Cobot ohne Schutzzaun: Wann ist das zulässig und wie weise ich es nach?
Die Frage kommt in fast jedem Cobot-Projekt, meist zu spät: Darf die Anlage ohne Schutzzaun laufen? Die Antwort hängt nicht am Roboter, sondern an der Applikation, und sie muss gemessen und dokumentiert werden. Dieser Beitrag ordnet die vier Betriebsarten, die biomechanischen Grenzwerte und das Nachweispaket, das eine kollaborierende Anwendung braucht.
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Dann, wenn die Risikobeurteilung für jede Aufgabe eine der vier zulässigen Betriebsarten festlegt und deren Wirksamkeit nachgewiesen ist. Im Betrieb mit Leistungs- und Kraftbegrenzung heißt das: Messung der Kontaktkräfte und Kontaktdrücke an jeder erreichbaren Kontaktstelle gegen die biomechanischen Grenzwerte, nicht Berufung auf ein Datenblatt. Sicher ist nie der Roboter, sondern immer die Applikation aus Roboter, Werkzeug, Werkstück, Bahn und Umgebung.
Grundlage: ISO 10218-1:2025, ISO 10218-2:2025, EN ISO 12100, EN ISO 13849-1:2023, Maschinenverordnung (EU) 2023/1230.Der teuerste Irrtum im Cobot-Projekt
Ein Roboter wird als kollaborationsfähig verkauft, also, so die Schlussfolgerung, braucht die Zelle keinen Zaun. Dieser Schluss trägt nicht.
Kollaborationsfähig beschreibt eine Eigenschaft des Roboterarms: Er kann Kräfte begrenzen und Kontakte erkennen. Sobald aber ein Greifer montiert, ein Werkstück gehalten, eine Bahn programmiert und die Zelle in eine Umgebung gestellt wird, entsteht eine neue Anlage mit neuen Gefährdungen. Ein scharfkantiges Blech in einem kraftbegrenzten Greifer ist keine kraftbegrenzte Anwendung mehr, sondern ein bewegtes Schneidwerkzeug.
Deshalb spricht ISO 10218-2:2025 konsequent von der kollaborativen Anwendung und nicht vom Cobot. Bewertet wird das Zusammenspiel, nicht das Bauteil. Die Grundlage dafür ist eine vollständige Risikobeurteilung nach EN ISO 12100, die jede Aufgabe einzeln betrachtet: Produktion, Einrichten, Störungsbeseitigung, Reinigung, Instandhaltung.
Was sich 2025 geändert hat
Die Neufassung von ISO 10218 hat die Anforderungen an kollaborative Anwendungen deutlich geschärft.
- ISO 10218-1:2025 (Roboter) und ISO 10218-2:2025 (Roboteranwendungen und Roboterzellen) ersetzen die Fassungen von 2011.
- Der Inhalt der ISO/TS 15066:2016 ist in ISO 10218-2:2025 aufgegangen. Die technische Spezifikation ist damit keine separate Hilfskrücke mehr, sondern normativer Bestandteil.
- Sicherheitsfunktionen sind jetzt explizit gefordert statt nur implizit vorausgesetzt, mit Anforderungen an Struktur, Nachweis und Validierung.
- Der Umfang der Sicherheitsanforderungen in Teil 2 hat sich gegenüber der Fassung von 2011 rund verdoppelt.
- Erarbeitet wurde die Neufassung von ISO/TC 299/WG 3 gemeinsam mit CEN/TC 310, also mit Blick auf die europäische Harmonisierung.
Die vier Betriebsarten der kollaborativen Anwendung
Jede Aufgabe wird genau einer Betriebsart zugeordnet. Kombinationen sind möglich, müssen aber je Aufgabe eindeutig festgelegt und umgeschaltet werden.
| Betriebsart | Prinzip | Typischer Einsatz | Kritischer Nachweis |
|---|---|---|---|
| Sicherheitsgerichteter überwachter Halt | Der Roboter steht still, solange sich eine Person im Arbeitsbereich befindet. Die Antriebe bleiben bestromt und halten die Position. | Teilebeschickung von Hand, Sichtprüfung, Qualitätskontrolle am stehenden Bauteil | Sichere Stillstandsüberwachung, Wiederanlauf erst nach Verlassen des Bereichs |
| Handführung | Der Bediener bewegt den Roboter über ein Zustimmgerät direkt am Arm. | Einrichten, Teachen, manuelles Positionieren schwerer Bauteile | Not-Halt in Reichweite des Bedieners, sicher begrenzte Geschwindigkeit, Zustimmeinrichtung |
| Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung (SSM) | Roboter und Mensch bewegen sich gleichzeitig, der Schutzabstand wird dynamisch eingehalten. | Übergabestationen, gemeinsame Arbeitsbereiche mit wechselnder Belegung | Abstandsberechnung nach ISO 13855 plus sichere Personenerfassung |
| Leistungs- und Kraftbegrenzung (PFL) | Kontakt zwischen Mensch und Roboter ist zulässig, aber in Kraft und Druck begrenzt. | Montage, Schrauben, Kleben, Kommissionierung Seite an Seite | Messung der Kontaktkräfte und Kontaktdrücke gegen die biomechanischen Grenzwerte |
In der Praxis werden Betriebsarten kombiniert: Anfahrt im SSM-Betrieb, Fügevorgang im PFL-Betrieb, Einrichten in Handführung. Jede Umschaltung ist selbst eine Sicherheitsfunktion und braucht einen Nachweis.
