In der zunehmenden Digitalisierung und Vernetzung der Arbeitswelt – auch als 4. industrielle Revolution bezeichnet – spielen Roboteranwendungen eine zentrale Rolle. Immer mehr Branchen entdecken die Einsatzmöglichkeiten für Robotersysteme. Der Begriff geht zurück auf das tschechische Wort „robota“ für Zwangsarbeit. Die gängigen Vorstellungen von Roboter – wie sie sich etwa in Literatur und Filmen des Science-Fiction-Genres finde – zeigen denn auch meist Maschinen in mehr oder weniger menschenähnlicher Gestaltung („Humanoide“), die uns unliebsame Arbeiten abnehmen.

Aus Sicht des Maschinenbauers fallen Roboter unter die Automatisierungstechnik. Gemäß der VDI-Richtlinie 2860 sind Industrieroboter „universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkeln frei (d.h. ohne mechanische Eingriffe) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind.“ Diese Industrieroboter sind „mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.” Diese Umschreibung ermöglicht die Abgrenzung eines Roboters vom Automaten, der – ob Zigaretten- oder Fräsautomat – nicht dieses Maß an Flexibilität bietet. Somit kann nicht jede Maschine mit einer automatisierten Funktion als Roboter i. e. S. bezeichnet werden. Ein Roboter ist stets programmierbar und umrüstbar für unterschiedliche Aufgaben.

Inzwischen werden auch viele andere technische Anwendungen, z.B. autonome Fahrzeuge, mit Kameras, Sensoren oder Probennehmer bestückte Drohnen oder „intelligente“ Chat-Systeme als Roboter oder „Bots“ bezeichnet. Im folgenden Beitrag geht es im Wesentlichen um Roboter im Sinne der VDI 2860.

Vom Manipulator zur Universalanwendung

Anders als in der Science-Fiction spielen humanoide Roboter, auch Androide genannt, in der Arbeitswelt bislang kaum eine Rolle. Der klassische Industrieroboter wird meist eindeutig als Maschine und nicht als menschenähnlich empfunden. Die ersten Industrieroboter mit elektromechanischen Antrieben kamen in den 1960er und 1970er Jahren auf den Markt und wurden zunächst in der Automobilindustrie eingesetzt.

Als sogenannte „industrielle Manipulatoren“ verfügen sie über einen beweglichen Arm, an dem ein Werkzeug oder ein Greifer befestigt ist. Im eigentlichen Sinne bezeichnet Manipulator diesen speziellen Teil eines Robotersystems, der beweglich ist und mit seiner Umgebung interagiert. Die meisten Industrieroboter verfügen über maximal sechs Achsen, die sechs unabhängige Bewegungsmöglichkeiten eröffnen. Durch diese sechs Freiheitsgrade kann der Robotergreifer ein Bauteil beliebig im dreidimensionalen Raum positionieren.

Die am häufigsten eingesetzten Roboter sind Gelenkarmroboter. An einem beweglichen Arm lassen sich Greifer, Spanner oder Werkzeuge anbringen.

Die typischen Bestandteile eines Robotersystems. (Quelle: Kuka Roboter GmbH)

Die Abbildung zeigt den typischen Aufbau eines Gelenkarmroboters. Dieser bislang häufigste Robotertyp besteht aus den Komponenten Roboterarm (1), Zentralhand (2), Schwinge (3), Karussell (4), Grundgestell (5), Gewichtsausgleich (6), Steuerung (7), Programmierhandgerät (8) und Verbindungsleitungen (9).

Hohe Roboterdichte in Deutschland

Die Roboterbranche boomt, auch deutsche Hersteller mischen in der Branche kräftig mit. Seit den ersten industriellen Anwendungen in den 1970er- und 1980er Jahren steigt die Zahl der verkauften Roboter stetig an. Weltweit sind derzeit rund 3 Millionen Industrieroboter im Einsatz. In Deutschland ist die Roboterdichte – laut Zahlen des VDI von 2019 – mit rund 340 Industrierobotern pro 10.000 Beschäftigten höher als in Japan oder USA und wird nur noch von Singapur und Südkorea übertroffen.

