seine Einzäunung als Begrenzungseinrichtung verwendet wird. Es liegt in der alleinigen Verantwortung des Roboter-Integrators, Schutzvorrichtungen als Begrenzungseinrichtung zu verwenden.