Die 250 mm/s sind nicht das, wofür sie gehalten werden
Die Zahl 250 mm/s taucht in fast jeder Cobot-Diskussion auf, meist als vermeintliche Obergrenze für den kollaborierenden Betrieb. Das ist eine Verwechslung.
250 mm/s ist die reduzierte Geschwindigkeit im Handbetrieb nach ISO 10218-1, also der Wert, der beim Teachen und Einrichten nicht überschritten werden darf, während sich eine Person im Arbeitsraum aufhält. Es ist keine allgemeine Obergrenze für den Automatikbetrieb einer kollaborativen Anwendung.
Die zulässige Geschwindigkeit im Betrieb mit Leistungs- und Kraftbegrenzung ergibt sich aus etwas anderem: aus der zulässigen Kraft und dem zulässigen Druck an der jeweiligen Körperregion, der bewegten Masse des Systems und der Geometrie der Kontaktstelle. Eine große bewegte Masse mit kleiner Kontaktfläche erreicht die Druckgrenze schon weit unterhalb von 250 mm/s. Ein leichtes System mit großflächigem, gepolstertem Werkzeug darf umgekehrt in bestimmten Bahnabschnitten schneller fahren.
Wer die Geschwindigkeit aus einer festen Zahl ableitet statt aus der Messung, hat den Nachweis nicht geführt.
Biomechanische Grenzwerte: Orientierungswerte zur Einordnung
Orientierungswerte zur Einordnung. Verbindlich sind ausschliesslich die Tabellen aus ISO 10218-2:2025. Die folgenden Zahlen dienen dazu, die Größenordnung im Projekt früh abschätzen zu können, sie ersetzen weder die Norm noch die Messung.
Unterschieden werden zwei Kontaktarten, und diese Unterscheidung entscheidet über die Höhe des zulässigen Werts:
Quasi-statischer Kontakt ist das Einklemmen oder Quetschen einer Körperregion zwischen dem bewegten Teil und einem festen Hindernis. Die Belastung wirkt über eine längere Zeit, ein Ausweichen ist nicht möglich. Das ist der ungünstigere Fall und liefert die niedrigeren Grenzwerte.
Transienter Kontakt ist der freie Stoß: Die Körperregion kann nach dem Kontakt ausweichen, die Belastung wirkt nur kurz. Die zulässigen transienten Werte liegen als Orientierung etwa beim Doppelten der quasi-statischen Werte.
Im Zweifel ist der quasi-statische Fall anzusetzen. Ob ein Kontakt tatsächlich transient bleibt, hängt von der Geometrie der Zelle ab: Steht hinter der Kontaktstelle eine Wand, ein Maschinengestell oder ein Zuführmagazin, wird aus dem freien Stoß eine Klemmstelle.
| Körperregion | Quasi-statische Kraft (Orientierung) | Bemerkung |
|---|---|---|
| Gesicht | rund 65 N | Niedrigster Wert, Kontakt möglichst konstruktiv ausschließen |
| Bauch | rund 110 N | Häufige Kontaktzone bei Arbeitshöhe 900 bis 1100 mm |
| Brustkorb | rund 140 N | Kontaktzone bei hoch angeordneten Bahnabschnitten |
| Hand und Finger | rund 140 N | Höchste Kontaktwahrscheinlichkeit, kleinste Kontaktflächen |
| Oberarm | rund 150 N | Typische Kontaktzone beim seitlichen Eingreifen |
| Hals | rund 150 N | Kontakt konstruktiv ausschließen, Druckwerte kritisch |
| Becken | rund 180 N | Kontaktzone beim Vorbeigehen an der Zelle |
| Oberschenkel und Knie | rund 220 N | Höchste zulässige Werte der Tabelle |
| Kopf und Schädel | Kontakt nicht zulässig | Kontakt ist nicht als bestimmungsgemäß zulässig anzusehen |
Orientierungswerte. Verbindlich sind ausschliesslich die Tabellen aus ISO 10218-2:2025. Die Druckgrenzwerte liegen je nach Körperregion grob im Bereich 110 bis 300 N/cm². Der Druck ist in der Praxis oft die kritischere Größe als die Kraft, weil kleine Kontaktflächen an Greiferbacken, Schraubern oder Werkstückkanten die Grenze früher erreichen als die Kraftmessung vermuten lässt.
