Schunk: Wenn ein MRK-Greifer die 140-N-Grenze überschreitet...

Damit Mensch und Roboter ohne trennenden Schutzzaun in gemeinsamen Arbeitsräumen im Einklang arbeiten können, müssen hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt werden. Als Hersteller MRK-zertifizierter Greifsystemkomponenten hat sich Schunk bewusst für eine frühzeitige Berücksichtigung relevanter Arbeitsschutzaspekte entschieden. Das verkürzt den Entwicklungsprozess bei Standardkomponenten, senkt die Kosten und beschleunigt anwendungsspezifische MRK-Projekte. „Vor allem die Validierung von MRK-Applikationen stellt in der Praxis eine Herausforderung dar“, berichtet Schunk-Entwicklungschef Prof. Dr. Markus Glück. Auf Anwenderseite ließe sich häufig eine erhebliche Verunsicherung darüber feststellen, wie die arbeitsschutztechnischen Anforderungen der Richtlinien und Normen konkret umzusetzen seien. „Damit Mensch und Roboter sicher zusammenarbeiten, ist nicht nur ein umfassendes Verständnis der Roboteranwendung erforderlich, sondern auch Fachwissen zur Risikobewertung“, unterstreicht Glück

Da keine MRK-Applikation der anderen gleiche, sei stets eine individuelle Risikobeurteilung erforderlich. „Insbesondere Kraft, Geschwindigkeit, Bewegungsbahnen des Roboters und das Werkstück inklusive Werkstückträger stellen Gefahren für den Werker dar.“ Diese müssten entweder durch die Nutzung inhärenter Schutzmaßnahmen oder gegebenenfalls durch die Anwendung zusätzlicher Maßnahmen zur Risikominderung beschränkt werden, hebt Markus Glück hervor. „Unser Ziel ist es, Roboterherstellern, Integratoren und Anlagenbauern ausgereifte und unabhängig geprüfte Komponenten zur Verfügung zu stellen, mit denen sie kollaborative Szenarien vergleichsweise schnell realisieren und zertifizieren lassen können.“

Wie dies konkret aussieht, wird bei der für kollaborative Anwendungen zertifizierten Baureihe Co-act EGP-C deutlich: Das vier Baugrößen umfassende Greiferportfolio ist für einfache Handhabungsaufgaben konzipiert und lässt sich auf nahezu allen gängigen Leichtbaurobotern im Sinne eines intuitiven Plug&Work einbauen. Die am Finger wirkende Greifkraft des inhärent sicher ausgeführten Greifers ist auf einen Maximalwert von 140 N sicher begrenzt. Leistungsfähige Programmierbausteine und Plugins vereinfachen die Installation. Standardisierte Aufsatzfinger mit universell nutzbaren Wechseleinsätzen erleichtern Newcomern zusätzlich den Einstieg in die Welt der kollaborativen Robotik. „Wo Mensch und Roboter sich einen Arbeitsraum teilen, müssen Kanten abgerundet sein, damit sich ein Mensch nicht schneiden kann, wenn der Greifer vorbeistreift oder aktiv gegen den Menschen drückt“, betont Markus Glück. „Ebenso muss das Einklemmen von Fingergliedmaßen und Haut vermieden werden.“ Vertrauensstiftend sei zudem die klare Visualisierung der aktuellen Betriebssituation über farbige LED.

Noch einen Schritt weiter geht der Hersteller beim Co-act EGL-C. Erstmals überhaupt ist es bei dem Kraftpaket gelungen, einen Greifer für kollaborative Anwendungen zu verwirklichen, bei dem die am Finger wirkende Greifkraft die gesundheitsunschädliche 140-N-Grenze überschreitet. Wie beim kollaborativen Kleinteilegreifer Co-act EGP-C hat der Hersteller auch beim Co-act EGL-C großen Wert auf die Begleitung des Produktentstehungsprozesses durch die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung gelegt. Diese Zusammenarbeit ermöglichte einen frühzeitigen Austausch und eine effiziente Überwachung und Einhaltung der Normen. Zudem konnten Erfahrungen gesammelt werden, wie sich eine sicherheitstechnische Bewertung und Zertifizierung nutzerfreundlich gestalten lassen, ohne qualitative Abstriche in puncto Sicherheit zu machen. „Das Sicherheitskonzept dieses Greifers ist überaus anspruchsvoll“, erläutert Markus Glück. „Über eine frühzeitige Abstimmung bereits während der Entwicklung des Greifers konnten wir sicherstellen, dass bei der Sicherheitselektronik, der sicheren Steuerungstechnik und dem Sicherheitskonzept insgesamt von Beginn an ein besonderes Augenmerk auf die Einhaltung der Normen und einschlägigen gesetzlichen Vorschriften gelegt wurde.“

Eine eigens von dem Hersteller entwickelte und zum Patent angemeldete Sicherheitsintelligenz unterteilt den Greifprozess beim Co-act EGL-C in einzelne Phasen: Solange die Gefahr besteht, dass menschliche Hände oder Finger eingeklemmt werden, limitiert die integrierte Logik die Greifkraft auf harmlose 30 N. Erst ab einer Werkstückdistanz unter vier Millimetern, wenn also kein Einklemmen mehr möglich ist, fahren die Greiffinger mit der frei definierbaren Greifkraft von maximal bis zu 450 N zu. Misst das System in dieser Schließphase eine Nachgiebigkeit, weil etwa ein zu kleines Werkstück gegriffen wird, das der Bediener gerade per Hand entfernen will, stoppt auch diese Bewegung automatisch. Gleiches gilt, wenn die erwarteten Werkstückmaße um zwei Millimeter überschritten werden, da beispielsweise kein Teil vorhanden ist. In der dritten Phase schließlich detektiert der Greifer, ob das Werkstück sicher gegriffen ist und verspannt die Bremse. Damit erfüllt der EGL-C die Anforderungen an eine sichere Mensch-Roboter-Kollaboration und gewährleistet, dass gegriffene Teile, die im Kraftschluss bis zu 2,25 Kilogramm auf die Waage bringen dürfen, auch bei einer Not-Aus-Situation und einer damit verbundenen Vollbremsung nicht verloren gehen. Im Formschluss sind sogar bis zu acht Kilogramm möglich.

Dennoch bleiben in puncto Zertifizierung noch Wünsche offen: „Damit die MRK ihr volles Potenzial entfalten kann, bedarf es einer Lösung, mit der sowohl Integratoren als auch Betreiber in die Lage versetzt werden, kollaborative Prozesse eigenständig und mit verhältnismäßigem Aufwand selbst realisieren zu können. Und zwar inklusive der arbeitsschutztechnischen Validierung“, betont Glück. Modulare Sicherheitskonzepte, wie sie Schunk vorschlägt und mit seinem Angebot an zertifizierten Greifern verfolgt, können Nutzern Orientierung geben und vereinfachen die arbeitsschutztechnische Validierung im Einzelfall enorm. aru