Leitfaden zur Sicherheit beim Roboterschweißen: ISO 10218 & IEC 62046 (2026)

Zuletzt aktualisiert: Mai 10, 2026

Die Sicherheitsverfahren für Roboterschweißen im Jahr 2026 basieren auf vier Säulen: internationalen Normen (ISO 10218-1/2:2025, ISO/TS 15066, IEC 62046:2018), regionalen Vorschriften (CE-Maschinenverordnung 2023/1230 in der EU, OSHA und ANSI RIA R15.06 in den USA, GB 11291.1 in China), Zellgestaltungsmaßnahmen (feste Schutzeinrichtungen, Lichtvorhänge, Flächenscanner, Zweihandbedienung) und Prozesssteuerungen (sicherheitsgeprüfte SPS, Not-Aus-Architektur, Überwachung der sicheren Schweißgeschwindigkeit). Laut dem Bericht „World Robotics 2025“ der International Federation of Robotics (IFR) entfallen weltweit rund 35 % aller Industrieroboterinstallationen auf das Schweißen. Angesichts von jährlich über 500,000 ausgelieferten neuen Robotereinheiten sind die Kosten einer nicht konformen Zelle (Verletzungen, Ausfallzeiten, Marktverluste) nicht theoretisch. Dieser Leitfaden erläutert jede Ebene mit den geltenden Standards, den erforderlichen Komponenten und den Schritten zur Einhaltung der Vorschriften.

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Was ist Sicherheit beim Roboterschweißen?

Die Sicherheit beim Roboterschweißen umfasst ein strukturiertes System aus technischen Kontrollmaßnahmen, Normenkonformitätsmaßnahmen und Betriebsabläufen, das Verletzungen, Sachschäden und Verstöße gegen gesetzliche Vorschriften in automatisierten Schweißzellen verhindert. Sie deckt vier spezifische Gefahrenkategorien ab, die für die Schweißumgebung charakteristisch sind: mechanische Gefahren durch Roboterbewegungen (Quetschstellen, Quetschungen, Stöße), Lichtbogengefahren (UV-Strahlung, Infrarotstrahlung, Lichtbogenüberschlag), chemische Gefahren (Schweißrauch, Schutzgasverdrängung, Ozon) sowie thermische und Brandgefahren (Schweißspritzer, heiße Werkstücke, brennbare Oberflächen).

Die Disziplin stützt sich auf zwei parallele Regelwerke: roboterspezifische Sicherheitsstandards (ISO 10218-Reihe, ANSI RIA R15.06, IEC 62046) und Normen für die Schweißumgebung (NFPA 51B für Brandschutz, AWS Z49.1 für Schweißsicherheit, NIOSH-Grenzwerte für Schweißrauche). Eine konforme Roboterschweißzelle erfüllt beide Regelwerke gleichzeitig, da die Roboternorm allein weder Lichtbogen- noch Schweißrauchgefahren abdeckt und die Norm für die Schweißumgebung allein weder die Roboterbewegung noch die Schutzvorrichtungen regelt.

In der Praxis wird die Einhaltung von Vorschriften nicht zu einem einzigen Zeitpunkt erreicht. Eine Zelle, die bei der Inbetriebnahme alle geltenden Normen erfüllt, kann die Konformität verlieren, wenn das Roboterprogramm zur Geschwindigkeitssteigerung geändert, ein Sicherheitsscanner versetzt oder neue Werkzeuge den Arbeitsbereich des Roboters verändern. Kontinuierliche Überwachung und ein definiertes Änderungsmanagementverfahren gehören daher nicht nur bei der Installation, sondern auch im laufenden Betrieb zur „Sicherheit beim robotergestützten Schweißen“.

Eine umfassendere Einführung in die Konstruktion von Roboterschweißzellen finden Sie unter: Checkliste zum Aufbau eines Layouts für eine Roboterschweißzelle (2026) und der Vollständiger Leitfaden zum Roboterschweißen (2026).