In den letzten Jahren wurde eine Fülle von neuen Roboterkonzepten entwickelt, die z.T. bereits in der Erprobung oder im praktischen Einsatz sind. Aktuell wichtige Trends in der Robotertechnologie sind:

  • Roboter werden kleiner und leichter, die sogenannten Leichtbauroboter werden damit auch mobiler, im privaten Umfeld haben sich Saug- und Rasenmähroboter etabliert.
  • Roboter dringen in immer mehr Branchen und Aufgabengebiete vor. Sie unterstützen nicht mehr nur in der Produktion, sondern auch z.B. in der Logistik, in der Landwirtschaft, im Gesundheitswesen und vielen anderen Bereichen.
  • Robotermodelle werden vielgestaltiger und erscheinen in ganz unterschiedlichen Bauformen, z.B. als fahrende Transportkisten, rollende Wegweiser oder intelligente Pflegewagen u.a.
  • Roboter sind nicht mehr eingehaust oder hinter Schutzzäunen verbannt, sondern arbeiten ohne trennende Schutzeinrichtungen Hand in Hand mit menschlichen Kollegen (kollaborierende Roboter).

Die Maschine wird zum Kollegen

Einen besonderen Schub erleben die sogenannten kollaborierenden Systemen (lat. con– = „mit-, zusammen“, laborare = „arbeiten“), in denen die Maschine nicht den Menschen ersetzt, sondern Mensch und Maschine zusammenarbeiten. Ziel dieser Anwendungen zur Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ist, die Vorteile des Robotersystems wie Kraft, Präzision und die ermüdungsfreie Reproduzierbarkeit mit den besonderen Eigenschaften des Menschen wie Intuition und flexibles Reagieren effizient zu verknüpfen. Roboter diesen Typs werden auch als Cobots (Collaborative Robot) bezeichnet.

MRK-Systeme bieten neue Möglichkeiten, stellen aber auch eine neue Herausforderung für den Arbeitsschutz dar. Denn an diesen neuen Roboterarbeitsplätzen arbeiten Mensch und Maschine in unmittelbarer Nähe oder auch im direkten Kontakt miteinander. Daher sind klassische Schutzkonzepte der Maschinensicherheit nur bedingt anwendbar und es bedarf neuer Schutzkonzepte (s.u.).

Künstliche Intelligenz (KI) soll die Einsatzgrenzen von Robotern weiter hinausschieben, z.B. in Form von „lernendem Sehen“ und anderen maschinellen Lernverfahren. Roboter erkennen längst eigenständig die Lage und Position von Bauteilen oder lesen QR-Codes aus. Andere Systeme bestehen aus vielen Einzelelementen in Insektenform („Robo-Insekten“), die per Schwarmintelligenz kommunizieren und interagieren.

Vor dem Hintergrund der weiteren sogenannten 4.0-Trends- und -Technologien wie Vernetzung, Sensorik, Miniaturisierung usw. ergeben sich immer neue Anwendungsfelder für die Robotik, etwa in der Mess- und Prüftechnik. Auch außerhalb von Industrie und Produktionsumgebungen kommen Roboter dem Menschen näher, z.B: als Servicekraft in Pflegeheimen, in denen die intelligenten selbstfahrenden Assistenten Pflegeutensilien verwalten und die Medikamentenausgabe dokumentieren.

Bei aller Begeisterung für die vielen neuen Einsatzfelder, insbesondere der kollaborierenden Robotersysteme, wird jedoch der klassische Roboter im Käfig so schnell nicht aussterben. Denn in einigen Situationen spielen diese Roboteranwendungen weiterhin ihre Vorteile aus, z.B.,

  • wo hohe Arbeitsgeschwindigkeiten eingehalten werden müssen,
  • wo höchste Präzision erforderlich ist,
  • wenn die Bauteile Verletzungsgefahren bergen – wie heiße Oberflächen oder scharfe Grate,
  • wenn die Arbeitsumgebung gesundheitsfeindlich ist, etwa durch Gase, Hitze, Kälte Stäube, Strahlung o. Ä.

