aiMOOC

Roboter- und Montagezellen – Gefährdungen im Arbeitsauftrag beurteilen

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Einleitung

Du beurteilst in diesem aiMOOC, welche Gefährdungen bei Roboter- und Montagezellen auftreten und warum schon der Austausch eines Greifers eine erneute Betrachtung der gesamten Anwendung erfordert. Du lernst, Quetschstellen, unerwartete Bewegungen sowie scharfe oder heiße Werkstücke in einem Arbeitsauftrag zu erkennen, Schutzprinzipien zu begründen und eine Entscheidung über erforderliche Prüf- und Freigaben zu dokumentieren. Zielgruppen sind insbesondere Auszubildende und Lernende der Metalltechnik, Mechatronik und Produktionstechnik.

Verbindliche Sicherheitsgrenze: Dieser Kurs und alle Modelle dienen ausschließlich dem theoretischen Lernen. Sie ersetzen weder die betriebliche Gefährdungsbeurteilung, Risikobeurteilung, Unterweisung, Betriebsanweisung noch eine persönliche Bedienfreigabe. Führe keine eigenen Bewegungs-, Schutzzaun-, Greifer- oder Wiederanlaufversuche an einer realen gefährlichen Anlage durch. Änderungen, Tests und Freigaben gehören ausschließlich in die Hände beauftragter fachkundiger Personen. Bei ungeklärter Gefährdung gilt: Arbeit nicht beginnen, Abstand halten und zuständige Person informieren.

Lernweg: System und Arbeitsauftrag lesen → Gefahrensituationen identifizieren → Schutzmaßnahmen nach Wirksamkeit einordnen → Änderung bewerten → Freigabestatus begründet dokumentieren. Die Kapitel bauen auf Industrierobotik und virtuelle Roboterzellen – Roboterbauarten nach Aufgabe vergleichen und Industrierobotik und virtuelle Roboterzellen – Koordinatensysteme eines Roboters unterscheiden auf.

Roboterzelle, Arbeitsauftrag und Zuständigkeiten

Systemgrenze statt Einzelgerät

Eine Roboterzelle besteht nicht nur aus dem Manipulator. Zur Anwendung können Roboterarm, Greifer oder Werkzeug, Werkstück, Vorrichtung, Fördertechnik, Sensorik, Steuerung und Schutzeinrichtungen gehören. Der Gefahrenraum umfasst auch erreichbare Bewegungs- und Quetschbereiche, das mitgeführte Werkstück, mögliche Abwurfstellen und andere gekoppelte Maschinen. Ein neues Greifwerkzeug verändert die Anwendung selbst dann, wenn das Robotermodell unverändert bleibt.

Bild 1 – Industrieller Roboter als Systemelement: Betrachte am Foto nicht nur den Arm, sondern frage auch nach dem nicht vollständig sichtbaren Werkzeug, dem Arbeitsbereich und der Absicherung. Foto: Ptmetindoerasakti, CC BY-SA 4.0; Nachweis unter OER.

Bestandteil	Leitfrage der Gefährdungsermittlung	Beispiel der Auswirkung
Roboterarm	Welche Positionen und Nachlaufbewegungen sind möglich?	Quetschung zwischen Arm und Gestell
Greifer	Welche Öffnungs-, Schließ- und Haltefunktionen besitzt er?	Finger werden eingeklemmt
Werkstück	Wie wirken Kanten, Temperatur und Masse?	Schnitt, Kontaktwärme, Herabfallen
Vorrichtung und Förderer	Wo entstehen gemeinsame Bewegungsbereiche?	Einzug oder unerwartete Zustellung
Zutritt und Sicherheitstechnik	Wie wird der gefährliche Bereich zuverlässig überwacht?	Zutritt trotz noch bestehender Gefährdung
Arbeitsorganisation	Wer darf ändern, prüfen und freigeben?	Fehlende Abstimmung oder unzulässiger Wiederanlauf

Eigenschema einer Zelle und lesbare Detailkennzeichnung

Eigenschema A – abstrakter Lehrplan, keine ausführbare Sicherheitsplanung:

Bereich	Symbol im Lehrplan	Bedeutung und Prüfgedanke
Außenbereich	A: Materialbereitstellung	Hände können beim Übergang an die Übergabestelle gelangen
Zutrittsbereich	B: Trennende oder überwachte Schutzeinrichtung	Zutritt und Stillsetzen müssen in der Anwendung bewertet werden
Innenbereich	C: Roboterarm und Bewegungsraum	Arm und Last können unterschiedliche Wege beanspruchen
Werkzeugbereich	D: Greifer mit Werkstück	Zusätzliche Quetsch-, Schnitt-, Temperatur- und Fallgefahren
Bedienbereich	E: Bedien- und Meldepunkt	Zuständigkeit, Meldung und Freigabestatus müssen eindeutig sein

Beschriftete Detailanalyse zum Schema: D1 = Greifbacken als mögliche Quetschstelle; D2 = Werkstückkante als Schnittstelle; D3 = warme Oberfläche als Kontaktgefahr; D4 = Haltefunktion als mögliche Abwurfgefahr; B1 = Zugang mit eigenem Schutzkonzept. Die Kennungen sind eigene didaktische Markierungen, keine realen Bildmessungen oder normativen Sicherheitsabstände. Stelle in einer Zeichnung Pfeile zwischen A, B, C, D und E dar und benenne jeweils die gefährdete Person.

