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Kollaboration und funktionale Maschinensicherheit – Sicherheitsfunktionen verständlich beschreiben

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Kollaboration und funktionale Maschinensicherheit – Sicherheitsfunktionen verständlich beschreiben

Lernkurs für die technische Ausbildung

Kurzbeschreibung: Du lernst, Sicherheitsfunktionen an kollaborativen Roboteranlagen verständlich zu beschreiben: Auslöser → Reaktion → sicherer Zustand. Mit einer virtuellen Roboterzelle, Signalverläufen, Diagnosefällen und interaktiven Aufgaben übst Du sichere Entscheidungen und das Melden von Störungen.

Kursdaten	Inhalt
Zielgruppe	Ausbildung in Mechatronik, Automatisierungstechnik, Elektronik und verwandten Berufen
Niveau	Grundlagen mit Anwendung und Transfer
Dauer	Etwa 60–90 Minuten einschließlich Aufgaben
Lernform	Selbstlernen, Partnerarbeit, angeleitete Simulation
Voraussetzung	Grundkenntnisse über Sensoren, Aktoren und Steuerungen
Lernziel	Gefahren erkennen, Sicherheitsfunktionen erklären, Signalverläufe beurteilen und sicher eskalieren

Wichtiger Sicherheitshinweis: Alle Steuerungs- und Diagnoseaufgaben verwenden ausschließlich fiktive, virtuelle Anlagen. Die Modelle sind keine Konstruktions- oder Verdrahtungsanleitungen. Du darfst reale Schutzfunktionen weder überbrücken noch eigenmächtig verändern, prüfen oder zurücksetzen. Ein Quiz ersetzt keine betriebliche Unterweisung, praktische Qualifikation, Risikobeurteilung, Validierung oder Freigabe durch befugte Fachpersonen.

Einleitung

Ein Cobot kann mit Menschen in einem gemeinsamen Arbeitsbereich eingesetzt werden. Ob die Anwendung sicher ist, hängt nicht allein vom Roboter ab. Auch Werkzeug, Werkstück, Arbeitsumgebung und Sicherheitssteuerung müssen berücksichtigt werden.

Merksatz: Ein Cobot ist nicht automatisch eine sichere Roboteranwendung.

Videoauftrag: Beobachte die Zusammenarbeit. Wo könnten Menschen durch Bewegung, Werkzeuge oder Werkstücke gefährdet werden?

Dein Lernpfad

Einheit	Lerngegenstand	Aktivität
Einstieg	Gefahr erkennen	Bildanalyse
Grundlagen	Sicherheitsfunktion beschreiben	Drei-Schritte-Modell
Praxisfall	Virtuelle Roboterzelle	Anlagenanalyse
Steuerung	Signalverlauf verstehen	Zustandsentscheidung
Diagnose	Fehler sicher beurteilen	Diagnoseaufgabe
Transfer	Sichere Entscheidungen treffen	Fallvergleich

Lerneinheit 1: Gefahren erkennen

Lernziel: Du erkennst typische Gefährdungen in Roboteranlagen.

Auch bei begrenzter Geschwindigkeit können Quetschstellen, Kollisionen und Gefahren durch Werkstücke entstehen.

Beobachtungsauftrag: Suche am Roboter nach möglichen Kontakt-, Quetsch- und Einzugsstellen.

Vergleich: Diese Roboterzelle verwendet räumliche Schutzmaßnahmen. Beurteile, welche Gefahren durch die Einhausung begrenzt werden und welche zusätzlich betrachtet werden müssen.

Gefährdung	Mögliche Folge	Sichere Entscheidung
Bewegter Roboterarm	Stoß oder Quetschung	Gefahrenbereich meiden
Bewegtes Werkzeug	Verletzung	Schutzkonzept beachten
Fallendes Werkstück	Verletzung durch Aufprall	Lastbereich nicht betreten
Unerwarteter Wiederanlauf	Erneute Gefährdung	Wiederanlaufsperre beachten
Defekte Schutzeinrichtung	Verlust einer Schutzfunktion	Betrieb stoppen und Störung melden

Basisaufgabe: Formuliere eine Gefährdung als Satz: „Eine Person könnte verletzt werden, weil …“

Gestufte Hilfe: Gefahrenanalyse

Hilfe 1 – Beobachten

Achte auf die Bewegungsrichtung des Roboters.

Hilfe 2 – Nachdenken

Frage Dich, was passiert, wenn eine Person zwischen Roboter und feststehendes Bauteil gerät.