Vielfältige Einsatzgebiete für Roboteranwendungen

Der klassische Industrieroboter wurde entwickelt, um häufig benötigte Funktionen in industriellen Prozessen zu übernehmen. Typische Aufgaben, die in den letzten Jahren von Robotern übernommen wurde, sind z.B. das Positionieren und Bearbeiten von Bauteilen, vom Schweißen, Fräsen, Bohren und Nieten über das Entgraten, Montieren, Gravieren, Lackieren, Beschichten, Verkleben und Prüfen bis zum Sortieren, Verpacken und Transportieren. Zu diesen klassischen Aufgaben in Produktionsumgebungen kommen immer Roboteranwendungen, die Tätigkeiten aus Assistenz und Service, Pflege oder Haushalt übernehmen.

Vorteile aus Sicht der Arbeitssicherheit

Für betriebliche Arbeitsschützer kann der Einsatz von Robotersystemen ein großer Gewinn für Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz sein, denn Roboter sind in der Lage,

  • Mitarbeiter von gefährlichen oder körperlich anstrengenden Tätigkeiten zu entlasten, z.B. wenn schwere Bauteile zeit- und passgenau angehoben werden,
  • monotone und ermüdende Aufgaben mit ständig wiederholten Bewegungsabläufen zu übernehmen,
  • an ergonomisch ungünstigen Arbeitsplätzen Aufgaben zu leisten, die für den Menschen eine ergonomisch ungünstige Zwangshaltung (Überkopf-Arbeiten, Arbeiten im Knien oder in der Hocke) bedeuten würden.

Gerade auch vor dem Hintergrund der demographischen Entwicklung mit älter werdenden Belegschaften kann der Robotereinsatz daher ein Schritt sein auf dem Weg zu gesundheitsförderlichen Arbeitsbedingungen. Auf der anderen Seite sind mögliche psychische Fehlbelastungen der Mitarbeiter im Auge zu behalten. z.B. wenn in einem Betrieb die Angst umgeht, durch einen Roboter ersetzt zu werden. Die positive Vision vielen Experten geht jedoch davon aus, dass Roboter den Menschen nicht überflüssig machen, sondern ihn unterstützen.

Risikobewertung von kollaborativer Robotik

Roboter, auch kollaborierende Systeme oder MRK-Anlagen, fallen unter den Geltungsbereich der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG. s. Abschnitt 1.1.2. Bisweilen wurden Industrieroboter als „unvollständige Maschinen“ betrachtet, für die dann keine CE-Kennzeichnung, sondern lediglich eine Einbauerklärung notwendig wäre. Dies bezieht sich jedoch auf den Fall, dass ein Antriebssystem eines Roboters zunächst ohne eine bestimmte Anwendung konstruiert wird. Ein komplettes Robotersystem inklusive dem sogenannten Endeffektor (wie Greifer oder Werkzeug) ist jedoch als vollständige Maschine anzusehen.

Der Leitfaden für die Anwendung der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG formuliert es wie folgt: „In der Praxis sind Industrieroboter nur dann als vollständige Maschinen im Sinne der Maschinenrichtlinie anzusehen, wenn sie als „unabhängige und unabhängig funktionierende Roboter“ so mit einem Endeffektor und einer Steuerung ausgestattet sind, dass sie eine bestimmte Anwendung eigenständig erfüllen können.“

Eine vollständige Roboteranwendung, die in der EU in Verkehr gebracht und installiert werden soll, muss die allgemeinen Grundsätze und grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen der Maschinenrichtlinie erfüllen, die für ihren sicheren Betrieb notwendig sind. Das bedeutet auch, dass für den Roboter- oder Anlagenhersteller – bzw. den Integrator, der die Roboteranlage vor Ort installiert und einrichtet, – von der Risikobeurteilung  und der Konformitätserklärung bis zur CE-Kennzeichnung die gleichen Pflichten gelten wie für jede andere Maschine. Dazu gehören auch eine ordnungsgemäße Technische Dokumentation sowie eine Kennzeichnung mit einem Typenschild, das die Maschinenbezeichnung, Baujahr, Typ oder Seriennummer enthalten muss.