Rollen und Freigaben

Rolle	Zuständigkeit im Grundsatz	Nicht zulässig als Schlussfolgerung
Arbeitgeber beziehungsweise Betreiber	Sichere Arbeitsmittel und betriebliche Gefährdungsbeurteilung organisieren, Unterweisung, Berechtigungen und Änderungen regeln	Ein Lernnachweis gilt als Bedienerlaubnis
Hersteller beziehungsweise Integrator	Grenzen und Risiken der bereitgestellten Roboteranwendung im jeweiligen Verantwortungsbereich beurteilen und erforderliche technische Nachweise bereitstellen	Ein Roboterzertifikat deckt automatisch jeden neuen Greifer
Beauftragte fachkundige Prüfende	Geeignete Prüfungen und Wirksamkeitsnachweise gemäß konkretem Schutzkonzept dokumentieren	Ein Sichttest ohne Nachweis ersetzt Validierung
Bedienpersonal und Auszubildende	Hinweise beachten, Abweichungen melden, nur zugewiesene Aufgaben ausführen	Unklare Anlage in eigener Verantwortung wieder starten

Herstellerbeispiel, keine Empfehlung oder Freigabe: KUKA – Produkte und Leistungen dokumentiert Robotersysteme und Anwendungen. Eine Produktübersicht sagt weder etwas über die Eignung einer konkreten Sicherheitsfunktion noch über Marktführerschaft oder die Zulässigkeit einer bestimmten Zelle aus.

Gefährdungen über den Arbeitsablauf erkennen

Quetschen und unerwartete Bewegung

Quetschen entsteht besonders zwischen Greifer und Werkstück, Roboter und festen Bauteilen sowie zwischen Förderer und Anschlag. Eine scheinbar ruhende Zelle kann unter bestimmten Bedingungen eine gefährliche Restenergie oder einen möglichen Wiederanlauf besitzen. Auch automatische Programme, gespeicherte Energie und übergreifende Steuerungsabläufe sind in der fachlichen Betrachtung zu berücksichtigen. Ein stehender Roboter ist deshalb nicht automatisch ein sicherer Arbeitsplatz.

Bild 2 – Detail eines Endeffektors: Lehrfragen: Wo befindet sich die unmittelbare Wirkstelle? Wo könnte ein Gegenlager oder Werkstück eine Quetschstelle bilden? Darstellung: Chojitsa, gemeinfrei; siehe Mediennachweise.

Scharfe, heiße und herabfallende Werkstücke

Ein Metallteil kann nach einem vorgeschalteten Prozess scharfe Kanten, erhöhte Oberflächentemperatur oder eine ungünstige Schwerpunktlage besitzen. Ein Greiferwechsel beeinflusst Kontaktflächen und Halteverhalten. Sicherheitsrelevant ist die Kombination von Greifer, Werkstück, Geschwindigkeit, Umgebung und möglicher Anwesenheit von Menschen. Eine Begrenzung der Roboterkraft allein schützt nicht automatisch vor einer scharfen Kante oder heißer Oberfläche.

Bild 3 – Beispiel eines Vakuum-Endeffektors: Ein Greifprinzip ist erkennbar, seine sichere Eignung für ein bestimmtes Werkstück jedoch nicht. Foto: Auledas, CC BY-SA 4.0; Quellenangaben im Medienverzeichnis.

Gefährdung	Auslösende Situation im Lehrmodell	Denkbare Folge	Leitfrage für Zuständige
Q – Quetschung	Greifer schließt in der Nähe einer Hand oder einer Vorrichtung	Verletzung durch Einklemmen	Sind Zugänge und Wirkstellen ausreichend geschützt?
U – Unerwarteter Anlauf	Restenergie oder Steuerungsfolge führt zu Bewegung	Anprall oder Quetschung	Sind Stillsetz- und Wiederanlaufbedingungen sicher bewertet?
S – Scharfe Kante	Erfasster Blechrand bewegt sich in Personennähe	Schnitt- oder Stichverletzung	Ist die Werkstückgeometrie im Sicherheitskonzept berücksichtigt?
H – Heiße Oberfläche	Warmes Bauteil wird übergeben oder abgelegt	Verbrennung	Ist die Temperaturgefährdung einschließlich möglicher Berührung betrachtet?
F – Verlust der Last	Bauteil löst sich aus dem Greifer	Stoß- oder Schnittverletzung	Welche Versagensfälle und Auffangmaßnahmen sind zu bewerten?

Eigenschema als qualitative Gefährdungsmatrix

Für die Unterrichtsdiskussion kannst du ein qualitatives Raster verwenden. Es ist keine verbindliche Risikoberechnung nach einer Norm und enthält bewusst keine numerischen Grenzwerte.

Denkbare Schadensschwere	Seltene Exposition	Mögliche Exposition	Häufige Exposition
Eher gering	Prüfen und begründen	Vertieft prüfen	Vertieft prüfen
Erheblich	Vertieft prüfen	Vorrangig bearbeiten	Vorrangig bearbeiten
Schwer	Vorrangig bearbeiten	Vorrangig bearbeiten	Vorrangig bearbeiten

Diagrammlesehilfe: Die Schwere möglicher Verletzungen und die Exposition bestimmen gemeinsam, ob ein Sachverhalt besonders dringlich zu klären ist. Aus dem Tabellenfeld darfst du keine technische Freigabe ableiten. Auch seltene Ereignisse mit schweren Folgen verdienen eine besonders sorgfältige Betrachtung. Für die tatsächliche Risikobeurteilung sind die einschlägigen Verfahren, Daten und fachkundigen Prüfungen maßgeblich.