Hilfe 3 – Beispiel

„Eine Person könnte zwischen Roboterarm und Maschinengestell eingequetscht werden.“

Lerneinheit 2: Sicherheitsfunktionen verstehen

Lernziel: Du kannst eine Sicherheitsfunktion in drei Schritten beschreiben.

Auslöser	Reaktion	Sicherer Zustand
Person im Schutzfeld	Sicherheitsbezogene Stoppanforderung	Gefährliche Bewegung sicher beendet
Schutztür geöffnet	Sicherheitsfunktion wird angefordert	Gefährdender Betrieb verhindert
Not-Halt betätigt	Not-Halt-Funktion wird ausgelöst	Gefährdung entsprechend dem Schutzkonzept reduziert
Sicherheitsrelevanter Fehler erkannt	Freigabe wird verweigert oder entzogen	Gefährdende Funktion bleibt gesperrt

Beispielsatz:

„Wenn eine Person das überwachte Schutzfeld betritt, fordert die Sicherheitssteuerung den vorgesehenen Schutzstopp an. Der Roboter erreicht den festgelegten sicheren Zustand. Ein erneuter Start erfolgt erst, wenn die dafür vorgesehenen Bedingungen erfüllt sind.“

Wichtig: Der sichere Zustand muss aus der Risikobeurteilung der konkreten Maschine abgeleitet werden. Ein abgeschalteter Antrieb ist nicht automatisch sicher. Bei hängenden Lasten oder gespeicherter Energie können weitere Schutzmaßnahmen notwendig sein.

Sensor – Logik – Aktor

AUSLÖSER
   |
   v
[Sicherheitssensor]
   |
   v
[Sicherheitsbezogene Steuerung]
   |
   v
[Sicherheitsbezogene Reaktion]
   |
   v
[Festgelegter sicherer Zustand]

Sensor: Erkennt einen sicherheitsrelevanten Zustand.

Logik: Bewertet die Signale entsprechend der festgelegten Sicherheitsfunktion.

Aktor: Setzt die vorgesehene Schutzreaktion um.

Lernfrage: Welche dieser drei Stationen prüfst Du gedanklich zuerst, wenn ein Schutzfeld verletzt wird?

Schutzfeld und Sicherheitslichtvorhang

Ein Sicherheitslichtvorhang kann eine Schutzfeldunterbrechung erkennen. Seine Sicherheitsausgänge werden von einer geeigneten sicherheitsbezogenen Steuerung ausgewertet.

Ein Sicherheits-Laserscanner kann definierte Schutzfelder überwachen. Warnfelder und Schutzfelder haben unterschiedliche Aufgaben; eine Warnung ist nicht automatisch eine ausreichende Schutzmaßnahme.

Videoauftrag: Beobachte, wie Schutzbereiche überwacht werden. Unterscheide Produktdarstellung und nachgewiesene Sicherheit einer konkreten Anlage.

Schutztür und Verriegelung

Eine Verriegelungseinrichtung kann den gefährdenden Betrieb von der Stellung einer Schutzeinrichtung abhängig machen.

Denke daran: Eine geschlossene Tür beweist allein noch nicht, dass sämtliche Startbedingungen erfüllt sind.

Not-Halt und Schutzstopp unterscheiden

Schutzstopp	Not-Halt
Wird beispielsweise durch eine Schutzeinrichtung angefordert	Wird durch bewusstes Betätigen einer Not-Halt-Einrichtung ausgelöst
Dient einer vorgesehenen Schutzfunktion	Dient der Abwendung oder Verringerung einer Gefahr in einer Notfallsituation
Wiederanlauf entsprechend der validierten Sicherheitsfunktion	Entriegelung darf keinen automatischen Wiederanlauf auslösen

Merksatz: Der Not-Halt ist eine ergänzende Schutzmaßnahme und ersetzt keine geeignete Schutzeinrichtung.

Lerneinheit 3: Der konkrete Ausbildungsfall

Lernziel: Du beschreibst die Sicherheitsfunktionen einer virtuellen Montagezelle.

Virtuelle Anlage: Montagezelle M1

Ausgangslage: Ein Roboter setzt kleine Bauteile auf einer Montagefläche ab. Eine Person kontrolliert das Ergebnis und entnimmt fertige Teile.

Die fiktive Anlage besitzt einen Sicherheits-Laserscanner, eine überwachte Schutztür, einen Not-Halt-Taster, eine Sicherheitssteuerung und einen gesonderten Starttaster.

Für dieses vereinfachte Unterrichtsmodell liegt das Werkstück bei einem Schutzstopp sicher auf einer Auflage. Die Beherrschung zusätzlicher Gefährdungen durch Greifer und gespeicherte Energie wird als bereits nachgewiesene Modellvoraussetzung angenommen. Für eine reale Anlage müsste dieser Nachweis erst erbracht werden.