Der Nachweis erfolgt durch Messung mit einem Kraft- und Druckmessgerät an jeder erreichbaren Kontaktstelle, nicht durch eine Herstellerangabe zum Roboter. Gemessen wird mit dem realen Werkzeug, dem realen Werkstück und in der realen Bahn, für jede Körperregion, die an der jeweiligen Stelle erreichbar ist. Das Messprotokoll gehört in die technischen Unterlagen.
Wie wird der Schutzabstand bei Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung bestimmt?
Grundlage ist EN ISO 13855. Der Abstand ist keine feste Zahl, sondern eine Summe aus Wegen und Zuschlägen.
Der einzuhaltende Schutzabstand setzt sich zusammen aus:
- dem Weg, den der Mensch während der Reaktionszeit des Systems zurücklegt,
- dem Nachlaufweg des Roboters bis zum Stillstand,
- dem Weg während der Systemreaktionszeit, also von der Detektion bis zum Auslösen der Sicherheitsfunktion,
- einem Eindringzuschlag, der berücksichtigt, wie weit eine Hand oder ein Arm vor der Erfassung in den Bereich reicht,
- Zuschlägen für die Positionsungenauigkeit der Sensorik und für die Positionsungenauigkeit des Roboters selbst.
Orientierungswerte für die Abschätzung: Annäherungsgeschwindigkeit des Menschen 1600 mm/s, Eindringzuschlag für Hand und Arm bis 850 mm. Verbindlich sind die Festlegungen aus EN ISO 13855 und ISO 10218-2:2025. Ein statisch berechneter, also über die gesamte Aufgabe konstanter Abstand ist die konservative und einfacher nachweisbare Lösung. Eine dynamische Abstandsanpassung, bei der der Roboter bei größerer Entfernung schneller fährt, erfordert sichere Sensorik und eine sichere Geschwindigkeitsüberwachung im selben Kanal.
Performance Level bestimmen →Welches Performance Level braucht eine kollaborative Anwendung?
Die Sicherheitsfunktionen kollaborativer Anwendungen liegen typischerweise bei PL d, Kategorie 3 nach EN ISO 13849-1:2023. Alternativ ist der Nachweis über IEC 62061 mit SIL 2 möglich, sofern die Architektur durchgängig danach ausgelegt wird. Die konkrete Anforderung ergibt sich immer aus der Risikobeurteilung, nicht aus einer Faustregel.
Betroffen sind in aller Regel diese Funktionen:
- sichere Geschwindigkeitsbegrenzung, je Betriebsart und Bahnabschnitt,
- sichere Kraft- und Momentenbegrenzung,
- sichere Arbeitsraum- und Achsbereichsbegrenzung,
- sicherer Halt und sicherer überwachter Stillstand,
- Zustimmeinrichtung für die Handführung und den Einrichtbetrieb,
- sichere Umschaltung zwischen Betriebsarten.
Jede dieser Funktionen braucht eine Beschreibung, einen erforderlichen PL, einen erreichten PL mit Berechnung und einen Validierungsschritt. Wie das aufgebaut wird, steht im Beitrag zum Performance Level nach EN ISO 13849.
Wer bringt eigentlich was in Verkehr?
Der Roboterhersteller liefert in der Regel eine unvollständige Maschine mit Einbauerklärung und Montageanleitung. Der Roboterarm allein erfüllt keine bestimmungsgemäße Funktion, er ist ohne Werkzeug und Applikation nicht verwendungsfähig.
Wer Roboter, Greifer, Zuführung, Peripherie, Schutzeinrichtungen und Software zu einer funktionsfähigen Anwendung verbindet, wird damit Hersteller der Gesamtmaschine. Damit gehen über: die Risikobeurteilung über die gesamte Applikation, die technischen Unterlagen, die Betriebsanleitung, die EU-Konformitätserklärung und die CE-Kennzeichnung.
Das gilt unabhängig davon, ob das ein Maschinenbauer, ein Systemintegrator oder der Betreiber selbst tut. Gerade beim Betreiber, der eine Cobot-Zelle in Eigenregie aufbaut, wird diese Rolle oft übersehen. Wer welche Rolle übernimmt und was daraus folgt, ist im Beitrag Hersteller, Betreiber, Integrator im Detail beschrieben.
Was ab dem 20. Januar 2027 zusätzlich gilt
Mit der Maschinenverordnung (EU) 2023/1230 kommen drei Punkte hinzu, die Cobot-Anwendungen unmittelbar betreffen.