Schutzkonzept, Kollaboration und sicherer Stopp

Technik und Organisation zusammendenken

Die wirksame Schutzgestaltung beginnt nach der Risikobeurteilung bei der Vermeidung beziehungsweise konstruktiven Reduzierung von Gefahren, setzt auf geeignete technische Schutzeinrichtungen und ergänzt diese mit organisatorischen Regeln, Unterweisung und gegebenenfalls persönlicher Schutzausrüstung. Eine organisatorische Anweisung ersetzt keine erforderliche sichere technische Lösung.

Die DGUV beschreibt für Robotik unter anderem trennende Schutzeinrichtungen wie Umzäunungen, bewegliche Schutztüren und nicht trennende Einrichtungen wie Lichtvorhänge und Laserscanner. Die konkrete Auswahl, der Nachlauf und die sicherheitsbezogene Funktion müssen fachkundig auf die jeweilige Anwendung abgestimmt werden. Not-Halt ist eine ergänzende Maßnahme für den Notfall und kein Ersatz für eine geeignete reguläre Absicherung.

Bild 4 – Not-Halt-Bedienelement als Anschauungsbeispiel: Es ermöglicht keine Aussage über Stillsetzzeit, sicheren Zustand oder Zutritt der betrachteten Roboterzelle. Foto: Cjp24, CC BY-SA 3.0; Lizenznachweis unter OER.

Kollaborationsfähigkeit ist keine Gesamtsicherheit

Ein kollaborativer Roboter kann besondere Sicherheitsfunktionen bieten. Die sichere Mensch-Roboter-Kollaboration wird jedoch für die vollständige Anwendung beurteilt: Roboter, Greifer, Werkstück, Vorrichtung, Prozess und Personenzugang. Kontakt durch Werkzeug oder scharfes Werkstück kann unzulässig sein, selbst wenn Kräfte des Roboterarms begrenzt werden. Sicherheitsbewertete Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung, sicherer überwachter Halt, Handführung sowie Leistungs- und Kraftbegrenzung sind unterschiedliche Konzepte und nicht beliebig austauschbar.

Bild 5 – Kollaborativer Roboter als Beispiel: Das Bild belegt lediglich die Geräteart; eine sichere konkrete Montageanwendung ist daraus nicht ableitbar. Foto: GrowSkills Robotics, CC BY-SA 4.0.

Stillsetzung, Instandhaltung und Stopppunkte

Die BGHM-4-Rang-Methode ordnet Schutzmöglichkeiten bei Instandhaltung; der bevorzugte erste Rang umfasst das Ausschalten, Sichern gegen Wiedereinschalten und Berücksichtigen gespeicherter Energie. Andere Ränge sind an Voraussetzungen gebunden und dürfen nicht als Einladung zu Versuchen verstanden werden. Hier lernst du nur die Entscheidungslogik; keine Handlungsschritte an einer Anlage.

Verbindliche Stopppunkte für den Modellauftrag: Stopp vor der Änderung des Greifers; Stopp vor jeder Bewegung mit veränderter Geometrie; Stopp bei unbekanntem Energiezustand; Stopp bei fehlendem Prüfnachweis; Stopp vor Wiederanlauf ohne dokumentierte betriebliche Freigabe. Nur Zuständige bestimmen den tatsächlichen sicheren Zustand und die erforderlichen Prüfhandlungen.

Jugendbeschäftigung: Nach § 22 Jugendarbeitsschutzgesetz sind gefährliche Arbeiten für Jugendliche grundsätzlich beschränkt. Gesetzliche Ausnahmen für bestimmte Gefährdungen setzen unter anderem Erforderlichkeit für die Ausbildung und Schutz durch fachkundige Aufsicht voraus; weitere Bedingungen können gelten. Es ergibt sich kein eigenständiger Anspruch auf das Betreiben einer Roboterzelle. Im Unterricht werden ausschließlich Unterlagen, Skizzen, Videos und virtuelle Lehrmodelle bearbeitet.

Fachvideo: Gefahren erkennen, nicht nachmachen

Video 1: „Arbeitssicherheit am Industrieroboter – Programmieren“, docart48, veröffentlicht 12.04.2011. Der Film ist ein historisches Anschauungsbeispiel zur Gefahrenerkennung, keine aktuelle Betriebs- oder Programmieranleitung. Rechte: externer YouTube-Stream beim Rechteinhaber, keine offene Nachnutzungslizenz behauptet. Weitere institutionelle Videos sind unter OER aufgeführt.

Änderungen beurteilen und Freigaben dokumentieren

Warum ein neuer Greifer eine neue Beurteilung auslöst

Beim Wechsel von einem Vakuumgreifer zu einem Backengreifer können Form, Masse, Öffnungsweg, Haltevermögen, Bewegungsraum, Antriebsenergie und Kollisionsflächen verändert sein. Bereits eine einzige veränderte Eigenschaft kann die Risiken der kompletten Zelle betreffen. Deshalb genügt es nicht, lediglich eine Roboterproduktbeschreibung zu lesen oder eine vorhandene Freigabe zu kopieren.

