Die fünf relevanten Norm-Dokumente
Sicherheit von Cobots wird auf drei Ebenen geregelt: international (ISO), als technische Spezifikation (TS) und als nationale Berufsgenossenschafts-Vorgabe (DGUV). Für eine deutsche Cobot-Anlage müssen alle fünf Dokumente berücksichtigt werden.
ISO 10218-1 (2011 / Rev. 2025)
Sicherheitsanforderungen an den Roboter selbst — also an den Hersteller des Cobot-Arms. Definiert Schutzfunktionen wie Notaus, Sicherheits-Halt, sichere Achsenbegrenzung. Gilt für alle Industrieroboter, nicht nur Cobots.
ISO 10218-2 (2011 / Rev. 2025)
Sicherheitsanforderungen an die Roboteranlage — also an den Integrator und Betreiber. Schreibt Risikobeurteilung, Schutzeinrichtungen, sichere Programmierung und Bedienung vor. Hier wird Cobot-Kollaboration als Sonderbetriebsart eingeordnet.
ISO/TS 15066 (2016)
Die zentrale Cobot-Spezifikation. Definiert die vier Kollaborationsmodi, biomechanische Grenzwerte für 29 Körperregionen und Methoden zur Validierung der Power-and-Force-Limiting-Funktion. Aktuell technische Spezifikation, Überführung in vollwertige ISO-Norm in Vorbereitung.
DGUV Information 209-074 (2017)
„Industrieroboter — Information der gesetzlichen Unfallversicherung". Faktischer Maßstab für deutsche Werksprüfungen durch die Berufsgenossenschaften (BGHM, BGN, VBG). Übersetzt ISO 10218 und ISO/TS 15066 in eine deutsche Praxis-Sicht mit Beispielen.
EU-Maschinenverordnung 2023/1230
Seit Januar 2027 verbindlich (löst die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG ab). Vorgeschrieben ist die CE-Kennzeichnung für jeden Cobot, der in den europäischen Wirtschaftsraum gebracht wird. Risikobeurteilung und Konformitätserklärung sind verpflichtende Bestandteile.
EN ISO 12100 (2010)
Allgemeine Gestaltungsleitsätze für Maschinensicherheit, einschließlich Risikobeurteilung und Risikominderung. Mutter-Norm aller maschinenspezifischen Sicherheitsnormen — also auch ISO 10218 und ISO/TS 15066. Bei jeder Cobot-Risikobeurteilung implizit anzuwenden.
Die vier Kollaborationsmodi nach ISO/TS 15066
Die Spezifikation kennt vier Modi für Mensch-Roboter-Kollaboration. Sie schließen sich nicht aus — eine Anlage kann mehrere Modi je nach Arbeitsphase nutzen. Der wirtschaftlich häufigste Modus ist Power-and-Force-Limiting; nur er erlaubt unterbrechungsfreie Mensch-Roboter-Arbeit ohne Schutzzaun.
Modus 1Sicherheits-Halt mit Wiederanlauf
Der Roboter befindet sich im automatischen Betrieb. Wenn ein Mensch den überwachten Kollaborationsraum betritt (per Lichtschranke, Trittmatte, Lasersicherheits-Scanner oder Vision-System), löst die Sicherheitssteuerung einen sofortigen Halt aus. Der Roboter bleibt energetisch versorgt (Servo-Off ist nicht zwingend) — das spart die Hochlaufzeit beim Wiederanlauf, der erst nach Verlassen des Raums und Quittierung möglich ist.
Modus 2Hand-Führung (Hand Guiding)
Der Bediener führt den Roboter manuell durch direkte Berührung am Handgelenk oder über ein Bedienelement am Endeffektor. Üblich bei Lehrabläufen (Teaching), bei manueller Anbringung von Werkstücken oder bei kollaborativer Montage großer Bauteile. Voraussetzungen: aktivierte 3-Stufen-Zustimmtaste, sichere reduzierte Geschwindigkeit (typisch < 250 mm/s am TCP), Notaus innerhalb der Reichweite.
