Cobots, also kollaborierende Roboter, verändern die Fertigung. Sie arbeiten ohne Schutzzaun direkt neben dem Menschen, übernehmen monotone Aufgaben und steigern die Flexibilität in der Produktion. Was auf den ersten Blick nach einer einfachen Plug-and-Play-Lösung aussieht, ist sicherheitstechnisch allerdings deutlich komplexer, als viele Anwender vermuten.
Denn die Tatsache, dass ein Roboterhersteller seinen Cobot als „kollaborationsfähig“ bewirbt, bedeutet nicht automatisch, dass die fertige Anwendung sicher ist. Die CE-Kennzeichnung des Roboters allein reicht nicht. Für die gesamte Applikation, also Roboter plus Greifer plus Werkstück plus Arbeitsumgebung, braucht es eine eigenständige Risikobeurteilung. Und genau da wird es anspruchsvoll.
Ein Experte für Maschinensicherheit kann hier den entscheidenden Unterschied machen. Er kennt das Normengeflecht, weiß, welche Messungen nötig sind, und hilft dir, eine Anwendung aufzubauen, die sowohl produktiv als auch rechtskonform arbeitet.
Das Wichtigste in Kürze
- Jede Cobot-Anwendung braucht eine eigene Risikobeurteilung nach Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und der harmonisierten Norm EN ISO 10218, ergänzt durch die Technische Spezifikation ISO/TS 15066 für die Mensch-Roboter-Kollaboration.
- Die CE-Kennzeichnung des Roboters deckt nur das Gerät selbst ab; für die gesamte Applikation (Roboter + Greifer + Werkstück + Prozess) ist der Betreiber oder Integrator verantwortlich.
- Biomechanische Grenzwerte aus der ISO/TS 15066 definieren, mit welcher Kraft und welchem Druck ein Cobot den menschlichen Körper berühren darf, aufgeschlüsselt nach 29 Körperregionen.
Warum Maschinensicherheit bei Cobots so besonders ist
Klassische Industrieroboter arbeiten hinter Schutzzäunen. Betritt jemand die Schutzzone, stoppt der Roboter. Das Sicherheitskonzept ist klar: Trennung von Mensch und Maschine. Bei Cobots fällt diese physische Barriere weg. Mensch und Roboter teilen sich den Arbeitsraum, manchmal sogar den gleichen Arbeitstakt.
Das eröffnet enorme Chancen, schafft aber gleichzeitig neue Risiken. Ein Cobot, der Bauteile bestückt, bewegt Massen durch einen Raum, in dem sich Menschen aufhalten. Greifer können Quetschstellen erzeugen, scharfkantige Werkstücke werden zu Gefahrenquellen, und selbst die Geschwindigkeit, mit der sich ein Roboterarm bewegt, kann bei Kontakt Verletzungen verursachen.
Die Herausforderung: All diese Risiken lassen sich nicht mit einem einzelnen Schalter eliminieren. Sie erfordern eine systematische Analyse, bei der jede Gefahrenquelle identifiziert, bewertet und durch geeignete Maßnahmen entschärft wird. Genau das ist die Risikobeurteilung.
Welche Normen und Vorschriften gelten?
Das Normenwerk rund um Maschinensicherheit und Cobots ist vielschichtig. Hier die wichtigsten Bausteine:
Maschinenrichtlinie 2006/42/EG: Jede Maschine, die in der EU in Verkehr gebracht wird, braucht ein Konformitätsbewertungsverfahren und eine CE-Kennzeichnung. Das gilt auch für Roboteranwendungen. Wer einen Cobot in eine Anlage integriert und damit eine „Gesamtheit von Maschinen“ schafft, wird zum Hersteller im Sinne der Richtlinie. Mit allen Pflichten, die dazugehören: Risikobeurteilung, Betriebsanleitung, Konformitätserklärung.
EN ISO 10218-1 und 10218-2: Diese zweiteilige Norm regelt die Sicherheit von Industrierobotern (Teil 1: Roboter, Teil 2: Robotersysteme und Integration). Sie definiert die vier Betriebsarten der Mensch-Roboter-Kollaboration:
- Sicherheitsgerichteter Stopp: Der Roboter stoppt, sobald ein Mensch den kollaborativen Arbeitsraum betritt
- Handführung: Der Mensch führt den Roboter manuell
- Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung: Der Roboter passt seine Geschwindigkeit an die Nähe des Menschen an
- Leistungs- und Kraftbegrenzung: Der Roboter begrenzt seine Kraft und Geschwindigkeit, sodass ein Kontakt keine Verletzung verursacht
ISO/TS 15066: Die Technische Spezifikation konkretisiert die Grenzwerte für den physischen Kontakt zwischen Mensch und Roboter. Sie enthält biomechanische Daten für 29 Körperregionen und definiert, welche Kräfte und Drücke bei einem Kontakt maximal auftreten dürfen, ohne Verletzungen zu verursachen. Diese Werte sind die Grundlage für die Validierung jeder Cobot-Anwendung.