Arbeitsfolge als Dokumentationsmodell – nicht als praktische Anleitung:

Phase	Dokument, das fachkundig zu erstellen oder zu prüfen ist	Stopppunkt
Änderungsauftrag	Anlass, Geltungsbereich und neue Komponenten eindeutig festhalten	Keine eigenmächtige Änderung
Gefährdungen	Bisherige und neue Gefahren über alle Betriebszustände ermitteln	Keine Annahme einer automatisch sicheren Anwendung
Schutzkonzept	Wirksame Maßnahmen und Schnittstellen festlegen	Keine Umgehung von Schutzeinrichtungen
Fachkundige Nachweise	Erforderliche Konstruktion, Prüfung und Wirksamkeitsvalidierung planen und dokumentieren	Kein Probebetrieb durch Lernende
Freigabeentscheidung	Zuständige Person, Datum, Voraussetzungen, Restgefahren, Unterweisung und Entscheidung dokumentieren	Keine Produktion ohne erforderliche Freigabe

Risikobeurteilung, Gefährdungsbeurteilung und Validierung

Die maschinenbezogene Risikobeurteilung betrachtet Gefährdungen und Risikominderung bei Konstruktion und Integration. Die betriebliche Gefährdungsbeurteilung bezieht sich auf die konkreten Tätigkeiten, Arbeitsmittel und Beschäftigten. Validierung bedeutet, dass die Eignung beziehungsweise Wirksamkeit festgelegter sicherheitsbezogener Maßnahmen mit geeigneten Nachweisen geprüft wird. Diese Aufgaben können in verschiedenen Verantwortungsbereichen liegen und müssen abgestimmt sein. Ob eine Änderung neue Konformitätsbewertungspflichten auslöst, entscheiden die zuständigen Fachverantwortlichen anhand der tatsächlich geltenden Anforderungen; der Greiferwechsel allein erlaubt weder pauschal „immer neue CE-Kennzeichnung“ noch „nie erforderlich“.

Stand der Normenrecherche: Die ISO nennt ISO 10218-1:2025 für Industrieroboter und ISO 10218-2:2025 für Roboteranwendungen und -zellen. Nationale Umsetzung und rechtliche Wirkung sind jeweils aktuell fachkundig zu prüfen. ISO 10218-1:2025 und ISO 10218-2:2025 sind Nachweisseiten, nicht frei nutzbare Normvolltexte.

Häufige Denk- und Dokumentationsfehler

Fehlerhafte Behauptung	Fachlich begründete Korrektur
Der Roboter ist kollaborativ, also ist der neue Greifer sicher.	Werkzeug, Werkstück, Kollisionen und Arbeitsprozess gesondert betrachten.
Der Not-Halt-Knopf ersetzt den Schutzzaun.	Not-Halt ist kein Ersatz für die notwendige reguläre Schutzmaßnahme.
Der Roboter steht, also gibt es keine Energie mehr.	Nachlauf, gespeicherte Energien und unerwarteten Wiederanlauf fachkundig klären.
Die alte Risikobeurteilung gilt für jede Variante.	Die Änderung und ihre neuen Gefährdungen nachvollziehbar beurteilen.
Der Testlauf sah gut aus, also ist die Zelle freigegeben.	Erforderliche Nachweise und Zuständigkeiten sowie dokumentierte Freigabe fehlen weiterhin.
PSA und Warnschilder reichen gegen jede Quetschstelle.	Vorrangige sichere Gestaltung und technische Schutzmaßnahmen sind zu prüfen.

Beruflicher Modellfall: Neuer Greifer in einer Montagezelle

Synthetischer Arbeitsauftrag und Datenblatt

Lehrmodell MZ-17 – vollständig erfundene Betriebsdaten, keine reale Herstellerangabe oder technische Freigabe. Ein Metallbetrieb soll eine bestehende automatisierte Montagezelle für ein neues Bauteil umstellen. Bislang führt ein Roboter glatte, kalte Blechteile mit einem Vakuum-Endeffektor einer geschlossenen Vorrichtung zu. Vorgesehen ist ein mechanischer Zweibacken-Greifer. An der Materialübergabe kann eine Person zeitweise nahe am Übergabebereich stehen. Die Arbeitsvorbereitung fragt: „Kann die Zelle am nächsten Tag wieder produzieren?“

Merkmal	Bisher im Lehrmodell	Nach geplanter Änderung im Lehrmodell
Werkzeug	Vakuum-Endeffektor	Mechanischer Zweibacken-Greifer
Werkstück	Glattes Teil, fiktiv 0,8 kg	Unregelmäßiges Blech, fiktiv 1,2 kg
Oberflächenzustand	Kalt, entgratet	Scharfe Kante möglich und fiktiv 60 °C an einer Teilfläche
Arbeitsraum	Roboter, Förderer und Ablagevorrichtung	Gleiche Zelle, veränderte Greif- und Übergabesituation
Unterlagen	Freigabe nur für bisherige Anwendung im Lehrfall	Kein Änderungsnachweis, keine neue Freigabe dokumentiert
Behauptung aus der Fertigung	„Der Roboter hat kollaborative Funktionen.“	„Das reicht bestimmt auch mit neuem Greifer.“

Auftrag an dich: Erstelle auf Papier ein Änderungsblatt mit mindestens fünf Gefährdungen, jeweils betroffener Situation, denkbarer Folge, bevorzugtem Schutzprinzip, nachweisverantwortlicher Rolle und Freigabestatus. Beurteile, ob die Aussage zur kollaborativen Funktion ausreicht. Entscheide über den Start der Produktion mit einer begründeten Ampelentscheidung. Es gibt keinen praktischen Testauftrag.

Musterlösung mit begründeter Entscheidung

Entscheidung: ROT – keine Produktionsfreigabe auf Grundlage der vorhandenen Daten. Nicht weil der Greifer grundsätzlich unzulässig wäre, sondern weil die geänderte Anwendung noch keine dokumentierte Bewertung, keinen ausreichenden Wirksamkeitsnachweis und keine bestätigte Freigabe besitzt.