       VIRTUELLE MONTAGEZELLE M1

  +-----------------------------+
  |                             |
  |    ROBOTER                  |
  |       |                     |
  |       v                     |
  |    MONTAGEFLÄCHE            |
  |                             |
  |         SCHUTZTÜR           |
  +-------------+---------------+
                |
         SCHUTZFELD
          SCANNER
                |
          BEDIENPLATZ

       NOT-HALT   RESET   START

Hinweis: Die Grafik stellt nur Funktionsbereiche dar. Sie ist weder ein maßstäblicher Sicherheitsplan noch eine Vorgabe für Schutzfeldabstände.

Sicherheitsfunktionen von M1

Kennung	Auslöser	Reaktion	Zielzustand
SF-A	Schutzfeld verletzt	Schutzstopp anfordern	Gefährliche Roboterbewegung sicher stillgesetzt
SF-B	Schutztür geöffnet	Schutzhalt anfordern	Gefährdender Betrieb gesperrt
SF-C	Not-Halt betätigt	Not-Halt-Funktion auslösen	Festgelegter sicherer Not-Halt-Zustand erreicht
SF-D	Fehler im sicherheitsbezogenen Signalweg	Start verhindern und Fehlerzustand melden	Gefährdende Bewegung bleibt gesperrt
SF-E	Neustartbedingungen nicht erfüllt	Startbefehl nicht zulassen	Stillstand bleibt erhalten

Anwendungsaufgabe: Beschreibe SF-A und SF-D jeweils mit einem Satz aus Auslöser, Reaktion und sicherem Zustand.

Lerneinheit 4: Signalverläufe lesen

Lernziel: Du unterscheidest Anforderung, tatsächlichen Stillstand und Wiederanlauf.

Virtueller Signalmonitor

Für die folgenden Übungen gelten ausschließlich diese erfundenen Modellvariablen:

Signal	Bedeutung
S	Schutzfeld frei: 1 = frei, 0 = verletzt
A	Schutzstopp angefordert: 1 = ja, 0 = nein
M	Gefährliche Bewegung vorhanden: 1 = ja, 0 = nein
B	Wiederanlauf gesperrt: 1 = ja, 0 = nein

Die Werte sind didaktische Symbole, keine realen Anschlussbelegungen oder Sicherheitsnachweise. Insbesondere kann zwischen einer Stoppanforderung und dem tatsächlichen Stillstand eine Zeitspanne liegen.

Signalverlauf: Person betritt das Schutzfeld

Ereignis	S	A	M	B
Ausgangszustand: Betrieb	1	0	1	0
Person wird erkannt, Stopp eingeleitet	0	1	1	1
Sicherer Stillstand erreicht	0	1	0	1
Person verlässt Schutzfeld	1	0	0	1
Vorgesehener RESET erfolgreich	1	0	0	0
Gesonderter START nach Freigabebedingungen	1	0	1	0

Entscheidende Erkenntnis: „Schutzfeld wieder frei“ bedeutet nicht „Roboter sofort starten“.

Die dargestellte Wiederanlaufsperre ist Bestandteil des Unterrichtsmodells. Ob und wie ein realer Wiederanlauf erfolgen darf, ergibt sich aus der Risikobeurteilung, der Sicherheitsfunktion und ihrer Validierung.

Interaktive Steuerungsaufgabe

Situation: Der Roboter steht. Das Schutzfeld ist wieder frei. Die Wiederanlaufsperre ist noch aktiv.

Begründetes Feedback anzeigen

Richtig: Der Start bleibt gesperrt, solange die definierten Startbedingungen nicht erfüllt sind. So wird ein unbeabsichtigter Wiederanlauf verhindert.

Falsch: Automatischer Sofortstart kann Personen gefährden. Das Umgehen einer Schutzfunktion ist keine zulässige Problemlösung.

Gestufte Hilfen zur Steuerungsaufgabe

Hilfe 1

Vergleiche in der Tabelle die Signale S und B.

Hilfe 2

Ein freies Schutzfeld beseitigt nicht automatisch eine bestehende Wiederanlaufsperre.

Hilfe 3

Erst die vorgesehenen Sicherheits- und Rückstellbedingungen prüfen. RESET und START sind im Modell getrennte Vorgänge.

Lerneinheit 5: Diagnose ohne Risiko

Lernziel: Du kannst auffällige Sicherheitssignale erkennen und sicher darauf reagieren.

