Industrieroboter: Sichere Roboterarbeitsplätze

Industrieroboter sind hochentwickelte automatisierte Systeme, die für Aufgaben in der Fertigung, Montage und Materialhandhabung ausgelegt sind. Dank ihrer Präzision, Geschwindigkeit und Effizienz spielen sie eine Schlüsselrolle bei der Modernisierung und Optimierung industrieller Prozesse. In der heutigen, dynamisch wachsenden Technologiewelt sind Industrieroboter in vielen Branchen unverzichtbar geworden – von der Automobilbranche über die Elektronikbranche bis hin zur Pharmaindustrie.

Arten von Industrierobotern und Anwendungsmöglichkeiten

Industrieroboter lassen sich je nach Bauart und Einsatzzweck in mehrere grundlegende Kategorien einteilen:

• Kartesische Roboter: Sie verfügen über drei lineare Bewegungen entlang der X-, Y- und Z-Achse. Sie werden häufig in Pick-and-Place-Prozessen, bei der Montage sowie in CNC-Anwendungen eingesetzt.
• SCARA-Roboter: Diese Roboter haben vier Freiheitsgrade und sind besonders effizient bei der Bauteilmontage, beim Verpacken sowie beim Materialtransport.
• Zylindrische Roboter: Sie zeichnen sich durch einen zylindrischen Bewegungsbereich aus und werden beim Schweißen, Gießen sowie bei Montagevorgängen eingesetzt.
• Sphärische Roboter: Sie verfügen über sphärische Bewegungen und werden in Montage- und Handhabungsprozessen eingesetzt, bei denen eine präzise Positionierung erforderlich ist.
• Delta-Roboter: Sie haben eine leichte Bauweise und werden für schnelle Pick-and-Place-Anwendungen, beim Verpacken sowie beim Sortieren eingesetzt.

Industrieroboter kommen in verschiedenen Branchen zum Einsatz, etwa in der Automobilindustrie, der Elektronikbranche, der Lebensmittelindustrie, der Pharmaindustrie und vielen weiteren Bereichen. Ihre Vielseitigkeit und ihre Fähigkeit, komplexe Aufgaben auszuführen, machen sie in der modernen Industrie unverzichtbar.

Die bekanntesten Hersteller von Industrierobotern

In der industriellen Robotik dominieren mehrere führende Hersteller, die sowohl auf europäischer Ebene als auch auf dem polnischen Markt einen bedeutenden Marktanteil haben. Nachfolgend ein Überblick über die wichtigsten Akteure:

Diese Daten stammen aus aktuellen Marktberichten und Analysen, die auf die Dominanz einiger weniger Hauptakteure im Markt für Industrierobotik hinweisen. ABB, KUKA, FANUC und Yaskawa zeichnen sich durch Innovationskraft und ein breites Produktspektrum aus, das auf unterschiedliche industrielle Anforderungen zugeschnitten ist​ (Fortune Business Insights)​​ (Expert Market Research)​​ (Market Research Future)​.

Industrieroboter: Robotisierte Arbeitsstationen

Robotisierte Arbeitsstationen sind speziell ausgelegte Arbeitsbereiche, die mit Industrierobotern für die Ausführung bestimmter Aufgaben ausgestattet sind. Solche Stationen können in unterschiedlichen Anwendungen genutzt werden, etwa beim Schweißen, in der Montage, in der mechanischen Bearbeitung oder beim Verpacken. Die Einführung robotisierter Arbeitsstationen ist mit zahlreichen Vorteilen verbunden, darunter höhere Effizienz, Präzision und Arbeitssicherheit.

Vorteile des Einsatzes robotisierter Arbeitsstationen

1. Höhere Effizienz: Industrieroboter können 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche arbeiten, was die Produktionsleistung deutlich erhöht. Durch die Automatisierung von Prozessen können Unternehmen in kürzerer Zeit eine höhere Produktqualität erreichen.
2. Präzision und Wiederholgenauigkeit: Roboter führen Aufgaben mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit aus. Das minimiert Produktionsfehler und gewährleistet eine gleichbleibende Produktqualität.
3. Sicherheit der Beschäftigten: Der Einsatz von Robotern für gefährliche Aufgaben wie Schweißen oder Materialbearbeitung reduziert das Unfallrisiko am Arbeitsplatz erheblich. Roboter können unter schwierigen Bedingungen arbeiten, bei denen die Anwesenheit von Menschen gefährlich wäre.
4. Flexibilität: Robotisierte Arbeitsstationen lassen sich leicht an unterschiedliche Aufgaben und Produktionsprozesse anpassen. Das erhöht die Flexibilität der Fertigung und ermöglicht eine schnelle Reaktion auf Marktveränderungen.