Der 4-lagige Sicherheitsstapel für das Roboterschweißen

Anstatt die Sicherheit beim Roboterschweißen als einfache Checkliste zu behandeln, strukturieren erfahrene Systemintegratoren die Einhaltung der Vorschriften in vier voneinander abhängige Ebenen. Jede Ebene legt die Randbedingungen für die darunterliegende Ebene fest.

• Schicht 1, Internationale Standards: ISO 10218-1:2025, ISO 10218-2:2025, ISO/TS 15066, IEC 62046:2018. Diese Normen legen die grundlegenden Sicherheitsanforderungen für Roboter, Systeme, kollaboratives Arbeiten und Anwesenheitserkennungsgeräte fest.
• Ebene 2, Regionale Vorschriften: CE-Maschinenverordnung 2023/1230 (EU), OSHA 29 CFR Subpart O + ANSI RIA R15.06 (USA), GB 11291.1-2011 (China). Diese Vorschriften regeln die Marktzugangsbedingungen und Durchsetzungsmechanismen.
• Schicht 3, Sicherheitskontrollen im Zelldesign: Physische und elektrosensitive Hardware, die Schutzzonen um den Roboter herum erzeugt (feste Schutzvorrichtungen, Lichtvorhänge, Flächenscanner, Zweihandbedienung, Sicherheitsmatten und Türverriegelungen).
• Schicht 4, Prozesssicherheitskontrollen: Im Steuerungssystem implementierte Software- und elektronische Sicherheitsfunktionen (sicherheitsbewertete SPS, Not-Aus-Schaltungskategorien, Überwachung der sicheren Drehzahl, Sicherheitszonenfunktionen und manuelle Führungsmodi).

Fehler auf Ebene 1 oder 2 führen zu rechtlichen und marktbezogenen Haftungsansprüchen. Fehler auf Ebene 3 oder 4 bergen ein unmittelbares Verletzungsrisiko. Ein wirksames Sicherheitsprogramm muss alle vier Ebenen berücksichtigen; eine isolierte Betrachtung führt zu Lücken. Die folgenden Abschnitte beschreiben jede Ebene detailliert.

Ebene 1: Internationale Normen für die Sicherheit beim Roboterschweißen

ISO 10218-1:2025, Robotereigene Sicherheitsfunktionen

ISO 10218-1 regelt die Anforderungen an Roboterhersteller. Die Revision 2025 (ISO 10218-1:2025, herausgegeben von der Internationalen Organisation für Normung) legt Anforderungen an die mechanische Konstruktion des Roboterarms, die Architektur des Steuerungssystems, die Stoppfunktionen (Stoppkategorien 0, 1 und 2), die Geschwindigkeits- und Kraftüberwachung sowie die mit dem Roboter gelieferte Dokumentation fest. Für Schweißanwendungen sind insbesondere folgende Anforderungen relevant: die Fähigkeit des Roboters, innerhalb eines definierten Stoppwegs einen Stopp der Kategorie 0 (Stromausfall) durchzuführen, die Verfügbarkeit eines überwachten Geschwindigkeitsausgangs für die sichere Kommunikation mit der Zellen-SPS sowie die Bereitstellung einer sicheren E/A-Schnittstelle für externe Schutzeinrichtungen.

Roboterhersteller (darunter etablierte Anbieter wie FANUC, KUKA, Yaskawa und ESTUN sowie zertifizierte neuere Anbieter wie EVST, dessen Schweißroboterlinien CE-, SGS- und TÜV-Zertifizierungen besitzen) müssen ihre Produkte in den meisten regulierten Ländern vor der Markteinführung nach ISO 10218-1 zertifizieren lassen. Die Aktualisierung von 2025 führte strengere Anforderungen an kollaborative Funktionen ein und orientiert sich eng an ISO/TS 15066:2025.