Diagnosefall D1: Unterschiedliche Sicherheitsausgänge

Im virtuellen Unterrichtsmodell besitzt der Sensor zwei ausgewertete Sicherheitskanäle.

Beobachtung	Wert
Schutzfeld laut Anzeige frei	Ja
Kanal A	1
Kanal B	0
Startfreigabe	Gesperrt
Meldung	Kanalabweichung

Auftrag: Entscheide, ob die Maschine gestartet werden darf.

Feedback und Musterlösung

Richtig: Die Abweichung muss untersucht werden. Der gefährdende Betrieb bleibt gesperrt.

Begründung: Ein einzelner Signalwert beweist nicht, dass die Sicherheitsfunktion ordnungsgemäß funktioniert. Unterschiedliche Kanalsignale können verschiedene Ursachen haben.

Nicht zulässig: Signale überbrücken, Sicherheitskreise verändern oder ohne Befugnis Prüfungen durchführen.

Diagnosefall D2: Not-Halt wurde entriegelt

Die Not-Halt-Einrichtung wurde betätigt. Nachdem die Ursache geprüft und beseitigt wurde, wird sie von einer befugten Person entriegelt.

Frage: Darf der Roboter allein dadurch wieder anlaufen?

Lösung und Feedback

Nein. Das Entriegeln der Not-Halt-Einrichtung darf keinen automatischen Maschinenstart auslösen. Weitere vorgesehene Startbedingungen müssen erfüllt sein.

Die Freigabe oder Wiederinbetriebnahme darf nur nach dem betrieblich festgelegten Verfahren erfolgen.

Diagnosefall D3: Der Roboter steht, aber das Werkstück kann fallen

Neue Situation: Ein Roboter hält ein schweres Werkstück mit einem pneumatischen Greifer in der Luft.

Frage: Ist „Antrieb abgeschaltet“ hier automatisch ein sicherer Zustand?

Lösung und Feedback

Nein. Das Werkstück könnte durch Schwerkraft oder einen Verlust der Haltewirkung abstürzen.

Begründung: Eine Sicherheitsfunktion muss sämtliche für den betrachteten Fall wesentlichen Gefährdungen berücksichtigen. Hier können geeignete Maßnahmen zur Lastsicherung notwendig sein. Deren Auswahl und Prüfung ist Aufgabe befugter Fachpersonen.

Video: Diagnose von Sicherheits-Laserscannern

Beobachtungsauftrag: Notiere zwei Informationen, die bei der Fehlersuche helfen können. Das englischsprachige Herstellervideo dient der Veranschaulichung und ist keine Arbeitsfreigabe für Eingriffe in reale Anlagen.

Sicher eskalieren

Merksatz: STOPP – SICHERN – MELDEN – DOKUMENTIEREN.

Gefahrenerkennung: Erkenne eine Gefahr oder sicherheitsrelevante Störung.
Schutzmaßnahmen: Unterlasse gefährdende Tätigkeiten und halte die vorgesehenen Schutzmaßnahmen ein.
Kommunikation: Informiere die zuständige Aufsicht oder befugte Fachperson.
Dokumentation: Melde Beobachtungen, Anzeigen und Zeitpunkt nachvollziehbar.

Beispiel einer Störungsmeldung:

„An Montagezelle M1 wird eine sicherheitsrelevante Kanalabweichung angezeigt. Die Anlage bleibt gesperrt. Ich habe keinen Eingriff vorgenommen und bitte um Prüfung durch die zuständige Fachperson.“

Lerneinheit 6: Transfer und Sicherheitsentscheidungen

Lernziel: Du kannst das erlernte Prinzip auf andere Maschinen übertragen.

Eine druckempfindliche Schutzeinrichtung kann Teil eines Schutzkonzepts sein. Ob sie im konkreten Einsatz geeignet ist, muss fachlich bewertet werden.

Transferfrage: Eine Anlage erhält ein zusätzliches Förderband. Welche neuen Quetsch-, Einzugs- oder Zugangsgefahren könnten entstehen? Müssen bestehende Sicherheitsfunktionen erneut bewertet werden?

Begründetes Feedback

Ja, eine erneute Bewertung kann notwendig sein. Neue Bewegungen, zusätzliche Übergabepunkte oder geänderte Zugänge können Gefährdungen verändern.