Schutzanforderungen für MRK-Applikationen

Die früheren Robotergenerationen galten als potenziell sehr gefährlich und durften nur von geschulten Experten bedient oder programmiert werden. Die heftigen Bewegungen und Impulse der Roboterarme und die Greif- oder Presskräfte ihrer Werkzeuge stellen eine permanente Verletzungsgefahr dar. Die Sicherheitskonzepte der ersten Industrieroboter basierten daher darauf, den Menschen stets auf sicherer Distanz zur gefahrbringenden Roboterbewegung zu halten. In aller Regel wurde dies durch trennende Schutzeinrichtungen umgesetzt.

Die neuen Modelle der Zusammenarbeit unterscheiden unterschiedliche Stufen der Mensch-Roboter-Kollaboration:

  • Koexistenz, wenn Mensch und Maschine nicht den gleichen Arbeitsraum teilen.
  • Sequentielle Kooperation, wenn Mensch und Maschine nicht zeitgleich am gleichen Ort arbeiten.
  • Parallele Kooperation, wenn Mensch und Maschine nebeneinander arbeiten.
  • (echte) Kollaboration, wenn Mensch und Maschine Hand in Hand arbeiten.

Die Sicherheitsanforderungen steigen von Stufe zu Stufe, da Mensch und Roboter sich immer näher kommen und nicht mehr zeitlich oder räumlich getrennt arbeiten, sondern immer direkter miteinander agieren.

Im Rahmen der Risikobeurteilung einer MRK-Anwendung gilt es,

  • die geltenden harmonisierten Normen und Vorschriften zu ermitteln,
  • alle potenziellen Verletzungsgefahren zu berücksichtigen, z.B. durch Stoß, Einzug, Quetschen, Scheren, Stechen, Schneiden usw,
  • sämtliche Betriebsarten zu betrachten, auch Störungen, Stromausfall, Not-Aus,
  • die Zuverlässigkeit bzw. Ausfallwahrscheinlichkeit der sicherheitstechnisch relevanten Komponenten einzubeziehen,
  • alle Gefährdungen innerhalb jeder Lebensphase der Maschine zu ermitteln,
  • die Grenzen der Maschine festzulegen,
  • neben der bestimmungsgemäßen Verwendung auch „vorhersehbare Fehlanwendungen“ durch Mitarbeiter zu berücksichtigen,
  • den Blick nicht nur auf die einzelne Maschine legen, sondern die gesamte MRK-Anlage mit allen Arbeitsabläufen und allen beteiligten Robotern, Greifern, Spannvorrichtungen usw. sowie allen Bewegungen der Mitarbeiter in ihrer Gesamtheit zu betrachten,
  • die eigentliche Risikoanalyse und Risikobewertung vorzunehmen.

Das Abschätzen der Risiken kann nach unterschiedlichen Verfahren erfolgen, z.B. anhand von Risikographen und Performance Leveln gemäß DIN EN ISO 13849. Bei der Risikominderung steht die inhärent sichere Konstruktion an erster Stelle, dann folgen technische Schutzmaßnahmen und zuletzt das Informieren der späteren Benutzer.

Schutzkonzepte für die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK)

Gemäß den relevanten Normen DIN EN ISO 10218 und DIN ISO/TS 15066 (s.u.) kommen je nach Art der Mensch-Roboter-Kollaboration grundsätzlich vier Schutzmethoden oder Schutzprinzipien in Betracht:

  • Beim sicherheitsbewerteten überwachten Halt stoppt der Roboter, sobald ein Mensch den gemeinsamen Arbeitsraum betritt, und nimmt seine Bewegung erst dann wieder auf, wenn der Mensch diesen Bereich verlassen hat.
  • Bei der Handführung wird der Roboter von einem Mitarbeiter mit einer entsprechender Ausrüstung aktiv gesteuert und bewegt.
  • Bei der Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung richtet der Roboter seine Geschwindigkeit am Menschen aus und verhindert einen direkten Kontakt zwischen Mensch und Maschine.
  • Bei der Leistungs- und Kraftbegrenzung, in der Fachliteratur auch als PFL für „Power and Force Limiting“ bezeichnet, arbeiten Roboter und Mensch Hand in Hand, aber die Kontaktkräfte bleiben stets unterhalb festgelegter Grenzwerte.

