Force-Pressure-Testing on Collaborative Robots.

GTE Industrieelektronik GmbH
Helmholtzstr. 21, 38-40
41747 Viersen, GERMANY
+49 (0)2162 - 3703 - 0

FAQ

Häufig gestellte Fragen.

 

Software

 

Änderung einer Messdatei

Die Änderung einer Messdatei ist nicht vorgesehen. Sie können allerdings Daten einer vorherigen Messung mit dem Menüpunkt „Vorlage aus Datei“ in der Software laden und als neue Messung abspeichern.

 

Meldung: ‚Keine Lizenz…‘

Meldung: ‚Keine Lizenz…‘
Bitte KMG anschließen!

 

Auswahl der Dämpfungselemente

Die Zuordnung der Dämpfungselemente zu den einzelnen Körperzonen wird Ihnen in der Software FPM Vision angezeigt.
Die Auswahl erfolgt entsprechend dem Schreiben der DGUV: „FB HM 080“ (August 2017), Kapitel 6.

Messgerät

 

Positionierung des Messgeräts

Platzieren Sie das Messgerät so am Kollisionspunkt, dass die Messfläche senkrecht zur Bewegungsrichtung des Roboters liegt.
Zur exakten Ausrichtung der Handmessgeräte können Sie unseren Montagefuß mit Kugelgelenk nutzen.

 

Beispiel eines Messsystems für Kraft und Druck

 

Federraten

Die Federrate einer Feder ist üblicherweise nicht linear. Die von uns verwendeten Federn werden speziell ausgewählt und haben im Arbeitsbereich der MRK Anwendungen die vorgeschriebene Federrate.

Messvorgang

 

Messsystem

Für die Messung der biomechanischen Grenzwerte sollte ein entsprechendes Messsystem benutzt werden. Die Möglichkeit, gleichzeitiger oder aufeinanderfolgender Messungen von Kraft und Druck muss gegen sein.

 

Messung

Das Ziel einer Messung ist es, die Kollision zwischen einem Menschen und einem Roboter realistisch zu bewerten. Als Grenzwerte wurden hierzu maximal zulässigen Kräfte und Drücke einer Kollision nach ISO / TS 15066 definiert. Um eine belastbare Aussage über Kollisionskräfte und –Drücke zu treffen, stellen wir Ihnen eine Auswahl an unterschiedlichen biofidelen Messgeräten zu Verfügung. Diese substituieren einen Probanden durch ein geeignetes Messsystem, bestehend aus Sensoren, Federn und Dämpfungselementen.

 

Federn

Die Zuordnung der Federstärke (NM) zu den einzelnen Körperzonen wird Ihnen in der Software FPM Vision angezeigt. Die Auswahl erfolgt entsprechend dem Schreiben der DGUV: „FB HM 080“ (August 2017), Kapitel 6.

 

Dämpfungselemente


Die Auswahl der Dämpfungselemente erfolgt auf der Grundlage der DUGV Empfehlung „FB HM 080“ (August 2017), Kapitel 6. Es Besteht keine Pflicht, diese Elemente in einer Prüfung auf dem Messgerät zu platzieren – jedoch werden unter Zuhilfenahme dieser, wesentlich realistischere Druckwerte ermittelt. Die abgebildeten Messungen zeigen das Ergebnis einer Kollision ohne und mit Dämpfungselement. Der ermittelte Maximaldruck wurde auf ca. ein Drittel reduziert.

 

Microfasertuch

Das Mikrofasertuch ( ≤ 0,5 mm) kann zum Ausgleich, zur Oberflächenkorrektur und als zusätzliches/variables Dämpfungselement auf der Messfläche, eingesetzt werden.

 

Austausch der Dämpfungselemente

Wir empfehlen einen Austausch der Dämpfungselemente nach spätestens einem Jahr. Ebenso sollte ein Austausch vorgenommen werden, wenn das Material sichtbare Schäden genommen hat, bzw. sich die Dämpfungseigenschaften verschlechtern. Überprüfen Sie dies mittels einer einfachen ‚Shore A Härte Messung‘.

Kalibrierung

 

Kalibrierung

Den deutschlandweiten Kalibrationsservice erhalten Sie von der GTE Industrieelektronik GmbH. In Zusammenarbeit mit weiteren, akkreditierten Stellen, wie dem DAkkS Institut, bieten wir Kalibrierungen nach DAkkS und einen 24-Stunden Express-Service an.

Messung

 

Kraftmessung


Die gemessene Kraft einer Kollision ist zumeist nur bei schnellen schweren Robotern der begrenzente Faktor. Die Grafik zeigt einen typischen Kraftverlauf einer Kollisionsmessung.

 

Druckmessung


Der gemessene Druck einer Kollision ist in N/cm² angegeben. Der Druck gibt die Verteilung der Kraft auf der Kollisionsfläche wieder. Er ist nicht homogen verteilt, kann also nicht durch Kenntnis der Kollisionsfläche und Kollisionskraft berechnet werden. Hier sehen Sie die Druckverteilung einer Kollision mit einer Kugelförmigen Kollisionsfläche.

 

FUJI Druckmessung – Umgang mit den Sensorfolien

Die rauen Messflächen der Folien sollten wären der Versuchsvorbereitung keinen Kontakt mit Fremdkörpern haben. Besonders sollten Sie darauf achten, Kontakt zu feuchten Oberflächen wie der menschlichen Haut zu vermeiden, da die hierdurch hervorgerufene chemische Reaktion unter Krafteinwirkung der Folie erhöht wird und die Messergebnisse somit vefälscht werden.
Die Folien sollten direkt nach der Messung eingescannt werden um einen Messfehler zu vermeiden. Zur Lagerung empfiehlt sich ein trockener und lichtdichter Platz.