Eine vorhandene Schutzfunktion darf nicht ohne Prüfung als ausreichend für die geänderte Gesamtanlage angenommen werden.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was beschreibt eine Sicherheitsfunktion besonders verständlich? (Auslöser, Reaktion und sicherer Zustand) (!Produktname, Preis und Lieferant) (!Motordrehzahl, Stückzahl und Schichtdauer) (!Farbe, Baujahr und Herstellungsort)

Warum ist ein Cobot nicht automatisch eine sichere Anlage? (Weil Werkzeug, Werkstück und Anwendung ebenfalls Gefährdungen verursachen können) (!Weil alle Cobots grundsätzlich verboten sind) (!Weil Cobots keine Sensoren besitzen) (!Weil nur die Roboterfarbe entscheidend ist)

Welche Reaktion ist bei Verletzung eines überwachten Schutzfeldes im Modell vorgesehen? (Anforderung des festgelegten Schutzstopps) (!Erhöhung der Robotergeschwindigkeit) (!Abschaltung der Fehleranzeige) (!Sofortiger Neustart ohne Prüfung)

Wozu dient eine Wiederanlaufsperre? (Sie verhindert einen unerwarteten Wiederanlauf) (!Sie steigert die maximale Motorleistung) (!Sie ersetzt die Risikobeurteilung) (!Sie überprüft die Werkstückfarbe)

Was gilt nach dem Entriegeln einer Not-Halt-Einrichtung? (Die Entriegelung darf keinen automatischen Maschinenstart bewirken) (!Der Roboter muss sofort starten) (!Alle anderen Schutzfunktionen sind unnötig) (!Die Störungsursache muss nicht beachtet werden)

Wie reagierst Du auf eine ungeklärte sicherheitsrelevante Kanalabweichung? (Gefährdenden Betrieb gesperrt lassen und zuständige Fachperson informieren) (!Den auffälligen Kanal überbrücken) (!Die Meldung dauerhaft unterdrücken) (!Den Roboter ohne Schutzmaßnahmen testen)

Warum kann ein abgeschalteter Antrieb dennoch eine Gefahr darstellen? (Weil gespeicherte Energie oder Schwerkraft Bewegungen auslösen können) (!Weil jede Maschine dauerhaft unter Spannung stehen muss) (!Weil ein Stillstand immer eine Bewegung verursacht) (!Weil Sicherheitssteuerungen grundsätzlich wirkungslos sind)

Wer legt Anforderungen an die Sicherheitsfunktion einer konkreten Maschine fest? (Die fachlich verantwortlichen Stellen auf Grundlage der Risikobeurteilung) (!Ein beliebiger Maschinenbediener ohne Prüfung) (!Die Anzahl der täglichen Werkstücke) (!Ausschließlich die Farbe der Schutzeinrichtung)

Welche Aufgabe hat eine Sicherheitssteuerung? (Sicherheitsbezogene Signale entsprechend der festgelegten Funktion auswerten) (!Nur die Produktionsmenge zählen) (!Sicherheitsmeldungen grundsätzlich ignorieren) (!Mechanische Schutzeinrichtungen immer ersetzen)

Welche Aussage über diesen Lernkurs ist richtig? (Er ergänzt die Ausbildung und ersetzt weder Unterweisung noch praktische Freigabe) (!Er berechtigt automatisch zur Änderung von Sicherheitskreisen) (!Er ersetzt die Validierung jeder Roboteranlage) (!Er erlaubt eigenmächtige Tests an gefährlichen Maschinen)

Quiz-Feedback: Entscheidend ist nicht nur die richtige Antwort. Begründe bei jeder Frage, welche Gefahr durch die gewählte Handlung verhindert wird.

Memory

Finde die zusammengehörigen Begriffe und Erklärungen.

Sicherheitsfunktion	Reduziert ein Risiko durch eine festgelegte Reaktion
Schutzfeld	Überwachter Bereich einer Schutzeinrichtung
Sicherheitssteuerung	Wertet sicherheitsbezogene Signale aus
Sicherer Zustand	Zustand mit ausreichend reduziertem Risiko für den betrachteten Fall
Not-Halt	Ergänzende Funktion für eine Notfallsituation
Wiederanlaufsperre	Verhindert einen unerwarteten Neustart
Validierung	Nachweis der Erfüllung festgelegter Anforderungen
Eskalation	Information der zuständigen verantwortlichen Stelle

Drag and Drop

Ordne die Begriffe aus dem Sicherheitsablauf zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Sensordetektion	Auslöser einer Sicherheitsfunktion
Schutzstopp	Sicherheitsbezogene Reaktion
Stillstand	Möglicher Zielzustand einer Schutzfunktion
Quittierung	Bewusste Bestätigung nach vorgesehenem Verfahren
Störungsmeldung	Anlass für eine sichere Diagnose
Risikobeurteilung	Grundlage für erforderliche Schutzmaßnahmen

Kreuzworträtsel

Scanner	Welche berührungslos arbeitende Schutzeinrichtung kann einen Bereich mit Laserstrahlen überwachen?
Greifer	Welches Werkzeug hält häufig ein Werkstück am Roboter?
Nothalt	Welche ergänzende Schutzfunktion wird in einer Notfallsituation bewusst betätigt?
Diagnose	Wie heißt die systematische Auswertung eines Fehlerzustandes?
Schutzfeld	Wie heißt der überwachte Bereich eines Sicherheitssensors?
Validierung	Wie heißt der Nachweis, dass festgelegte Anforderungen erfüllt sind?