ISO.org: Normenreihe ISO 10218

ISO 10218-2:2025, Sicherheit von Robotersystemen und -integrationen

ISO 10218-2 regelt die Anforderungen von Systemintegratoren und Endanwendern. Sie legt fest, wie ein Robotersystem (Roboter plus Werkzeug, Schutzeinrichtungen, Positionierer und Steuerungssoftware) als komplette Zelle konzipiert, installiert und in Betrieb genommen werden muss. Die Revision von 2025 übernahm den Großteil der Anforderungen der ISO/TS 15066 an kollaboratives Arbeiten und machte ISO 10218-2:2025 damit zur primären Referenz für jede Schweißzelle, die Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung, Leistungs- und Kraftbegrenzung oder manuelle Führungsmodi nutzt. Zu den Anforderungen gehören: eine dokumentierte Risikobewertung gemäß ISO 12100, die Auslegung sicherheitsrelevanter Teile des Steuerungssystems mindestens nach Performance Level d (ISO 13849-1) oder SIL 2 (IEC 62061) sowie die Funktionsprüfung jeder Sicherheitsfunktion vor der Abnahme der Inbetriebnahme.

ISO/TS 15066:2025, Kollaborativer Roboterbetrieb

ISO/TS 15066 ist die technische Spezifikation für den Roboterbetrieb in kollaborativen Arbeitsbereichen, in denen sich Mensch und Roboter gleichzeitig aufhalten. Beim Schweißen betrifft dies vor allem rahmenlose Cobot-Schweißzellen, in denen ein Bediener Teile einlegt, während der Roboter in der Nähe kurze Schweißarbeiten durchführt. Die Spezifikation definiert vier Arten des kollaborativen Betriebs: sicherheitsbewerteter, überwachter Stopp, manuelle Führung, Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung (SSM) sowie Leistungs- und Kraftbegrenzung (PFL). In Schweißzellen ist SSM der am häufigsten angewandte Modus: Der Roboter verlangsamt sich oder stoppt, sobald der gemessene Abstand des Bedieners einen definierten Schwellenwert unterschreitet. Dieser Schwellenwert wird aus der Robotergeschwindigkeit, der Bremszeit und einer menschlichen Reaktionszeit berechnet. Siehe auch den entsprechenden Artikel zu [Link einfügen]. explosionsgeschützte Cobots für gefährliche Schweißumgebungen für Anwendungen, bei denen die Schweißatmosphäre selbst zusätzliche Klassifizierungsanforderungen mit sich bringt.

IEC 62046:2018, Anwesenheitserkennungs-Sicherheitseinrichtungen

Die von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) herausgegebene Norm IEC 62046:2018 definiert die Leistungsanforderungen an elektroempfindliche Schutzeinrichtungen (ESPE), die als Sicherheitsvorrichtungen an Maschinen, einschließlich Roboterschweißzellen, eingesetzt werden. Lichtvorhänge, Flächenscanner und Sicherheitslaserscanner, die im Bereich der Roboterzellen eingesetzt werden, müssen der IEC 62046:2018 entsprechen, um als sicherheitszertifizierte Geräte zu gelten. Die Norm legt Ansprechzeit, Detektionsfähigkeit (minimale Objektempfindlichkeit), Umweltbeständigkeit und Anforderungen an die Selbstüberwachung fest. In einer Schweißzelle ist dies besonders relevant, da Schweißspritzer, Rauch und Schweißgase optische Sensoren beeinträchtigen können. IEC-62046-konforme Geräte müssen ihre Detektionsfunktion auch bei den für die Schweißumgebung typischen Verschmutzungsgraden aufrechterhalten.

IEC 62046:2018 Normreferenz: Offizieller IEC-Katalog.