Beispiele für den Einsatz robotisierter Arbeitsstationen

• Schweißen: Schweißroboter werden in der Automobilbranche in großem Umfang eingesetzt, wo Präzision und Geschwindigkeit entscheidend sind. Durch den Einsatz fortschrittlicher Technologien wie dem Laserschweißen lässt sich eine hohe Qualität der Schweißverbindungen erreichen.
• Montage: Montageroboter werden zum Zusammenbau elektronischer, mechanischer und weiterer Komponenten eingesetzt. Präzise Manipulatoren ermöglichen die schnelle und genaue Montage selbst kleinster Bauteile.
• Verpackung: Verpackungsroboter automatisieren den Verpackungsprozess von Produkten und beschleunigen dadurch die gesamte Produktionslinie. Dank moderner Bildverarbeitungssysteme können Roboter Produkte mit unterschiedlichen Formen und Größen erkennen und sortieren.
• Mechanische Bearbeitung: Roboter können mit verschiedenen Werkzeugen für die mechanische Bearbeitung ausgestattet werden, etwa zum Fräsen, Drehen oder Schleifen. Die Automatisierung dieser Prozesse erhöht die Präzision und Effizienz der Produktion.

Industrieroboter: Zentrale Anforderungen der Norm DIN EN ISO 10218-1

Die Norm DIN EN ISO 10218-1 legt eine Reihe von Anforderungen und Leitlinien fest, die die sichere Nutzung von Industrierobotern gewährleisten sollen. Nachfolgend stellen wir zehn der wichtigsten Aspekte dieser Norm vor:

1. Gefährdungsidentifikation und Risikobeurteilung

Die Identifikation potenzieller Gefährdungen im Zusammenhang mit Industrierobotern sowie die Risikobeurteilung sind grundlegende Schritte zur Gewährleistung der Sicherheit. Die Norm verlangt, dass alle Gefährdungen identifiziert und die Risiken bewertet werden. Auf Grundlage dieser Bewertung werden geeignete Schutzmaßnahmen umgesetzt, um das Risiko für Bediener und andere Beschäftigte zu minimieren.

Der Prozess der Risikobeurteilung sollte die Identifikation aller potenziellen Gefährdungen und die Bewertung der damit verbundenen Risiken sowie die Umsetzung geeigneter Schutzmaßnahmen umfassen.

2. Entwicklung sicherer Robotersysteme

Die Entwicklung von Robotersystemen nach der Norm muss die Risikominimierung bereits in der Konstruktionsphase berücksichtigen. Dies betrifft Komponenten der Kraftübertragung, die elektrische Ausrüstung sowie Steuerungssysteme. Alle diese Elemente müssen so ausgelegt sein, dass ein Höchstmaß an Nutzungssicherheit gewährleistet ist.

3. Schutzmaßnahmen

Die Norm DIN EN ISO 10218-1 legt Anforderungen an Schutzmaßnahmen fest, etwa physische Barrieren, Verriegelungen und Not-Halt-Einrichtungen. Diese Maßnahmen sollen den unbeabsichtigten Zugang zu gefährlichen Arbeitsbereichen von Robotern verhindern und sicherstellen, dass der Roboter in Notfällen schnell und sicher angehalten werden kann.

4. Sicherheitsbezogene Steuerungssysteme

Die Steuerungssysteme von Robotern müssen festgelegte Leistungskriterien erfüllen, damit jeder Fehler in einen sicheren Zustand führt. Die Norm verlangt, dass diese Systeme so ausgelegt werden, dass das Ausfallrisiko minimiert wird und bei technischen Problemen geeignete Schutzmechanismen vorhanden sind.

5. Sicherer Betrieb von Robotern

Die Norm definiert Anforderungen an den sicheren Betrieb von Robotern, einschließlich der Verfahren zum Starten, Stoppen und Umschalten der Betriebsarten. Wichtig ist, dass die Bediener entsprechend geschult sind und sich der potenziellen Gefährdungen bei der Nutzung von Robotern bewusst sind.

6. Betriebsanleitungen und Dokumentation

Jeder Roboter muss mit einer vollständigen Dokumentation geliefert werden, die Betriebsanleitungen, Sicherheitshinweise sowie Wartungsvorgaben enthält. Diese Dokumentation ist ein wesentlicher Bestandteil zur Gewährleistung der Sicherheit und muss für alle Nutzer der Roboter leicht zugänglich sein.