LearningApps

Suche ergänzende Übungen zum Thema. Prüfe externe Lernangebote kritisch auf fachliche Richtigkeit.

Lückentext

Eine Sicherheitsfunktion soll das Risiko einer

verringern.

Eine Sicherheitsfunktion lässt sich durch Auslöser, Reaktion und sicheren

beschreiben.

Ein Sicherheits-Laserscanner überwacht ein definiertes

.

Die sicherheitsbezogene Auswertung kann durch eine geeignete Sicherheitssteuerung

.

Eine erkannte Schutzfeldverletzung kann einen Schutzstopp

.

Nach einer Stoppanforderung muss die gefährliche Bewegung sicher zum

kommen.

Eine Wiederanlaufsperre verhindert einen unerwarteten

.

Das Entriegeln einer Not-Halt-Einrichtung darf keinen automatischen Start

.

Eine ungeklärte Kanalabweichung ist ein Anlass für eine sichere

.

Bei einem sicherheitsrelevanten Fehler bleibt der gefährdende Betrieb zunächst

.

Ein herabfallendes Werkstück stellt eine mechanische

dar.

Die Anforderungen an eine Sicherheitsfunktion ergeben sich aus der

.

Die Erfüllung der festgelegten Anforderungen wird durch eine

nachgewiesen.

Eine betriebliche Freigabe darf nur durch entsprechend

Personen erfolgen.

Offene Aufgaben

Bearbeite die folgenden zwölf Aufgaben in aufsteigender Schwierigkeit. Nutze für die Beispiele ausschließlich virtuelle Anlagen, vorhandene Dokumentationen oder freigegebene Unterrichtsmaterialien.

Leicht

Basisniveau

Gefahrenerkennung: Markiere auf einem Bild einer Roboteranlage drei mögliche Gefahrenstellen und begründe Deine Auswahl.
Sicherheitsfunktion: Erstelle drei Karteikarten zu Auslöser, Reaktion und sicherem Zustand.
Schutzfeld: Zeichne eine einfache virtuelle Zelle und kennzeichne den überwachten Bereich.
Not-Halt: Formuliere einen kurzen Merksatz zum Unterschied zwischen Schutzstopp und Not-Halt.

Standard

Anwendungsniveau

Signalverarbeitung: Stelle den Signalverlauf von M1 als Zeitdiagramm dar und markiere Stoppanforderung, Stillstand und Wiederanlauf.
Fehlerdiagnose: Schreibe ein Diagnoseprotokoll für die Kanalabweichung D1, ohne eigenmächtige Eingriffe vorzusehen.
Mensch-Roboter-Kollaboration: Erstelle ein zweiminütiges Erklärvideo oder Storyboard zum sicheren Verhalten im gemeinsamen Arbeitsbereich.
Kommunikation: Führe mit einem Lernpartner ein simuliertes Störungsgespräch und dokumentiere Beobachtung, sichere Entscheidung und Meldung.

Schwer

Transferniveau

Risikobeurteilung: Vergleiche eine virtuelle Roboterzelle mit und ohne zusätzlichen Materialtransport. Ermittle neue Gefährdungen.
Sicherheitskonzept: Entwirf eine Ursache-Wirkungs-Matrix für drei Sicherheitsfunktionen einer fiktiven Anlage.
Instandhaltung: Entwickle einen Ablaufplan für das sichere Melden und fachgerechte Weiterbearbeiten einer ungeklärten Sicherheitsstörung.
Technische Dokumentation: Erstelle ein Ausbildungsplakat oder eine Präsentation mit Sicherheitsfunktionen, Signalverläufen, Grenzen des Modells und erforderlichen Nachweisen.

Gestufte Hilfen für die offenen Aufgaben

Hilfe 1 – Orientierung

Beginne jede Analyse mit der Frage: Wer könnte wodurch verletzt werden?

Hilfe 2 – Struktur

Verwende die Reihenfolge: Gefährdung – Auslöser – Reaktion – sicherer Zustand – Wiederanlaufbedingungen – zuständige Person.