Ebene 2: Regionale Vorschriften zur Sicherheit beim Roboterschweißen

CE-Kennzeichnung und EU-Maschinenverordnung 2023/1230

In der Europäischen Union fallen Roboterschweißzellen unter die Maschinenverordnung 2023/1230/EU, die die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG ersetzt und ab dem 20. Januar 2027 für Neuinstallationen verpflichtend ist. Als Verordnung (und nicht als Richtlinie) gilt sie einheitlich in allen EU-Mitgliedstaaten ohne nationale Umsetzung. Anforderungen an eine CE-gekennzeichnete Roboterschweißzelle umfassen: eine Risikobewertung nach ISO 12100, die Konformität mit den harmonisierten Normen EN ISO 10218-1/2 und EN IEC 62046, eine vollständige technische Dokumentation sowie eine unterzeichnete EU-Konformitätserklärung. Die Verordnung von 2023 ergänzt die Anforderungen um Cybersicherheitsanforderungen für vernetzte Maschinen und erweiterte Anforderungen an KI-basierte Maschinensteuerungssysteme. Beides ist relevant für moderne Schweißzellen mit bildgestützter Nahtverfolgung oder KI-gestützter Qualitätsüberwachung.

OSHA und ANSI/RIA R15.06 in den Vereinigten Staaten

In den Vereinigten Staaten wird die Sicherheit beim Roboterschweißen durch OSHA 29 CFR Part 1910 Subpart O (Maschinen und Maschinenschutz) und, für roboterspezifische Anforderungen, durch ANSI/RIA R15.06-2012, den amerikanischen nationalen Standard für Industrieroboter und Robotersysteme – Sicherheitsanforderungen, geregelt. ANSI/RIA R15.06 ist ein Konsensstandard, der von der Robotic Industries Association (RIA) entwickelt wurde und in der US-amerikanischen Fertigungsindustrie weithin als technische Referenz für die Konstruktion von Roboterzellen gilt. Obwohl ANSI-Standards formal freiwillig sind, führt die OSHA-Vollzugsbehörde die Nichteinhaltung von ANSI R15.06 regelmäßig als Beweis für eine anerkannte Gefährdung gemäß der allgemeinen Sorgfaltspflicht (Abschnitt 5(a)(1)) an. Für Schweißzellen gilt neben R15.06 die AWS Z49.1 (Sicherheit beim Schweißen, Schneiden und verwandten Verfahren) hinsichtlich der lichtbogenspezifischen Gefahren.

OSHA.gov: Sicherheitsstandards für Roboter und Maschinen | ANSI/RIA R15.06 offizielle Normreferenz.

GB 11291.1-2011 in China

In China wird die Sicherheit von Industrierobotern durch GB 11291.1-2011 (Roboter und Robotergeräte, Sicherheitsanforderungen für Industrieroboter, Teil 1: Roboter) und GB 11291.2-2013 (Teil 2: Robotersysteme und Integration) geregelt. Diese Normen sind direkte chinesische Adaptionen von ISO 10218-1 und ISO 10218-2. Chinesische Roboterhersteller und Systemintegratoren, die Schweißsysteme in China anbieten, müssen diese GB-Standards einhalten. Exportorientierte Anbieter streben zusätzlich CE- und TÜV-Zertifizierungen an, um parallel den europäischen und globalen Markt zu bedienen.

Schicht 3: Sicherheitsvorkehrungen für die Zellenkonstruktion von Schweißrobotern

Die Steuerungselemente der Schweißzelle umfassen die physikalischen und elektrooptischen Hardwarekomponenten, die die Sicherheitsgrenze zwischen Roboterbewegung und menschlichem Zugang festlegen. Jeder Gerätetyp ist einer definierten Leistungskategorie (gemäß ISO 13849-1) und einem spezifischen Anwendungsbereich innerhalb einer Schweißzelle zugeordnet.

Feste Schutzeinrichtungen (Schutzeinrichtungen der Kategorie 4)

Feste Schutzvorrichtungen (Stahlgitterwände, geschweißte Rahmen oder geschlossene Blechgehäuse) bieten den höchsten mechanischen Schutz und benötigen keine elektronische Funktionalität, um ihre Sicherheitsfunktion aufrechtzuerhalten. Für konventionelle industrielle Schweißzellen mit Hochgeschwindigkeits-Schwerlastrobotern (Nutzlastbereich 6 kg bis 200 kg) ist eine feste Umzäunung Standard. Die Schutzvorrichtungen müssen so konstruiert sein, dass keine Öffnung den Zugang von Händen oder Fingern zum Gefahrenbereich gemäß den Sicherheitsabstandstabellen der EN ISO 13857:2019 ermöglicht. Feste Schutzvorrichtungen lassen sich nur mit Werkzeug entfernen und können nicht ohne Abschaltung der Zelle geöffnet werden. In Schweißzellen dienen die Schutzvorrichtungen außerdem als Spritzschutz und UV-Schutz.