7. Schulung der Bediener

Bediener von Industrierobotern müssen für die sichere Nutzung der Ausrüstung angemessen geschult sein. Die Schulung sollte sowohl theoretische als auch praktische Aspekte der Roboterbedienung sowie Vorgehensweisen für Notfallsituationen umfassen.

8. Wartung und technische Inspektionen

Regelmäßige Wartung und technische Inspektionen sind erforderlich, um Roboter in einem sicheren Betriebszustand zu halten. Die Norm legt Anforderungen an Häufigkeit und Umfang der Inspektionen sowie an die Wartungsverfahren fest, die von qualifiziertem Personal durchgeführt werden müssen.

9. Konformitätsbewertung und Zertifizierung

Industrieroboter müssen die Anforderungen der Norm DIN EN ISO 10218-1 sowie anderer einschlägiger Sicherheitsstandards erfüllen. Die Konformitätsbewertung und Zertifizierung sind wesentliche Elemente, um sicherzustellen, dass Roboter vor dem Inverkehrbringen alle geforderten Sicherheitskriterien erfüllen.

10. Kontrolle nach der Implementierung

Nach der Einführung von Robotern in die Arbeitsumgebung sind regelmäßige Kontrollen und die Überwachung ihres Betriebs erforderlich. Ziel ist es, sicherzustellen, dass die Roboter weiterhin die Sicherheitsanforderungen erfüllen, sowie potenzielle Gefährdungen zu erkennen und zu beseitigen, die im laufenden Betrieb auftreten können.

Industrieroboter und robotisierte Arbeitsstationen spielen in der modernen Industrie eine Schlüsselrolle, da sie höhere Produktivität, Präzision und Sicherheit ermöglichen. Die Umsetzung von Sicherheitsnormen wie DIN EN ISO 10218-1 ist unerlässlich, um Risiken zu minimieren und Beschäftigte zu schützen. Mit der Weiterentwicklung der Robotertechnik wird ihre Bedeutung in verschiedenen Industriezweigen weiter zunehmen. Die Zukunft der Industrierobotik ist vielversprechend und bringt zahlreiche neue Anwendungen und Innovationen mit sich, die die Produktion und andere Branchen grundlegend verändern können.

Industrieroboter und CE-Kennzeichnung

Industrieroboter sind zwar häufig Teil größerer integrierter Systeme, müssen jedoch bestimmte Anforderungen erfüllen, um die CE-Kennzeichnung zu erhalten. Die CE-Kennzeichnung ist für viele Produkte vorgeschrieben, die im Europäischen Wirtschaftsraum (EWR) verkauft werden, und zeigt an, dass das Produkt die europäischen Anforderungen an Gesundheit, Sicherheit und Umweltschutz erfüllt.

Unvollständige Maschinen

Industrieroboter gelten als unvollständige Maschinen, da sie in der Regel in andere Systeme innerhalb größerer Produktionslinien integriert werden müssen. Gemäß der Maschinenrichtlinie (2006/42/EG) dürfen unvollständige Maschinen nicht eigenständig mit der CE-Kennzeichnung versehen werden. Sie müssen jedoch bestimmte Anforderungen erfüllen:

1. Einbauerklärung (Declaration of Incorporation):
   • Der Hersteller einer unvollständigen Maschine muss eine Einbauerklärung bereitstellen, aus der hervorgeht, dass diese Maschine zum Einbau in andere Maschinen oder Systeme bestimmt ist und nicht selbstständig verwendet werden darf, bevor sie nicht integriert und gemäß der Maschinenrichtlinie bewertet wurde.
2. Montageanleitung:
   • Der Hersteller muss eine detaillierte Montageanleitung bereitstellen, in der beschrieben ist, wie die unvollständige Maschine sicher in andere Ausrüstungen integriert wird.