Kennung	Gefährdung und Begründung	Fachlich zu klärende Schutzrichtung	Zuständige und erforderlicher Nachweis
M1	Neue Greifbacken können im Übergaberaum Quetschstellen schaffen.	Gefahrenstelle konstruktiv vermeiden oder wirksam abschirmen; Zutritt beurteilen.	Integrator oder technische Fachstelle: aktualisierte Risikobeurteilung und Schutzkonzept.
M2	Geänderte Geometrie und Halteverhältnisse können unerwartete Bewegung oder Lastverlust gefährlicher machen.	Sicheres Zusammenspiel aus Steuerung, Rückhaltung, Zutritt und Stillsetzfunktion bewerten.	Fachkundige Prüfende: dokumentierte Prüf- und Validierungsnachweise.
M3	Scharfe Blechkanten können selbst bei begrenzter Roboterkraft Schnittverletzungen verursachen.	Werkstückgestaltung und Kontaktvermeidung vorrangig prüfen.	Konstruktion und Arbeitsschutz: dokumentierte Gefährdungsbeurteilung.
M4	Die fiktive warme Teilfläche kann bei Berührung Verbrennungen verursachen.	Gefährliche Berührung vermeiden, Übergabe und Temperaturzustand bewerten.	Prozessverantwortliche: dokumentierte Bewertung und Information der Beschäftigten.
M5	Anwesenheit von Personen im Übergabebereich kann Überschneidungen mit der Roboterbewegung erzeugen.	Arbeitsplatzbezogene Zugangs- und Schutzstrategie für sämtliche Tätigkeiten festlegen.	Betreiber mit Fachstellen: wirksames Schutzkonzept, Unterweisung, Berechtigungen.
M6	Eine alte Freigabe für den Vakuumgreifer deckt die neue Kombination nicht ohne Weiteres.	Änderungsverfahren, Schnittstellen und mögliche Konformitätsfolgen klären.	Zuständige Leitung und Integrator: Freigabeentscheidung mit Datum und Umfang.

Warum nicht „GRÜN“? Die Angabe „kollaborativer Roboter“ ist nur eine Eigenschaft eines Systembestandteils. Weder Kontakt mit scharfem Werkstück noch die neue Quetschstelle wird dadurch automatisch akzeptabel. Die fiktive Temperatur von 60 °C ist ein Unterrichtswert und keine behauptete allgemeine Grenztemperatur. Es werden keine Prüfgeschwindigkeiten, Sicherheitsabstände, Kräfte oder zulässigen Temperaturen aus dem Fall abgeleitet.

Was wäre für eine spätere Entscheidung erforderlich? Zuständige Fachleute müssen die tatsächliche Änderung und das Schutzkonzept beurteilen, die für die Anwendung erforderlichen Prüfungen veranlassen und dokumentieren, den Schutz der Beschäftigten einschließlich Unterweisung und Berechtigungen regeln und die betriebliche Freigabe verantwortlich erteilen. Bis dahin bleibt der Status im Modell nicht freigegeben. Ein späteres Gelb bedeutet allenfalls „offene Punkte in fachkundiger Bearbeitung“ und keine Erlaubnis zum Betrieb.

Bewertungsraster für den Modellfall

Bewertungskriterium	Volle Leistung	Punkte
Systemgrenze und Änderung	Roboter, neuer Greifer, Werkstück, Übergabe, Steuerung und Personenzugang erfasst	0–4
Gefahrenerkennung	Quetschen, unerwartete Bewegung, scharfe Kante, Wärme und Lastverlust mit Folgen differenziert	0–5
Schutzprinzipien	Vorrang technisch wirksamer Maßnahmen begründet und Not-Halt nicht als Allheilmittel dargestellt	0–4
Rollen und Nachweise	Betreiber, Integrator, fachkundige Prüfende, Unterweisung und dokumentierte Freigabe sinnvoll zugeordnet	0–4
Entscheidung und Begründung	Keine Freigabe vor Klärung; Kollaborationsargument widerlegt; Modellstatus kenntlich	0–3
Gesamt	Fiktives schulisches Bewertungsraster, keine fachbehördliche Prüfung	20

Beispiel einer starken Schlussformulierung: „Ich empfehle keine Freigabe für MZ-17, solange neue Quetsch-, Schnitt-, Temperatur-, Last- und Zutrittsrisiken nicht durch Zuständige bewertet und erforderliche Prüfungen dokumentiert sind. Der kollaborative Roboter ersetzt keine anwendungsbezogene Sicherheitsbeurteilung.“

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice: Fachwissen und Entscheidungen

Was muss nach dem Austausch eines Robotergreifers erneut betrachtet werden? (Die gesamte betroffene Roboteranwendung einschließlich Werkstück und Zugang) (!Nur die Farbe des Roboterarms) (!Ausschließlich die Herstellerwerbung) (!Nur die Produktionsstückzahl)

Welche Situation beschreibt eine typische Quetschgefahr? (Eine Hand befindet sich zwischen Greifer und fester Vorrichtung) (!Ein Werkstück liegt auf einem Schreibtisch) (!Ein Plan wird auf Papier gezeichnet) (!Ein Schulvideo ist pausiert)

Was bedeutet ein stillstehender Roboter hinsichtlich möglicher Gefahren? (Gespeicherte Energien und unerwartete Bewegungen müssen trotzdem berücksichtigt werden) (!Alle Energiequellen sind sicher beseitigt) (!Die Zelle darf immer betreten werden) (!Eine Unterweisung ist dadurch überflüssig)

Warum kann ein kollaborativer Roboter mit neuem Greifer gefährlich bleiben? (Weil Werkzeug und Werkstück zusätzliche Gefährdungen verursachen können) (!Weil kollaborative Roboter grundsätzlich nie Sensoren besitzen) (!Weil jede Montage ohne elektrische Energie erfolgt) (!Weil ein neuer Greifer ausschließlich die Farbe verändert)