Lichtvorhang (IEC 61496-1 / IEC 62046)

Lichtvorhänge (optoelektronische Sicherheitseinrichtungen, OESPE) sind die Standard-Zutrittskontrolleinrichtung am Haupteingang der Zelle. Sie erzeugen eine Matrix aus Infrarotstrahlen; jede Unterbrechung löst einen Sicherheitsstopp aus. Die Norm IEC 61496-1 regelt die Lichtvorhänge selbst; IEC 62046:2018 regelt ihre Anwendung als Sicherheitseinrichtung in Roboterzellen. Lichtvorhänge werden nach Typ klassifiziert: Typ 2 (selbsttestend, geeignet für Anwendungen mit geringerem Risiko) und Typ 4 (höchste Leistungskategorie, erforderlich für den direkten Sicherheitsbetrieb in einer industriellen Roboterzelle). In einer Schweißzelle sind Lichtvorhänge vom Typ 4 am Bedienerzugang standardmäßig installiert. Wichtige Installationsanforderungen sind: ein korrekter Sicherheitsabstand, berechnet aus der Roboterstoppzeit und der Reaktionszeit des Lichtvorhangs, eine ausreichende Montagehöhe, um ein Unterfahren zu verhindern, und ein Schutz vor Fehlauslösungen durch Schweißspritzer (typischerweise durch Anbringen des Lichtvorhangs hinter einer Spritzschutzwand oder durch Verwendung einer Abschirmfunktion an den unteren Strahlen).

Einen detaillierten Vergleich der Anwendungen von Lichtvorhängen und Flächenscannern finden Sie unter Leitfaden zu Sicherheitsstandards für Industrieroboter.

Flächenscanner (Sicherheitslaserscanner)

Sicherheitslaserscanner projizieren eine horizontale oder vertikale Laserebene und kartieren ein Schutzfeld in Echtzeit. Sie sind die bevorzugte Schutzvorrichtung für rahmenlose Cobot-Schweißzellen und Hybridzellen, in denen der Anfahrtsweg des Bedieners nicht an ein einzelnes Tor gebunden ist. Ein Scanner kann mehrere konzentrische Zonen definieren: eine Warnzone (verlangsamt den Roboter auf eine sichere Geschwindigkeit) und eine Stoppzone (stoppt die Roboterbewegung). Diese abgestufte Reaktion unterstützt die Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung gemäß ISO/TS 15066. Der Scanner muss der Norm IEC 62046:2018 entsprechen, und seine PFHD (Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Hardwareausfalls pro Stunde) muss zur Berechnung des Sicherheitsintegritäts- oder Leistungsniveaus der Zelle beitragen. Für Schweißanwendungen sind neben der Einhaltung der Sicherheitsstandards die Schutzart des Gehäuses (mindestens IP65) und die Beständigkeit gegen Schweißraucheinwirkung Auswahlkriterien.

Zweihandbedienung, Sicherheitsmatte und Türverriegelung

Zweihand-Bedienelemente (gemäß ISO 13851) werden in manuellen Schweißprozessen und Hybridzellen eingesetzt, in denen ein Mensch eine Roboterbewegungssequenz initiiert. Sie erfordern die gleichzeitige Betätigung beider Hände und verhindern so den Einhandbetrieb in der Zelle. Sicherheitsmatten (druckempfindliche Bodenschalter) erkennen die Anwesenheit des Bedieners durch Bodenkontakt und werden in Zellen verwendet, in denen eine Überwachung von oben oder am Rand nicht praktikabel ist. Türverriegelungen (codierte magnetische Sicherheitsschalter oder elektromagnetisch verriegelte Verriegelungen gemäß ISO 14119) stellen sicher, dass sich die Zellenzugangstüren nicht öffnen lassen, während der Roboter in Bewegung ist. Für eine Schweißzelle müssen die Verriegelungsschalter gemäß ISO 13849-1 der Kategorie 3 oder 4 entsprechen, um der Kategorie des Not-Aus-Schaltkreises des Roboters zu entsprechen.