Cybersecurity als Sicherheitsanforderung
Sicherheitsrelevante Software und Daten sind gegen unbeabsichtigte oder vorsätzliche Korrumpierung zu schützen. Für eine Cobot-Zelle heißt das konkret: Schutz der Sicherheitskonfiguration, der Kraftgrenzen und der Arbeitsraumgrenzen gegen unbefugte Änderung, sowie eine Protokollierung von Eingriffen. Details im Beitrag zu Cybersecurity nach MVO und CRA.
Digitale Betriebsanleitung zulässig
Die Betriebsanleitung darf digital bereitgestellt werden. Sie muss druckbar, herunterladbar und speicherbar sein und mindestens zehn Jahre online verfügbar bleiben. Auf Anfrage ist innerhalb eines Monats kostenfrei eine Papierfassung zu liefern. Die Sicherheitsinformationen selbst bleiben in Papierform beizulegen.
In der Regel keine Benannte Stelle
Klassische Roboterzellen fallen in der Regel nicht unter Anhang I Teil A der Maschinenverordnung und benötigen deshalb keine Benannte Stelle. Zu prüfen ist das trotzdem im Einzelfall, insbesondere wenn eine Sicherheitsfunktion durch lernende Software gewährleistet werden soll. Die Systematik erklärt der Beitrag Anhang I statt Anhang IV.
Bei dynamisch stabilen Systemen, also Robotern auf Beinen oder Rädern, die aktiv balancieren, greifen die hier beschriebenen Nachweise nur teilweise. Die Normenlage und die offenen Punkte dazu behandelt der Beitrag zu humanoiden Robotern.
Humanoide Roboter in Verkehr bringen →Das Nachweispaket einer kollaborativen Anwendung
Diese Unterlagen sollten am Ende des Projekts vollständig vorliegen. Fehlt eine davon, ist der Verzicht auf die trennende Schutzeinrichtung nicht belegt.
- Risikobeurteilung nach EN ISO 12100 über alle Lebensphasen und alle Aufgaben
- Festlegung der Betriebsart je Aufgabe, einschließlich der Umschaltbedingungen
- Liste der Sicherheitsfunktionen mit erforderlichem und erreichtem Performance Level
- Validierungsplan und Validierungsbericht nach EN ISO 13849-2
- Kraft- und Druckmessprotokoll für jede erreichbare Kontaktstelle und Körperregion
- Abstandsberechnung nach EN ISO 13855, sofern im SSM-Betrieb gearbeitet wird
- Betriebsanleitung mit Beschreibung der Betriebsarten und der Restrisiken
- EU-Konformitätserklärung und CE-Kennzeichnung der Gesamtanwendung
Häufige Fragen zu kollaborierenden Roboterapplikationen
Ist ein Cobot automatisch ohne Schutzzaun zulässig?
Reicht die Kraftbegrenzung des Roboterherstellers als Nachweis?
Gilt die ISO/TS 15066 noch?
Sind 250 mm/s die Obergrenze im kollaborierenden Betrieb?
Welches Performance Level brauche ich?
Wer trägt die CE-Verantwortung für eine Cobot-Zelle?
Muss ich die Messung wiederholen, wenn sich das Werkzeug ändert?
Quellen und Normbezug
- ISO 10218-1:2025: Robotik, Sicherheitsanforderungen, Teil 1 Industrieroboter
- ISO 10218-2:2025: Robotik, Sicherheitsanforderungen, Teil 2 Roboteranwendungen und Roboterzellen, einschließlich der übernommenen Inhalte der ISO/TS 15066:2016
- EN ISO 12100: Risikobeurteilung und Risikominderung
- EN ISO 13849-1:2023 und EN ISO 13849-2, alternativ IEC 62061: funktionale Sicherheit
- EN ISO 13855: Anordnung von Schutzeinrichtungen im Hinblick auf Annäherungsgeschwindigkeiten
- EN 60204-1, EN ISO 13850, EN ISO 13857: elektrische Ausrüstung, Not-Halt, Sicherheitsabstände
- Maschinenverordnung (EU) 2023/1230, Anhang I und Anhang III, anwendbar ab 20. Januar 2027
Normausgabestände und harmonisierte Fassungen ändern sich laufend. Prüfen Sie Normnummern und Ausgabestände vor der Anwendung gegen den aktuellen Stand im EU-Amtsblatt. Dieser Beitrag ist eine fachliche Einordnung und ersetzt keine Rechtsberatung.
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Cobot-Applikation bewerten und nachweisen lassen
Wir bewerten bestehende oder geplante Cobot-Applikationen: Festlegung der Betriebsarten, Risikobeurteilung, Kraft- und Druckmessung mit Messprotokoll sowie Nachweis des Performance Level je Sicherheitsfunktion. Am Ende steht ein Nachweispaket, das einer Prüfung standhält.
Antwort in der Regel innerhalb eines Werktags. Unverbindlich.