Abschließender CE-Zertifizierungsprozess

Wird ein Industrieroboter zusammen mit anderen Systemen als Teil einer größeren Maschine integriert, liegt die Verantwortung für die vollständige CE-Kennzeichnung beim Endhersteller. Der CE-Zertifizierungsprozess umfasst:

1. Konformitätsbewertung:
   • Das gesamte integrierte System muss eine Konformitätsbewertung gemäß den einschlägigen Richtlinien durchlaufen, darunter die Maschinenrichtlinie (2006/42/EG), die EMV-Richtlinie (2014/30/EU) sowie weitere anwendbare Richtlinien wie z. B. die Niederspannungsrichtlinie (LVD).
2. Technische Dokumentation:
   • Der Endhersteller muss eine vollständige technische Dokumentation erstellen, die Informationen zu allen integrierten Komponenten, zur Risikobeurteilung sowie zu den Konformitätsprüfungen enthält.
3. EG-Konformitätserklärung:
   • Der Endhersteller muss eine EG-Konformitätserklärung ausstellen, in der bestätigt wird, dass das gesamte integrierte System alle Anforderungen der einschlägigen Richtlinien erfüllt.
4. CE-Kennzeichnung:
   • Nach Abschluss der Konformitätsbewertung und der Ausstellung der EG-Konformitätserklärung kann der Endhersteller die CE-Kennzeichnung am gesamten integrierten System anbringen (Hinweis: Die CE-Kennzeichnung am Roboter selbst bezieht sich nicht auf die Maschinenrichtlinie).

Industrieroboter: Praktische Aspekte

Beispiel

Ein Unternehmen, das Industrieroboter integriert, liefert seine Produkte als Teile größerer Systeme zur Produktionsautomatisierung. Jeder Roboter wird mit einer Einbauerklärung und einer Montageanleitung geliefert. Der Integrator, der diese Roboter in eine Produktionslinie einbindet, ist dafür verantwortlich, sicherzustellen, dass das gesamte System die Anforderungen der EU-Richtlinien erfüllt und die CE-Kennzeichnung für das Gesamtsystem erhält.

Industrieautomatisierung und Industrieroboter

Industrieautomatisierung und Industrieroboter sind zwei zentrale Elemente der modernen Produktion, die eng zusammenwirken, um Prozesse zu optimieren und die Effizienz zu steigern. Ihre Berührungspunkte sind vielfältig und reichen von der Planung und Programmierung bis zur Implementierung und Instandhaltung der Systeme.

1. Automatisierung von Produktionsprozessen:
   • Die Industrieautomatisierung nutzt Industrieroboter, um verschiedene Produktionsschritte zu automatisieren. Das steigert die Effizienz und senkt die Kosten. Diese Roboter lassen sich für präzise Aufgaben wie Montage, Schweißen oder Verpacken programmieren.
2. PLC-Programmierung:
   • Die PLC-Programmierung (Programmable Logic Controllers) spielt eine Schlüsselrolle bei der Integration von Industrierobotern in andere Automatisierungssysteme. PLCs steuern den Betrieb der Roboter und sorgen für die Synchronisation sowie den reibungslosen Ablauf des gesamten Produktionssystems.
3. Konstruktionsbüro und Maschinenkonstruktion:
   • Konstruktionsbüros befassen sich mit der Entwicklung von Maschinen, die mit Industrierobotern zusammenarbeiten. Die Konstruktion und der Bau von Maschinen umfassen die Auslegung von Komponenten und Systemen, die mit Robotern kompatibel sind. Das ist eine wesentliche Voraussetzung für eine effiziente Automatisierung.
4. Maschinensicherheit und harmonisierte Normen:
   • Die Gewährleistung der Maschinensicherheit ist einer der wichtigsten Aspekte bei der Integration von Industrieautomatisierung und Robotern. Harmonisierte Normen wie DIN EN ISO 10218-1 legen die Sicherheitsanforderungen fest, die erfüllt sein müssen, damit Systeme sicher und effizient betrieben werden können.
5. Outsourcing von Ingenieuren:
   • Das Outsourcing von Ingenieuren ermöglicht es Unternehmen, Spezialisten für die Entwicklung, Programmierung und Implementierung von Automatisierungs- und Robotiksystemen einzusetzen. So können Unternehmen neueste Technologien und Fachwissen nutzen, ohne dauerhaft ein großes Ingenieurteam vorhalten zu müssen.
6. Bau von Industriemaschinen:
   • Der Bau von Industriemaschinen berücksichtigt die Integration von Robotern und Automatisierungssystemen. Die Maschinenkonstruktion muss auf die Zusammenarbeit mit Robotern ausgelegt sein. Das erfordert eine sorgfältige Planung und Koordination zwischen verschiedenen Ingenieurteams.

Industrieautomatisierung und Industrieroboter bilden komplexe, integrierte Systeme, die auf vielen Ebenen Zusammenarbeit erfordern – von der Konstruktion und Programmierung bis hin zu Implementierung und Instandhaltung. Harmonisierte Normen und Maschinensicherheit sind entscheidend, um sicherzustellen, dass diese Systeme effizient und sicher arbeiten.