Im letzten Fall ist der Kontakt zwischen Roboter und Mensch nicht nur erlaubt, sondern sogar vorgesehen. Entscheidend ist, dass dabei biomechanische Grenzwerte eingehalten werden. Diese Grenzwerte für den direkten Kontakt zwischen Mensch und Roboter (Drücke an Kontaktflächen, Drehmomente usw.) wurden 2017 in der DIN ISO/TS 15066 (s.u.) festgelegt. Sie stellen ein Maß dar für den zulässigen Schmerz bei einer Kollision zwischen Mensch und Maschine für verschiedene Verletzungskriterien wie Stoßen, Klemmen, Quetschen usw.

Die DIN ISO/TS 15066 nennt vier Prinzipien für den Schutz des Menschen in MRK-Systemen: Sicherer Halt, Handführung, Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung sowie Leistungs- und Kraftbegrenzung.

Vier Ansätze für eine sichere Mensch-Roboter-Kollaboration

Insgesamt ist die Normung von MRK-Applikationen noch im Fluss und viele Bestimmungen bleiben noch etwas diffus. Auch muss eine allein auf messtechnischen Verfahren basierende Risikobewertung an Grenzen stoßen, wenn Bewegungsabläufe nicht fest vorgegeben sind, sondern vom Roboter autonom geplant werden oder wenn die Arbeitsumgebung sich häufig verändert. Gleichwohl hat sich in den letzten Jahren viel getan, um die Sicherheitskonzepte für Roboteranwendungen der rasanten technologischen Entwicklung nachzuführen. Unter dem Begriff „Computer Aided Safety“ entwickeln Forscher und Ingenieure neue Methoden und Werkzeuge für die Planung sicherer MRK-Anwendungen.

Aktive Schutzmaßnahmen

Die Anwendung der oben genannten vier Schutzprinzipien soll es ermöglichen, dass Mensch und Roboter auch ohne trennende Schutzeinrichtungen sicher miteinander agieren. Sobald beide Akteure den gleichen sogenannten Kollaborationsraum teilen, müssen die Positionen, die Bewegungen und die Geschwindigkeiten von Mensch und Roboter berührungslos erfasst werden, ob durch Kameras, Ultraschall oder Radar. Wenn Mensch und Maschine sich jeweils autonom bewegen, können gängige Schutzeinrichtungen wie Trittmatten oder Lichtschranken vor ungewollten Kontakte schützen. Derartige Schutzfunktionen werden zudem mehr und mehr in eine robotereigene Sensorik integriert. Die relevanten Parameter wie Kraft, Geschwindigkeit, Druck und Impuls der beweglichen Teile eines Robotersystem werden dann ständig durch in die Oberfläche des Roboters integrierte Sensoren kontrolliert. Eine solche Sensorhaut kann unmittelbar auf Annäherung oder Berührung eines Menschen reagieren.

Immer leistungsfähigere Sensoren, deren Signale mit künstlicher Intelligenz verarbeitet werden, sollen es Robotern künftig ermöglichen, Situationen vorausschauend zu erkennen und „mitzudenken“, z.B. Verzögerungen wie Bremswege einzubeziehen. Der Roboter soll somit nicht nur eine gefahrbringende Bewegung rechtzeitig stoppen, sondern z.B. auch sein Arbeitstempo dem menschlichen Kollegen anpassen oder auf eine Veränderung im Arbeitsablauf eigenständig zu reagieren.

Selbstverständlich müssen Robotersysteme auch über Not-Halt-Funktionen verfügen. Die DIN EN ISO 10218 fordert in Teil 1 zudem abschließbare Betriebsartenwahlschalter oder eine gleichwertige Lösung.

Passive Schutzmaßnahmen

Dazu kommt, dass sich auch die Gestaltung der Roboter weiterentwickelt hat, insbesondere deren Oberflächen. Die Formen sind inzwischen abgerundeter und organischer, schmerz- und verletzungsanfällige scharfe Kanten oder Spitzen werden vermieden. Die Verletzungsgefahr wird zudem durch weiche Materialien oder Überzüge und Polsterungen aus nachgiebigen Werkstoffen wie Gummi oder Schaumstoffe an den dem Menschen zugewandten Elementen gesenkt. Bei in der Arbeit mit Demenzkranken eingesetzten Pflegerobotern geht diese Gestaltungsfreiheit so weit, dass die Roboter Tieren wie etwa Robben nachempfunden sind und aufgrund ihrer weichen und fellartigen Oberflächen visuell und haptisch kaum von einem Plüschtier zu unterscheiden sind.