Welche Aussage zum Not-Halt ist sachgerecht? (Er ist eine ergänzende Notfallmaßnahme und ersetzt keine erforderliche reguläre Absicherung) (!Er darf als einzige Schutzmaßnahme jede Quetschstelle absichern) (!Er beweist automatisch die sichere Zutrittsbedingung) (!Er ersetzt die Risikobeurteilung des Herstellers)

Welche weitere Eigenschaft ist bei einem heißen Blech zusätzlich zur Roboterbewegung relevant? (Die mögliche Kontaktwärme am Werkstück) (!Die Schriftart des Bedienbildschirms) (!Die Farbe der Werkskantine) (!Der Name des Lieferscheins)

Wofür dient die dokumentierte Validierung einer Sicherheitsfunktion? (Zum Nachweis ihrer vorgesehenen Wirksamkeit in der betrachteten Anwendung) (!Zum Ersetzen aller Betriebsanweisungen ohne Prüfung) (!Zum Vermeiden einer Unterweisung) (!Zur Bestimmung der Marke des nächsten Greifers)

Wer darf eine ungeklärte Änderung im Lehrmodell freigeben? (Nur die betrieblich zuständige und dafür befugte Stelle nach erforderlichen Nachweisen) (!Jede lernende Person nach einem Quiz) (!Jede Person in der Nähe der Zelle) (!Der Verkäufer des Werkstückkartons)

Was ist bei gefährlichen Tätigkeiten Minderjähriger zu beachten? (Die Grenzen des Jugendarbeitsschutzes und gegebenenfalls erforderliche fachkundige Aufsicht) (!Jede gefährliche Arbeit ist ohne Einschränkung erlaubt) (!Ein Onlinekurs erlaubt selbstständige Instandhaltung) (!Ein Klassenbesuch ersetzt gesetzliche Schutzbedingungen)

Wie lautet die fachlich begründete Startentscheidung für die veränderte Zelle MZ-17? (Keine Freigabe ohne aktualisierte Bewertung und dokumentierte zuständige Prüfentscheidung) (!Sofortige Freigabe wegen der kollaborativen Robotereigenschaft) (!Freigabe allein anhand des neuen Greiferfotos) (!Start ohne Unterweisung weil das Werkstück nur fiktiv ist)

Memory: Fachbegriff und Bedeutung

Gefahrenraum	Bereich, in dem Mensch und gefahrbringende Bewegung oder Last zusammentreffen können
Endeffektor	Werkzeug oder Greifer am Ende einer Roboterkinematik
Risikobeurteilung	Systematische Ermittlung und Bewertung von Risiken einer Maschinenanwendung
Validierung	Beleg der Wirksamkeit festgelegter sicherheitsbezogener Maßnahmen
Wiederanlauf	Erneuter Beginn einer Maschinenbewegung nach einer Stillsetzung
Unterweisung	Tätigkeitsbezogene Information und Anleitung im Verantwortungsbereich des Betriebs

Drag-and-drop: Gefährdungen zuordnen

Ordne die fünf Gefährdungen den zutreffenden Beispielsituationen zu.

Gesuchter Fachbegriff	Beispiel aus dem Arbeitsauftrag
Quetschstelle	Hand gerät zwischen zwei gegeneinander bewegte Teile
Unerwarteter Anlauf	Bewegung beginnt ohne erwarteten Arbeitsbefehl der Person
Schnittgefahr	Scharfer Blechrand berührt ungeschützte Haut
Kontaktwärme	Erhöhte Werkstücktemperatur verursacht eine Verbrennung
Lastverlust	Ein Bauteil löst sich aus dem Haltewerkzeug

Kreuzworträtsel

Greifer	Welches Bauteil hält das Werkstück am Roboter?
Quetschen	Welche Gefährdung entsteht zwischen sich annähernden Maschinenteilen?
Nachlauf	Wie heißt die Bewegung, die nach einem Stopp noch auftreten kann?
Schutztür	Welche bewegliche trennende Einrichtung kontrolliert einen Zugang?
Freigabe	Welche dokumentierte Entscheidung fehlt vor dem Wiederbeginn der Produktion?
Werkstück	Welcher Gegenstand kann eine scharfe Kante oder eine heiße Oberfläche besitzen?

LearningApps: passende Übungen finden

Wähle nur fachlich überprüfbare Aufgaben; Treffer der Suchseite sind Angebote Dritter und nicht automatisch inhaltlich oder sicherheitstechnisch freigegeben.

Lückentext: Sicherheitsdenken in der Zelle

Die Gesamtheit aus Roboter, Werkzeug, Werkstück und Umgebung bildet eine

.

Am Ende des Roboterarms befindet sich ein

.

Zwischen Greifer und Vorrichtung kann eine

entstehen.

Eine unbeabsichtigte erneute Bewegung heißt

.

Scharfe Metallkanten verursachen mögliche

.

Ein sehr warmes Teil stellt eine Gefahr durch

dar.

Eine Schutzeinrichtung muss zur konkreten

passen.

Die Not-Halt-Funktion ersetzt nicht das reguläre

.

Die maschinenbezogene Analyse wird als

bezeichnet.

Eine Wirksamkeitsprüfung wird im Sicherheitsnachweis als

dokumentiert.

Junge Beschäftigte unterliegen dem

.

Ohne notwendige Nachweise bleibt die Produktionsanlage nicht

.

Offene Aufgaben

Löse die Aufgaben ausschließlich anhand von Dokumenten, sicheren Abbildungen, Videos und eigenen Zeichnungen. Keine Aufgabe erlaubt das Betreten, Testen oder Bedienen gefährlicher realer Roboterzellen.

