Medizinisch/Biomechanische Anforderungen

Schemazeichnung

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Schematische Darstellung des Kollisionsprozesses zwischen Oberarm und stoßendem Roboterteil
Bild: IFA

Auf Initiative des damaligen Fachausschusses Maschinenbau, Fertigungssysteme und Stahlbau erarbeitete das IFA in einem Entwicklungsprojekt medizinisch/biomechanische und arbeitsorganisatorische Anforderungen an Arbeitsplätze mit kollaborierenden Robotern. Sie ergänzen und präzisieren die Normanforderungen und wurden in BG/BGIA-Empfehlungen (mittlerweile: Empfehlungen Gefährdungsermittlung der Unfallversicherungsträger, EGU) zusammengefasst. Eine Technical Specification (TS) 15066 als Ergänzung zur ISO 10218-2 und eine nationale DGUV Information, die auf den Empfehlungen aufbauen und diese erweitern, befinden sich im Entwurfstadium.

Hintergrund

In einem bestimmungsgemäß durchgeführten kollaborierenden Arbeitsprozess sind Kollisionsrisiken zwischen einem Roboter und Personen nicht auszuschließen. Daher bestand die Aufgabe darin, die biomechanischen Beanspruchungseffekte einer Kollision so zu begrenzen, dass nur geringe, tolerable Beanspruchungsschweren für betroffene Personen auftreten können. Je nach Festlegung des Kollisionsrisikos in der Risikobeurteilung einer konkreten Arbeitsapplikation mit einem kollaborierenden Roboter wird als Beanspruchungsschwere entweder die Schmerzschwelle (Übergang von Druckgefühl in Schmerzgefühl) oder der Verletzungseintritt (Schwellung, geringfügiges Hämatom) herangezogen. Die festgelegte zulässige Schwere der Körperbeanspruchung kann durch Grenzwerte zusammenhängender Beanspruchungskriterien abgebildet werden.

Für alle Bereiche eines einfachen Körpermodells wurden erste orientierende Grenzwerte für die Beanspruchungskriterien "Stoßkraft", "Klemm-/Quetschkraft" und "Druck/Flächenpressung" festgelegt. Das IFA hat dazu Verletzungsdaten aufgrund äußerer mechanischer Belastungen aus Literatur und Datenbanken recherchiert. Im DGUV-Projekt FP 317 "Ermittlung eines Schmerzschwellenkatasters des Menschen" wurden in Kooperation mit der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz Kraft- und Druckgrenzwerte ermittelt: für die quasistatische Anwendung und eine kleine kantige Belastungsform mit einem Stößel. Hieraus konnten signifikante Druckgrenzwerte für die aktuellen Dokumente gewonnen werden (siehe Schmerzschwellenkataster).

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in den BG/BGIA-Empfehlungen zur Gestaltung von Arbeitsplätzen mit kollaborierenden Robotern sowie den Entwürfen der Technical Specification (TS) 15066 und einer DGUV Information zusammengefasst. Die Dokumente enthalten umfangreiche Hilfen für die Anwendung der sicherheitstechnischen Anforderungen bei Risikobewertungen in der betrieblichen Praxis.

Auf der Grundlage der sicherheitstechnischen Anforderungen und der in den Dokumenten enthaltenen medizinisch/biomechanischen Anforderungen können Arbeitsplätze mit kollaborierenden Robotern so eingerichtet und geprüft werden, dass die durch Kollision ggf. auftretenden mechanischen Einwirkungen auf die Personen ein akzeptables bzw. tolerables Maß nicht überschreiten. Damit bleibt der erforderliche Arbeitsschutz für die beteiligten Personen gewährleistet.

Für Risikobeurteilungen und Messungen in der betrieblichen Praxis entwickelte das IFA das biofidele (mechanisch menschenähnliche) Kraft-Druck-Messgerät KDMG-KOLROBOT (siehe Prüftechnik).

Zum Download

Ansprechpartner

Dr. rer. biol. hum. Dipl.-Ing. Michael Huelke

Fachbereich 5: Unfallverhütung - Produktsicherheit

Tel: 02241 231-2644
Fax: 02241 231-2234