Durch diesen aktiven und passiven Schutz kann auf früher übliche trennende Schutzeinrichtungen wie Verkleidungen, Schutzgitter oder Einkapselungen verzichtet werden. Das erlaubt nicht nur ein deutlich flexibleres Arbeiten, sondern mindert auch den Flächenbedarf von Produktionsanlagen. Auch entfällt das von betrieblichen Arbeitsschützern gefürchtete Problem der Manipulation von Schutzeinrichtungen. Denn wo es keine trennende Schutzeinrichtung mehr bedarf, entfällt für die Mitarbeiter auch der Anlass, diese Schutzeinrichtung zu demontieren oder auf andere Weise unwirksam zu machen und die Unfallgefahr.

Relevante Normen

Die Normung für Roboteranwendungen ist noch im Fluss, einige wichtige Standards wurden bereits veröffentlicht:

Die DIN EN ISO 10218 „Industrieroboter – Sicherheitsanforderungen“ nennt grundlegende Anforderungen an Robotersysteme und beschreibt die Möglichkeiten einer sicheren Kollaboration zwischen Mensch und Roboter. Der Teil 1 „Roboter“ berücksichtigt in der Neufassung von 2016 erstmals auch die Eintrittswahrscheinlichkeit eines Gefährdungsereignisses. Teil 2 „Robotersystem und Integration“ befasst sich mit der Integration von Industrierobotersystemen.

Für die harmonisierten europäischen Normen EN ISO 10218-1 und EN ISO 10218-2 gilt die Vermutungswirkung. Werden die in diesen Normen beschriebenen Anforderungen eingehalten, kann der Hersteller davon ausgehen, dass er die Maschinenrichtlinie erfüllt. Weicht der Hersteller von den hier beschriebenen Anforderungen ab, muss er nachweisen, auf welche Weise und mit welchen sicherheitstechnischen Ansätzen er ein mindestens gleichwertiges Sicherheitsniveau erreicht.

Weitergehende Anforderungen zum Stand der Technik sind in der DIN ISO/TS 15066 „Roboter und Robotikgeräte – Kollaborierende Roboter“ zu finden. Diese Spezifikation regelt die biomechanischen Grenzwerte für 29 verschiedene Körperstellen. Diese Standards für die biomechanische Beanspruchung bzw. Verletzungsgrenze wurden aufgrund aufwändiger Belastungsversuche mit freiwilligen Probanden festgelegt.

Darüber hinaus definiert die DIN ISO/TS 15066 auch ergonomische Anforderungen an den Kollaborationsraum. Dieser darf weder die Bewegung des Menschen einschränken noch dürfen dessen Wahrnehmung und Aufmerksamkeit durch die Arbeitsumgebung oder den kollaborierenden Roboter eingeschränkt oder gestört werden.

Einige der grundlegenden Normen für die Sicherheit von Maschinen bieten Ansatzpunkte, die auch auf Roboteranwendungen angewendet werden können. Dazu gehören etwa die für Risikobeurteilung relevante DIN EN ISO 12100 oder die DIN EN ISO 13857, welche sich mit Sicherheitsabständen zu Armen und Beinen befasst.

Ebenfalls relevant für die Planung und Konstruktion von Roboteranlagen ist die DIN EN ISO 13849 „Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen“. Sie nennt in Teil 1 grundsätzliche Anforderungen an die Sicherheit von Steuerungen. Als entscheidende Kenngröße für die Zuverlässigkeit von sicherheitsbezogenen Funktionen ist der Performance-Level (PL) genannt.

Daneben wurden einige Normen für spezielle Roboteranwendungen entwickelt, wie etwa die DIN EN 80601 für durch Roboter unterstützte Chirurgiegeräte oder die DIN EN 50636 für batteriebetriebene Roboterrasenmäher. Die schon etwas ältere DIN EN 29946 (ISO 9946) „Industrieroboter: Darstellung charakteristischer Eigenschaften” wurde inzwischen zurückgezogen.