Modus 3Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung
Sicherheits-Lasersanner (z. B. SICK microScan3, Pilz PSENscan) oder Vision-Systeme überwachen kontinuierlich den Abstand zwischen Mensch und Roboter. Je näher der Mensch kommt, desto stärker reduziert der Roboter seine Geschwindigkeit, bis er bei Unterschreiten des Mindestabstands stoppt. Nach Vergrößerung des Abstands beschleunigt er automatisch wieder.
Modus 4Leistungs- und Kraftbegrenzung (Power and Force Limiting)
Der wirtschaftlich häufigste und namensgebende Cobot-Modus. Die Sensorik in jedem Gelenk (Kraft- und Drehmomentsensoren) sorgt dafür, dass im Falle einer ungewollten Berührung mit dem Menschen weder Geschwindigkeit noch Kraft die in ISO/TS 15066 spezifizierten Grenzwerte überschreiten. Der Roboter darf weiter automatisch arbeiten — eine räumliche Trennung Mensch/Maschine entfällt komplett.
Voraussetzung ist eine vollständige Risikobeurteilung mit messtechnischer Validierung an jedem Arbeitspunkt. Der Integrator muss für jede mögliche Berührungsstelle (Endeffektor, Roboterhand, Roboterarm, Sockel) und jede in Frage kommende Körperregion (Kopf, Hals, Brust, Arme, Hände, Beine) nachweisen, dass die Grenzwerte eingehalten werden.
Biomechanische Grenzwerte (Auszug aus 29 Körperregionen)
Die quasi-statischen Kraftgrenzwerte (drückende Last) und transienten Kraftgrenzwerte (kurzzeitiger Stoß) sind in ISO/TS 15066 für 29 Körperregionen tabelliert. Die folgenden zwölf wichtigsten Werte zeigen das Spektrum vom besonders empfindlichen Schädelbereich bis zur belastbaren Hand.
| Körperregion | Quasi-statische Kraft (N) | Transiente Kraft (N) | Druck (N/cm²) |
|---|---|---|---|
| Kopf · Gesicht (besonders schutzbedürftig) | |||
| Stirn | 130 | 175 | 110 |
| Schläfe | 130 | 175 | 110 |
| Augen / Wange | 65 | 90 | 110 |
| Hinterhauptknochen | 140 | 200 | 110 |
| Hals (höchstes Verletzungsrisiko) | |||
| Hals (vorne) | 35 | 50 | 35 |
| Hals (Seiten) | 150 | 190 | 35 |
| Oberkörper | |||
| Brustbein | 140 | 170 | 120 |
| Rippen | 140 | 220 | 170 |
| Schultergelenk | 210 | 260 | 160 |
| Arme · Hände (am robustesten) | |||
| Oberarm | 150 | 220 | 190 |
| Unterarm | 160 | 220 | 190 |
| Hand · Handrücken | 140 | 200 | 200 |
| Finger (Spitze) | 280 | 490 | 300 |
Quelle: ISO/TS 15066:2016 Tabelle A.2 / A.3 (Auszug). Vollständige Tabelle: 29 Körperregionen.
Fünf Schritte zur dokumentierten Cobot-Sicherheit.
Aufgabenanalyse
Welche Tätigkeit übernimmt der Cobot, welche der Mensch? Welche Berührungspunkte zwischen beiden sind möglich?
Modus-Wahl
Welche der vier Kollaborationsmodi sind anwendbar? Power-and-Force-Limiting reicht meist für Pick&Place.
Kraft-Validierung
Messung mit ISO-15066-konformem Kraftmessgerät an allen relevanten Berührungspunkten und Körperregionen.
Dokumentation
Risikobeurteilung mit Mess-Werten, Geschwindigkeits-Limits, Ablauf-Beschreibung. Aufbewahrungspflicht zehn Jahre.
Schulung & Inbetriebnahme
Bediener-Schulung, Sicherheits-Unterweisung, Eintrag in das Unterweisungsbuch nach DGUV Vorschrift 1.