Ebene 4: Prozesssicherheitssteuerung (SPS, Not-Aus- und Sicherheitsdrehzahlfunktionen)

Die Prozesssicherheitssteuerung ist im Steuerungssystem implementiert und regelt das Verhalten des Roboters im Falle eines Sicherheitsereignisses. Im Gegensatz zu physischen Schutzeinrichtungen basieren diese Steuerungen auf Software und Elektronik; ihr Design muss formal verifiziert werden, um das erforderliche Sicherheitsniveau nachzuweisen.

Sicherheitsklassifizierte SPS (SIL 2-3 / Leistungsniveau de)

Eine sicherheitszertifizierte speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) steuert die Sicherheitsfunktionen der Roboterzelle: Sie überwacht die Eingänge von Sicherheitseinrichtungen (Lichtvorhänge, Scanner, Verriegelungen), sendet Stoppbefehle an den Roboter und die Schweißstromquelle und hält den sicheren Zustand aufrecht, bis ein Bediener einen Reset durchführt. ISO 13849-1:2023 definiert die Leistungsstufen (PL a bis e) für Sicherheitsfunktionen; die meisten Sicherheitsfunktionen industrieller Roboterzellen müssen PL d (entsprechend SIL 2 nach IEC 62061) oder PL e (SIL 3) erreichen. In der Praxis integrieren führende Roboterhersteller eine zertifizierte Sicherheitssteuerung in den Roboterschrank; der Systemintegrator ergänzt die Zelle um eine separate Sicherheits-SPS oder ein Sicherheitsrelaismodul zur Steuerung der umfassenderen Zellverriegelungen. Die industriellen Schweißroboter von EVST verfügen über werkseitig integrierte Sicherheitsfunktionsausgänge, die mit Sicherheits-SPS von Drittanbietern kompatibel sind und die von europäischen Systemintegratoren verwendeten, TÜV-zertifizierten Integrationsabläufe unterstützen.

Kategorien der Not-Aus-Schaltung (Kategorie 0, 1 und 2)

Not-Aus-Schaltungen (E-Stop-Schaltungen) von Roboterschweißzellen werden gemäß IEC 60204-1 nach ihrem Stoppverhalten klassifiziert:

• Kategorie 0 (Unkontrollierter Stopp): Die Stromzufuhr zum Antrieb wird sofort unterbrochen. Der Roboter bremst aufgrund der Schwerkraft/Trägheit ab. Diese Methode wird dort eingesetzt, wo der Roboter unabhängig von seiner Position anhalten muss.
• Kategorie 1 (Kontrollierter Stopp): Der Roboter bremst servogesteuert bis zum Stillstand ab, anschließend wird die Stromzufuhr unterbrochen. Er wird eingesetzt, wenn ein unkontrollierter Stopp Folgegefahren verursachen könnte (z. B. das Herabfallen eines schweren Bauteils).
• Kategorie 2 (Kontrollierter Stopp, Stromerhaltung): Der Roboter bremst bis zum Stillstand ab und hält seine Position bei weiterhin zugeführter Antriebsenergie. Er wird in kollaborativen Zellen eingesetzt, in denen der Roboter für die manuelle Wiedereintrittsführung positioniert bleiben muss.

Bei den meisten Roboterschweißzellen löst die Perimeterschutzvorrichtung einen Stopp der Kategorie 1 (kontrollierte Verzögerung vor dem Abschalten) aus, um eine unkontrollierte Brennerbewegung und das Verspritzen von geschmolzenem Metall zu verhindern. Der manuelle Not-Aus-Taster löst typischerweise einen Stopp der Kategorie 0 für maximale Reaktionsgeschwindigkeit aus.