EN ISO 12100: Die Basis-Sicherheitsnorm für die Risikobeurteilung von Maschinen allgemein. Sie beschreibt den systematischen Prozess: Grenzen der Maschine festlegen, Gefährdungen identifizieren, Risiken einschätzen und bewerten, Schutzmaßnahmen festlegen.
Risikobeurteilung: So gehst du systematisch vor
Eine Risikobeurteilung für eine Cobot-Anwendung ist kein Formular, das man in 30 Minuten ausfüllt. Sie ist ein technischer Prozess, der folgende Schritte umfasst:
1. Grenzen der Anwendung festlegen: Was macht der Cobot? Welche Werkstücke bewegt er? In welchem Arbeitsraum operiert er? Wer hält sich im Umfeld auf?
2. Gefährdungen identifizieren: Welche mechanischen, elektrischen, thermischen oder ergonomischen Gefahren bestehen? Dazu gehören Quetschstellen zwischen Greifer und Werkstück, Scherstellen am Roboterarm, herabfallende Teile, scharfe Kanten und Kollisionsszenarien.
3. Risiken einschätzen: Wie wahrscheinlich ist ein Kontakt? Wie schwer wäre die Verletzung? Hier fließen die biomechanischen Grenzwerte der ISO/TS 15066 ein.
4. Schutzmaßnahmen festlegen: Kann die Gefährdung konstruktiv beseitigt werden (z.B. Kantenabrundung am Greifer)? Wenn nicht: Welche technischen Schutzmaßnahmen (Kraft- und Geschwindigkeitsbegrenzung, Sensoren, Lichtschranken) sind nötig? Und welche organisatorischen Maßnahmen (Schulung, Betriebsanweisung) ergänzen den Schutz?
5. Validierung: Werden die Grenzwerte tatsächlich eingehalten? Hier kommen Kraft-/Druckmessungen zum Einsatz, bei denen ein Experte für Maschinensicherheit mit kalibrierten Messmitteln die realen Kontaktkräfte ermittelt und mit den zulässigen Werten abgleicht.
Warum die Risikobeurteilung kein DIY-Projekt ist
Theoretisch kann jeder Anwender eine Risikobeurteilung erstellen. Praktisch scheitert das oft an der Komplexität des Normenwerks und der Messtechnik. Typische Fehler, die in der Praxis auftreten:
- Die Risikobeurteilung betrachtet nur den Roboter, nicht die gesamte Anwendung
- Biomechanische Grenzwerte werden aus Datenblättern übernommen, ohne sie an der realen Anwendung zu validieren
- Greifer und Werkstücke werden in der Gefährdungsanalyse vernachlässigt
- Die Betriebsanleitung fehlt oder ist unvollständig
- Änderungen an der Anwendung (neues Werkstück, anderer Greifer) werden nicht in der Risikobeurteilung nachgeführt
Ein externer Fachmann für Maschinensicherheit bringt nicht nur das Normenwissen mit, sondern auch die Erfahrung aus Dutzenden oder Hunderten von Anwendungen. Er erkennt Gefahrenstellen, die dem Integrator nicht auffallen, und weiß, wie sich Schutzmaßnahmen wirtschaftlich umsetzen lassen, ohne die Produktivität der Anwendung zu torpedieren.
Was passiert bei einem Unfall ohne Risikobeurteilung?
Die Konsequenzen sind erheblich. Ohne dokumentierte Risikobeurteilung und CE-Konformitätserklärung betreibt das Unternehmen eine nicht konforme Maschine. Im Schadensfall drohen strafrechtliche Konsequenzen für die verantwortlichen Personen, zivilrechtliche Haftungsansprüche und Regressforderungen der Berufsgenossenschaft. Die Betriebshaftpflichtversicherung kann die Leistung verweigern, wenn nachweislich gegen grundlegende Sicherheitsvorschriften verstoßen wurde.
Ganz zu schweigen von der Stilllegung der Anlage durch die Gewerbeaufsicht bis zur Herstellung eines sicherheitsgerechten Zustands. In der Serienfertigung bedeutet das: Produktionsausfall auf unbestimmte Zeit.