Hilfe 3 – Qualitätskontrolle

Prüfe, ob Deine Lösung auch Fehler, gespeicherte Energie, unerwarteten Wiederanlauf und notwendige Eskalation berücksichtigt.

Begründetes Feedback zu den Aufgaben

Niveau	Gelungene Lösung	Verbesserungsbedarf
Basis	Gefahr und mögliche Verletzung sind konkret benannt	Eine allgemeine Aussage wie „Roboter sind gefährlich“ beschreibt die Gefahrenstelle nicht ausreichend
Anwendung	Auslöser, Stoppanforderung, Stillstand und Neustart sind unterscheidbar	Ein sofortiger Stillstand nach Signalwechsel darf nicht ohne Nachweis unterstellt werden
Transfer	Änderungen der Gesamtanlage und neue Gefährdungen werden berücksichtigt	Die Sicherheit bestehender Komponenten kann nicht ungeprüft auf eine neue Anwendung übertragen werden

Lernkontrolle

Bearbeite mindestens fünf Aufgaben schriftlich oder als mündliche Fallbesprechung. Begründe Deine Entscheidungen.

Sicherheitsanalyse: In einer Roboterzelle zeigt der Scanner ein freies Schutzfeld an, aber die Wiederanlaufsperre bleibt aktiv. Erkläre, weshalb das kein ausreichender Grund für einen sofortigen Start ist.
Ursache-Wirkungs-Analyse: Vergleiche zwei Sicherheitsfunktionen mit unterschiedlichen Auslösern, die zum gleichen Stillstand führen. Erläutere Gemeinsamkeiten und Unterschiede.
Fehlerbehandlung: Ein Kollege schlägt vor, einen auffälligen Sicherheitskanal vorübergehend zu überbrücken. Entwickle eine sichere Reaktion und begründe sie.
Risikobewertung: Eine bislang leichte Werkstückaufnahme wird durch eine schwere hängende Last ersetzt. Erkläre, weshalb das bestehende Sicherheitskonzept neu bewertet werden muss.
Systemverständnis: Ein Roboter erreicht nach der Stoppanforderung nicht den erwarteten Stillstand. Beschreibe die möglichen Folgen und den sicheren betrieblichen Umgang mit dieser Beobachtung.
Transferleistung: Entwickle für eine virtuelle Maschine mit Schutztür, Förderband und Roboter zwei Sicherheitsfunktionen. Beschreibe jeweils Auslöser, Reaktion, Zielzustand und offene Nachweisfragen.

Bewertungsmaßstab

Kriterium	Erwartete Leistung
Gefahrenerkennung	Relevante Gefährdungen werden konkret und nachvollziehbar beschrieben
Funktionsverständnis	Auslöser, Reaktion und sicherer Zustand sind logisch verknüpft
Signalinterpretation	Stoppanforderung und tatsächlicher Stillstand werden unterschieden
Sichere Entscheidung	Keine unzulässige Überbrückung oder eigenmächtige Freigabe wird vorgeschlagen
Eskalation	Zuständigkeiten und Dokumentation werden berücksichtigt
Transfer	Neue Gefährdungen und Grenzen vorhandener Schutzmaßnahmen werden erkannt

Feedbackprinzip: Eine Antwort gilt nicht allein deshalb als gut, weil sie einen technischen Begriff enthält. Entscheidend ist eine nachvollziehbare, gefahrenbezogene Begründung.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis solltest Du folgende Ergebnisse vorlegen können:

Eine beschriftete Gefahrenanalyse einer virtuellen Roboterzelle.
Drei verständliche Beschreibungen von Sicherheitsfunktionen mit Auslöser, Reaktion und sicherem Zustand.
Einen interpretierten Signalverlauf mit Stoppanforderung, sicherem Stillstand und Wiederanlaufbedingungen.
Ein sachliches Diagnoseprotokoll mit sicherer Entscheidung und Eskalation.
Eine begründete Transferanalyse für eine geänderte Anlage.
Eine kurze Reflexion über die Grenzen der Simulation und die Notwendigkeit betrieblicher Unterweisung, Validierung und Freigabe.

Lernziel erreicht: Du kannst Gefährdungen erkennen, Sicherheitsfunktionen erklären, sichere Entscheidungen begründen und Situationen benennen, in denen Du eine zuständige Fachperson hinzuziehen musst.

Abgrenzung: Der Lernnachweis bescheinigt keine Befähigung zur Inbetriebnahme, Veränderung oder Freigabe realer Sicherheitsfunktionen.