Sicherheitsgeschwindigkeitsüberwachung, Sicherheitszone und manuelle Führung

Moderne, sicherheitszertifizierte Robotersteuerungen bieten neben Hardware-Verriegelungen auch zertifizierte Software-Sicherheitsfunktionen. Die Geschwindigkeitsüberwachung begrenzt die Geschwindigkeit des Werkzeugmittelpunkts (TCP) des Roboters auf einen definierten Maximalwert, sobald sich eine Person im Überwachungsbereich befindet. Dies ermöglicht kollaborative Ladevorgänge ohne vollständiges Abschalten. Sicherheitszonenfunktionen definieren virtuelle 3D-Grenzen im Arbeitsbereich des Roboters. Versucht der TCP, eine Grenze zu überschreiten, löst die Steuerung einen Sicherheitsstopp aus, bevor der Roboter den Rand der Zone erreicht. Im Handführungsmodus kann ein Bediener den Roboterarm manuell über einen Teach-Griff bewegen, während die Sicherheitssteuerung Kraft und Geschwindigkeit überwacht. Dies ermöglicht Programmierung und Einrichtung ohne vollständiges Abschalten. Diese Software-Sicherheitsfunktionen müssen unabhängig zertifiziert sein (typischerweise TÜV oder Bureau Veritas) und während der Inbetriebnahme durch erzwungene Fehlertests gemäß den Anforderungen des Anhangs ISO 10218-2:2025 validiert werden.

Arten von Sicherheitsarchitekturen für Schweißzellen

Die Sicherheitsarchitektur von Roboterschweißzellen ist nicht einheitlich. Vier gängige Konfigurationen weisen jeweils unterschiedliche Normen, Abmessungen und Bedienerabstände auf.

Die umzäunte, traditionelle Schweißzelle dominiert weiterhin in der Automobil- und Stahlbauindustrie mit hohem Durchsatz, wo Zykluszeit und Schweißnahtqualitätstoleranzen keinen Spielraum für zögerliche Stopps aufgrund der Nähe des Bedieners lassen. Umzäunte Cobot-Schweißzellen stellen das am schnellsten wachsende Segment dar, angetrieben durch die zunehmende Verbreitung in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) und den von der American Welding Society (AWS) dokumentierten Schweißermangel. Laut dem AWS Welder Shortage Outlook droht den USA bis 2028 ein Defizit von über 330,000 qualifizierten Schweißern. Cobot-Schweißen mit kollaborativen Sicherheitsarchitekturen schließt diese Lücke direkt. Weitere Informationen zur Architektur von Sicherheitszellen für das Cobot-Schweißen finden Sie unter [Link einfügen]. Leitfaden zum MIG-, WIG- und Laser-Roboterschweißen.

Schweißspezifische Gefahren in Roboterschweißzellen

Gefahren durch Roboterbewegungen sind in ISO 10218 geregelt. Gefahren beim Schweißprozess erfordern eine separate, parallele Behandlung. In der Praxis erfüllt eine Risikobewertung für eine Roboterschweißzelle, die sich ausschließlich auf ISO 10218 bezieht und Lichtbogen- sowie chemische Gefahren außer Acht lässt, nicht die Anforderungen der ISO 12100, alle wesentlichen Gefahren im Zusammenhang mit der Maschine zu identifizieren.