Leicht

Gefahrenraum: Zeichne das Eigenschema A auf Papier und beschrifte A bis E mit einer Gefährdung pro Bereich.
Greifer: Erstelle ein Glossar zu Greifer, Werkstück, Quetschstelle, Stillsetzung und Freigabe mit eigenen Beispielsätzen.
Industrieroboter: Markiere auf Bild 1 oder einer selbst gezeichneten Skizze hypothetische Gefahrenstellen, ohne die Fotoanlage als sicher oder unsicher einzustufen.
Arbeitsschutz: Verfasse ein kurzes Stoppsignal für Auszubildende, die einen ungeklärten Wiederanlauf bemerken.

Standard

Risikobeurteilung: Vergleiche für MZ-17 in einer Tabelle die bisherige und die neue Greiferanwendung mit vier veränderten Merkmalen.
Mensch-Roboter-Kollaboration: Erstelle ein Erklärplakat, warum Leistungs- und Kraftbegrenzung scharfe Kanten nicht automatisch ungefährlich macht.
Schutzeinrichtung: Ordne sechs Schutzbegriffe den Kategorien konstruktive Maßnahme, technische Schutzeinrichtung und organisatorische Ergänzung zu; begründe Grenzfälle.
Jugendarbeitsschutzgesetz: Erläutere schriftlich, welche Bedeutung gesetzliche Beschäftigungsgrenzen und fachkundige Aufsicht bei einer betrieblichen Ausbildung haben.

Schwer

Risikomanagement: Verfasse ein priorisiertes Gefährdungsprotokoll zu MZ-17 mit sechs Kennungen und jeweils einer offenen Prüffrage.
Maschinensicherheit: Entwerfe ein Rollen- und Dokumentenflussdiagramm vom Änderungsantrag bis zur möglichen Freigabe ohne Handlungsanweisungen für Anlagentests.
Kollaborativer Roboter: Formuliere ein begründetes Gegengutachten zur Aussage, eine kollaborative Grundmaschine mache jedes Werkzeug sicher.
Technische Dokumentation: Entwickle einen einseitigen Muster-Freigabebogen mit Status, Verantwortlichkeiten, Dokumentenbezug und klaren Stopppunkten.

Lösungshinweise zu den zwölf offenen Aufgaben

Aufgabe	Erwartungshorizont beziehungsweise beispielhafte Lösung
Leicht A	A Materialübergabe, B Zugang, C Bewegung, D Werkzeug, E Bedienung; ein plausibler Gefährdungsbezug je Markierung.
Leicht B	Greifer hält, Werkstück wird bearbeitet, Quetschstelle entsteht zwischen Flächen, Stillsetzung beendet gefährliche Bewegung, Freigabe ist eine autorisierte Entscheidung.
Leicht C	Mögliche Bewegungs-, Werkzeug- und Lastbereiche als Vermutungen kennzeichnen und Grenzen der Fotointerpretation nennen.
Leicht D	Beispiel: „Ungeklärte Bewegung – ich halte Abstand, beginne keine Arbeit und informiere die zuständige Fachperson.“
Standard A	Werkzeugprinzip, Masse, Kanten, Temperatur, Übergabe und Nachweise unterscheiden sich; alle Daten als fiktiv kennzeichnen.
Standard B	Menschennähe, Kontaktfläche, scharfe Kante und Wärme zeigen, dass begrenzte Armkraft keine vollständige Gefahrenbeherrschung garantiert.
Standard C	Konstruktive Gefahrenreduzierung vor Schutztechnik; Verriegelung und Lichtvorhang als mögliche Technik, Regeln und Unterweisung ergänzend; konkrete Eignung offen.
Standard D	§ 22 JArbSchG beschränkt gefährliche Arbeiten; gesetzliche Ausnahmen sind eng und an Ausbildungsziel, fachkundige Aufsicht und weitere Voraussetzungen gebunden.
Schwer A	M1 bis M6 benennen jeweils Ursache, Personengefährdung, Schutzrichtung, fachkundige Klärung und fehlenden Nachweis.
Schwer B	Änderungsauftrag → Fachbewertung → Schutzkonzept → Prüf- und Validierungsnachweise → Unterweisung und Berechtigungen → autorisierte Freigabe.
Schwer C	Die Anwendung besteht auch aus Greifer, Werkstück, Halteeigenschaft und Prozess; zusätzliche mechanische und thermische Risiken bleiben bestehen.
Schwer D	Lehrbogen enthält eindeutige Zellenkennung, Änderung, Prüfstatus, verantwortliche Stelle, Datum, Restfragen und ausdrücklich „nicht freigegeben“ bis Entscheidung.

Lernkontrolle

Gefährdungsbeurteilung: Begründe an MZ-17, weshalb eine einmalige Freigabe der Grundmaschine den neuen Greifer nicht vollständig abdeckt.
Robotik: Vergleiche Quetschung durch Greifbacken und Schnittverletzung durch die mitgeführte Blechkante hinsichtlich Ursache und Schutzansatz.
Sicherheitssteuerung: Erkläre, weshalb eine Not-Halt-Taste keine alleinige reguläre Zugangssicherung darstellt.
Instandhaltung: Leite aus dem Grundgedanken der BGHM-4-Rang-Methode ab, warum unklarer Energiezustand ein Stoppsignal ist.
Technische Dokumentation: Entscheide, welche Unterlagen und Rollen vor der behaupteten Produktionsfreigabe von MZ-17 fehlen.
Berufliche Bildung: Prüfe ein Fallargument „Auszubildende haben ein Onlinequiz bestanden und dürfen deshalb die Zelle allein testen“ anhand der Unterrichtsgrenze und des Jugendarbeitsschutzes.