OERs zum Thema

Wikipedia: Funktionale Sicherheit

Wikipedia: Mensch-Roboter-Kollaboration

Ergänzende freie Wissensangebote

Kollaborativer Roboter: Grundlagen der Mensch-Roboter-Zusammenarbeit.
Industrieroboter: Aufbau und Einsatzgebiete.
Wikimedia Commons – Cobots: Bildmaterial zu kollaborativen Robotern.
Wikimedia Commons – Machine guarding: Bilder zu Schutzeinrichtungen.

Wikipedia und Wikimedia Commons unterstützen das Lernen. Für konkrete sicherheitstechnische Anforderungen sind die jeweils anwendbaren Normen, Herstellerunterlagen und betrieblichen Vorgaben maßgeblich.

Fachquellen und Normen

Fachlich geprüfte Bezugspunkte, Stand: Oktober 2026

ISO 10218-1:2025: Sicherheitsanforderungen an Industrieroboter.
ISO 10218-2:2025: Sicherheitsanforderungen an Industrieroboteranwendungen und Roboterzellen.
ISO/TS 15066:2016: Ergänzende Anforderungen und Hinweise für kollaborative industrielle Robotersysteme; eine Überarbeitung ist vorgesehen.
ISO 13849-1:2023: Sicherheitsbezogene Teile von Maschinensteuerungen.
IEC 62061:2021: Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener Maschinensteuerungen. Auch die veröffentlichten Änderungen von 2024 und 2026 sind bei der Anwendung des aktuellen Normenstands zu berücksichtigen.
ISO 13850:2015: Not-Halt-Funktion und Gestaltungsgrundsätze.
ISO 12100:2010: Risikobeurteilung und Risikominderung.
DGUV/IFA – Kollaborierende Roboter: Grundlagen zur sicheren Mensch-Roboter-Zusammenarbeit.
DGUV Akademie – Mensch-Maschine-Interaktion: Praxisorientierte Schutzmaßnahmen.
SICK – Schutzfeld: Erläuterung sicherheitsbezogener Schutzfelder.

Normenhinweis: Die genannten Normen sind überwiegend urheberrechtlich geschützt. Ihre vollständigen Texte werden hier nicht übernommen. Die konkrete Auswahl erforderlicher Sicherheitsfunktionen, Sicherheitsniveaus und Nachweise kann nicht aus diesem Lernkurs abgeleitet werden.

Medienrechte und Quellenprüfung

Die folgenden Mediendateien wurden auf Wikimedia Commons anhand ihrer Dateiseiten und Lizenzangaben geprüft.

Mediendatei	Urheberangabe	Lizenz
Cobot.svg	Clemenspool	CC0 1.0
Collaborative Robot Cobot.png	Rlistmedia, Attribution: insights.rlist.io	CC BY 4.0
Comau Racer-5 COBOT.jpg	MarcoAlfa	CC BY-SA 4.0
Robotic Welding Cell.jpg	WireCrafters	CC BY-SA 4.0
Lightcurtain.svg	PetjaTouru	CC BY-SA 3.0
Electrical Interlock.jpg	WireCrafters	CC BY-SA 4.0
Emergency stop button.jpg	Cjp24	CC BY-SA 3.0 als angebotene Lizenz
OSP Emergency stop.svg	Team445	CC0 1.0
Pressure Sensitive Mat.jpg	WireCrafters	CC BY-SA 4.0
Machine guarding-IES.jpg	Machine 1456	CC BY-SA 4.0

Wiederverwendung: Beachte bei CC-BY- und CC-BY-SA-Dateien Namensnennung, Lizenzverlinkung und gegebenenfalls die Kennzeichnung von Bearbeitungen. Die jeweiligen Dateiseiten enthalten die verbindlichen Einzelangaben. Die Verwendung der Bilder im Kurs bedeutet keine sicherheitstechnische Zertifizierung der dargestellten Anlagen.

Geprüfte YouTube-Verweise:

Cobots – Mensch-Roboter-Kollaboration bei KUKA: Praxisbeispiel.
SICK – Safe Portal: Beispiel eines sensorbasierten Sicherheitskonzepts.
SICK North America – Safety Laser Scanners 101: Troubleshooting & Diagnostics: Diagnose und Fehlersuche.

Videorechte: Die YouTube-Videos sind externe Inhalte und nicht automatisch offen lizenzierte OER. Es werden ausschließlich geprüfte Originalseiten verlinkt beziehungsweise über den vorgesehenen Player eingebunden. Herunterladen, Bearbeiten und erneutes Hochladen sind dadurch nicht gestattet. Verfügbarkeit und Einbettungsberechtigung können sich ändern. Produktvideos ersetzen keine unabhängige Sicherheitsprüfung.