 

FUJI Druckmessung – Folien scannen, später verarbeiten

Sie können die Proben mit Kalibrierblatt einscannen und später mit dem Programm FPM Vision verarbeiten.
Nutzen sie hierfür folgende Scan Einstellungen:
Auflösung: 200 DPI
Format: PNG
Die Prüfungen der Probe und des Scans erfolgen hier jedoch erst, wenn Sie die Daten in der Software laden.

 

FUJI Druckmessung – Maximaldruck

Die FUJI Prescale Druckmessung ermittelt die Maximaldruckverteilung. Eine zeitliche Auflösung ist nicht möglich, somit auch keine Trennung zwischen dem Maximaldruck und dem klemmenden Druck. Vergleichsmessungen mit dem zeitlich aufgelösten Druckmesssystem TekScan haben gezeigt, dass eine Korrelation zur Kraft nicht gegeben, und eine Umrechnung somit unsicher ist.
Der Zusammenhang: ∫▒〖p(A)dA=F〗kann mit dem Ergebnis einer FUJI Druckauswertung nicht genutzt werden, da es sich bei den ermittelten Werten um die Maximalwerte aus der gesamten Messdauer handelt.

 

Druckmessung mit Filter

Für eine realistische Betrachtung der Messdaten der Druckmessungen wird ein „Average Filter“ angewandt. Dieser wurde ebenfalls vom Institut für Arbeitsschutz (IFA) für die Ermittlung der Grenzwerte verwendet und ist für die Messungen zulässig.

 

Kraftmessung mit Filter

Die Kraftmessdaten werden entsprechend dem Empfehlungsschreiben der DGUV: „FB HM 080“ gefiltert: „Die Messsignale sind mit einem Butterworth- Tiefpassfilter mit einer Grenzfrquenz von 11 Hz (bei 3dB) und einer Steilheit von 24dB/Oktave zu filtern.“ FB HM 080 (August 2017), Kapitel 6.

 

Messung mit der 75N/mm Feder

Entsprechend dem Empfehlungsschreiben der DGUV: „FB HM 080“ können Messungen für alle Körperzonen außer dem Kopf mit einem Messgerät mit einer 75 N/mm Feder durchgeführt werden. Unsere Messgeräte KMG 500 und KMG 300 sind jeweils mit einer solchen Feder ausgestattet und ermöglichen eine einfache und schnelle Ermittlung und Bewertung der Kollisionsbelastungen.

 

Messung der Kritischen Zonen

Laut ISO/TS 15066 lässt sich in der Tabelle der Grenzwerte im Bereich des Kopfes und Kehlkopfes die Bezeichnung „not applicable“ vorfinden. Ebenso wird dieser kritische Bereich in dem Schreiben der DGUV: „FB HM 080“ mit „kein“ gekennzeichnet.
Dies bedeutet, dass kein Faktor für die Berechnung des transienten Grenzwertes anzuwenden ist. Somit darf während einer Messung der angegebene statische Grenzwert zu keiner Zeit überschritten werden. Es ist bei einer Risikobewertung zu beachten, dass Augen, Ohren und Kehlkopf besonders Kritische Zonen sind und nicht durch eine einfache Kraftbegrenzung geschützen werden können.

 

Kontrollmessungen

Zur Kontrolle des Roboters definieren sie einfache, und unkompliziert zu messende Punkte. Erfassen Sie Kollisionsbelastungen an diesen Punkten und betrachten Sie den Verlauf der Messergebnisse. Bei einem Anstieg sollten sie Mechanik und Sensorik des Roboters überprüfen.
Mittels des KDMG können Belastungen bestimmt und anschießend durch Kontrollmessungen mit dem KMG-500 abgeglichen, bzw. als Referenzen genutzt werden.

 

Kritische Zonen

Unter der Voraussetzung des Ausschlusses von Kopf und Hals vom Arbeitsbereich des Robotersystems ist es im Rahmen der bestimmungsgemäßen Verwendung sowie vorhersehbaren Fehlanwendung ausreichend, nur die ungünstigste (härteste) Feder von 75 N/mm zu verwenden. Sollte es im Rahmen der vorhersehbaren Fehlanwendung erforderlich sein, auch einen Kontakt z.B. im Bereich der Stirn zu beurteilen, ist eine Feder von 150 N/mm zu verwenden.

 

Messung mit 75 N/mm

Unter der Voraussetzung des Ausschlusses von Kopf und Hals vom Arbeitsbereich des Robotersystems ist es im Rahmen der bestimmungsgemäßen Verwendung sowie vorhersehbaren Fehlanwendung ausreichend, nur die ungünstigste (härteste) Feder von 75 N/mm zu verwenden.

 

Grenzwertüberschreitung

Sobald einer der Grenzwerte Kraft oder Druck überschritten wird, sind die Anforderungen als nicht erfüllt zu bewerten. In der Regel müssen dann die am Roboter eingestellten Sicherheitslimits für die Kraft in Verbindung mit der sicher überwachten Geschwindigkeit reduziert werden. Falls danach z.B. die Druckwerte weiterhin überschritten sind, muss die Konstruktion geändert werden, z.B. durch größere Flächen, Polsterung, federnd gelagerte Greifer etc.

 

Grenzwerte einhalten


Je nach Klemmsituation können zusätzliche Spitzen auftreten. Diese dürfen die Grenzwerte für kurzzeitige Einwirkungen nicht überschreiten!