Pflichten des Betreibers einer Roboteranlage

Aus Sicht des späteren Betreibers einer Roboteranlage gelten die gleichen Anforderungen wie an andere Arbeitsmittel, Maschinen und Anlagen. Er muss als Arbeitgeber und Unternehmer die Anforderungen aus dem ArbSchG, der BetrSichV und den Technischen Regelwerken beachten. Zu den damit verbundenen Pflichten gehören in erster Linie:

  • Gefährdungsbeurteilungen für das Arbeitsmittel Roboter durchführen (zusätzlich zur Risikobewertung des Herstellers)
  • darauf basierende Schutzmaßnahmen auf dem Stand der Technik und gemäß der TOP-Rangfolge (technische vor organisatorischen wie personenbezogenen Maßnahmen) festlegen, z.B. ob am Roboterarbeitsplatz eine Schutzbrille getragen werden muss
  • Betriebsanweisungen erstellen und aushängen
  • Unterweisungen für sämtliche betroffenen Mitarbeiter sicherstellen
  • regelmäßige und fachkundige Prüfungen des Robotersystems organisieren. Geprüft werden muss z.B., inwiefern sich – etwa durch Versschleiß von Gelenken – die biomechanischen Belastungswerte geändert haben oder ob Überzüge abgenutzt wurden.
Die Risikobeurteilung des Herstellers und die Gefährdungsbeurteilung des Betreibers bilden die Basis der Sicherheitskonzepte von Robotersystemen.

Risikobeurteilung und Gefährdungsbeurteilung als Grundlage für den sicheren Robotereinsatz

Achtung: Dann muss der Betreiber Herstellerpflichten übernehmen!

Bei Robotern besonders brisant ist der Aspekt, dass der Betreiber eines neu installierten Robotersystems sehr schnell und oft unvorbereitet im juristischen Sinne zum Hersteller werden kann. Dies ist dann der Fall, wenn der Roboter als zunächst unvollständige Maschine erst am Einsatzort vom Betreiber so mit Werkzeugen, Greifern o. ä. ausgerüstet wird, dass er als vollständige Maschine gilt. Denn Antrieb, Roboterarm, Werkzeug oder Greifer allein sind bestenfalls als „Gesamtheit, die fast eine Maschine bildet“ – so definiert die Maschinenrichtlinie die unvollständige Maschine – zu betrachten, da jede dieser Komponenten für sich allein noch keine bestimmte Aufgabe oder Funktion übernehmen kann. Erst nach dem Zusammenbau zu einer funktionsfähigen Einheit wird daraus eine vollständige Maschine im Sinne der Richtlinie 2006/42/EG.

Wird diese Vervollständigung erst vom Betreiber der Roboteranlage vorgenommen, dann kommen auf ihn sämtliche Herstellerpflichten zu. Das Roboter-Gesamtsystem (Antrieb plus Applikation) muss nun das gesamte Konformitätsverfahren durchlaufen. Das bedeutet, dass das betroffene Unternehmen für die Risikobeurteilung, die Konformitätserklärung und die CE-Kennzeichnung zuständig wird.

In ähnlicher Weise kann der Betreiber auch durch das spätere Umrüsten eines bereits gebrauchten Robotersystems zum Hersteller werden. Entscheidendes Kriterium ist, inwiefern die veränderten Funktionen bzw. neu hinzugekommenen Applikationen als „Wesentliche Veränderung“ zu werten sind. Dies ist jeweils von Fall zu Fall zu unterscheiden, indem potenzielle neue Gefährdungen oder erhöhte Risiken für Personen im Arbeitsbereich des Roboters sorgfältig betrachtet werden. Ein Interpretationspapier des Bundesministerium für Arbeit und Soziales (BMAS) soll bei diesem Prozess unterstützen. Gemäß diesem Dokument wird anhand von drei Fällen unterschieden, ob eine Veränderung als wesentlich zu bewerten ist und inwiefern der Betreiber neue Schutzmaßnahmen umsetzen und/oder eine neue Risikobeurteilung vornehmen muss. Eine wesentlich veränderte Maschine muss in jedem Fall den grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen gemäß Anhang I der Maschinenrichtlinie entsprechen. Dies muss der Betreiber – als neuer Hersteller – durch ein Konformitätsbewertungsverfahren sicherstellen.

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