Musterantworten und Selbstkontrolle

Lernkontrolle	Wesentlicher Lösungsgedanke
A	Die Anwendungsgrenze ändert sich durch Greifgeometrie, Werkstück und Zugang; daher sind die Gefährdungen und Nachweise erneut zu prüfen.
B	Quetschung hängt vom Annähern und Einklemmen ab, Schnitt von Kontakt mit scharfer Kante; Schutzmaßnahmen müssen beide Mechanismen adressieren.
C	Not-Halt reagiert auf eine Notlage, während reguläre Schutzeinrichtungen Zutritt und gefahrbringende Funktionen vorausschauend absichern.
D	Energiefreiheit und gesicherter Zustand sind nicht aus dem Stillstand abzulesen; Unklarheit verbietet eigenmächtiges Handeln.
E	Aktualisierte Beurteilungen, Schutzkonzept, fachkundige Wirksamkeitsnachweise, Unterweisung, Rollen und verantwortliche Freigabe.
F	Falsch: Lernnachweis ist keine Bedienfreigabe; für Jugendliche gelten besondere gesetzliche Beschäftigungsgrenzen und fachkundige Aufsicht.

Lernnachweis

Wissen: Du unterscheidest Roboter, Endeffektor, Werkstück, Gefahrenraum, Risikobeurteilung, betriebliche Gefährdungsbeurteilung, Validierung und Freigabe. Du erklärst die Schwerpunkte Quetschen, unerwartete Bewegung, scharfe Kante und Wärme.

Können: Du beschriftest eine hypothetische Zelle, analysierst Schnittstellen und Fehlerannahmen, begründest Schutzprinzipien und stellst offene fachkundige Prüfaufträge statt riskanter Eigenversuche zusammen.

Produkte: Eigenschema A mit Legende, Änderungsvergleich MZ-17, sechs Gefährdungskennungen, Verantwortlichkeitsdiagramm, schriftliche ROT-Entscheidung, beantwortete Lernkontrolle und ein ausgefülltes Bewertungsraster.

Transfer: Du erkennst bei einer anderen rein virtuellen Zelle, dass jede Änderung von Werkzeug, Werkstück oder Personenzugang eine erneute anwendungsbezogene Prüfung auslösen kann. Ein erfolgreicher Lernnachweis verleiht keine reale Bedien-, Prüf- oder Freigabeberechtigung.

OER und Wikipedia

Fachquellen und Normennachweise (Abruf- und Redaktionsstand 28.10.2026; rechtliche und technische Anwendung immer aktuell prüfen):

DGUV – Themenfeld Robotik: Normenbezug, Schutzarten und kollaborierende Roboter.
DGUV/IFA – Kollaborierende Roboter: sichere Kooperation, Forschung und Film.
DGUV Information 209-074 „Industrieroboter“: Fachgrundlagen mit Ausgabedatum 2015; aktuelle Normen gesondert beachten.
BGHM – Sichere Instandhaltung, 4-Rang-Methode: Vorrang des gesicherten Zustands.
DGUV – Bildungsbereich Metall: Prävention im beruflichen Unterricht.
JArbSchG § 22: gesetzliche Grenzen gefährlicher Arbeiten Jugendlicher.
ISO 10218-1:2025 und ISO 10218-2:2025: bibliografische Normennachweise, kein frei verfügbarer Volltext.
KUKA – Produktübersicht: dokumentiertes Herstellerbeispiel ohne Sicherheitsfreigabe für MZ-17.
Wikipedia: Industrieroboter: Überblick mit nachprüfbaren Weiterverweisen.

Verifizierte Fachvideos und Nutzungsgrenzen:

Napo – Robots at work, 2022: Arbeitsschutz-Animationsfilm der Napo-Partnerschaft, öffentlich zum Ansehen; Nachnutzungsrechte auf der Anbieterseite beachten.
DLR – Mensch-Roboter-Zusammenarbeit, 2:44 Minuten: institutionelles Video zu kollaborativer Montage; DLR nennt CC BY-NC-ND 3.0 für den Beitrag, Bedingungen beachten.
Arbeitssicherheit am Industrieroboter – Programmieren, 2011: historische Veranschaulichung; über YouTube eingebettet, keine offene Bearbeitungs- oder Weiternutzungslizenz behauptet.

Geprüfte Wikimedia-Commons-Dateien und Rechtebelege:

Eingebettete Datei	Original und Lizenznachweis	Urheberangabe	Rechte / Verwendung
Datei:Welding Robot.jpg	Commons-Dateiseite	Ptmetindoerasakti	CC BY-SA 4.0, unverändert eingebettet
Datei:Endeffector.png	Commons-Dateiseite	Chojitsa, bearbeitete Helligkeit laut Dateiseite	Gemeinfrei laut Dateiseite, unverändert eingebettet
Datei:End effector de buit.PNG	Commons-Dateiseite	Auledas	CC BY-SA 4.0, unverändert eingebettet
Datei:Emergency stop button.jpg	Commons-Dateiseite	Cjp24	CC BY-SA 3.0, unverändert eingebettet
Datei:Cobot.jpg	Commons-Dateiseite	GrowSkills Robotics	CC BY-SA 4.0, unverändert eingebettet

Rechtehinweis: Die Tabellen, Kennungen, das qualitative Diagramm, der Modellfall und die Arbeitsblätter dieses Kurses sind neu erstellte didaktische Lehrmodelle. Fremdmedien behalten ihre jeweiligen Rechte; bei einer gesonderten Weitergabe sind Bildnachweise und etwaige ShareAlike-Pflichten zu beachten. Fachvideos werden verlinkt oder als Drittanbieterstream eingebettet, nicht als eigene offene Videodatei ausgegeben. Kein Sofatutor-Material.