Lichtbogen- und UV-Strahlungsschutz (IP-Schutzart für elektrische Kabel)

Der beim MIG- oder WIG-Schweißen erzeugte Lichtbogen emittiert intensive ultraviolette und infrarote Strahlung. Ungeschützte UV-Strahlung im Abstand des Schweißlichtbogens kann innerhalb von Sekunden zu Lichtbogenaugen (Photokeratitis) führen. Bei Roboterzellen müssen Robotersteuerung, Servoantriebe und die Verkabelung der Sicherheits-SPS für die Lichtbogenumgebung ausgelegt sein: Verkabelung in Schutzrohren, Steckverbinder mit geeigneter Schutzart (typischerweise mindestens IP65 für Komponenten innerhalb der Lichtbogenzone) und UV-undurchlässige Paneele, die alle Sichtlinien des Bedieners zum Lichtbogen abschirmen. Feste Schutzvorrichtungen dienen gleichzeitig als UV-Schutz; gitterlose Cobot-Zellen benötigen UV-undurchlässige Vorhänge oder Schirme an allen offenen Seiten, die dem Bedienerbereich zugewandt sind. AWS Z49.1 und AWS Die Sicherheitsrichtlinien enthalten spezifische Anforderungen an die Schutzstufen (Schutzstufen) für Schweißerschutzschirme.

Gefahren durch Dämpfe und Gase (NIOSH-Expositionsgrenzwerte)

Beim Roboterschweißen entstehen Schweißrauche in Mengen von 0.1 bis 0.8 Gramm pro Minute, abhängig vom Verfahren, Drahttyp und der Stromstärke. Hexavalentes Chrom (Cr(VI)) aus MIG-Schweißen von Edelstahl ist von der IARC als krebserregend der Gruppe 1 eingestuft. Das NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) empfiehlt einen Expositionsgrenzwert (REL) von 1 mg/m³ (8-Stunden-Mittelwert) für Schweißrauche und einen separaten REL von 0.2 µg/m³ für Cr(VI). Roboterzellen müssen mit einem Absaugsystem zur direkten Erfassung der Schweißrauche ausgestattet sein: einer am Schweißbrenner montierten Absaugdüse, einer Abzugshaube oder einem speziellen Absaugroboter. Dieses System muss so dimensioniert sein, dass die Konzentrationen unter dem geltenden NIOSH- oder lokalen Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) bleiben. Der OSHA-Grenzwert für Schweißrauche beträgt 5 mg/m³ (8-Stunden-Mittelwert); viele EU-Mitgliedstaaten wenden den niedrigeren NIOSH-REL an.

Spritzer, thermische Gefahren und Brand (NFPA 51B)

Schweißspritzer bergen in einer Roboterzelle zwei Gefahren: die Sekundärentzündung brennbarer Materialien und die Beschädigung sicherheitskritischer Komponenten wie Kabel, Scanner und Lichtvorhänge. Die Norm NFPA 51B (Standard für Brandschutz beim Schweißen, Schneiden und anderen Heißarbeiten) schreibt einen Mindestabstand von 3 Metern (10 Fuß) zwischen brennbaren Materialien und der Schweißstelle oder die Verwendung feuerbeständiger Barrieren vor. In einer Roboterzelle schützen Spritzschutzwände (Metallblenden zwischen Schweißstelle und Zellenrand) die Sicherheitseinrichtungen vor Spritzern und reduzieren das Risiko einer Sekundärentzündung. Gelangen Spritzer auf die Optik eines Sicherheitsscanners, kann dies zu einem Sicherheitsausfall (Stopp) oder, im schlimmsten Fall bei älteren Geräten ohne Selbstüberwachung, zu einem gefährlichen Ausfall (Durchlassen eines Verschmutzungsfehlers) führen. Scanner gemäß IEC 62046:2018 erfordern eine Selbstüberwachung auf Verschmutzungen, die die Detektionsfähigkeit beeinträchtigen könnten. Die Zellenkonstruktion sollte zudem ein Reinigungsprotokoll für die Scanneroptik als Teil des vorbeugenden Wartungsplans festlegen.

Risikobewertungsmethodik für Roboterschweißzellen

ISO 12100:2010 (Sicherheit von Maschinen – Allgemeine Gestaltungsgrundsätze, Risikobeurteilung und Risikominderung) ist die übergeordnete Methodennorm, die allen roboter- und schweißspezifischen Normen übergeordnet ist. Sie definiert einen dreistufigen iterativen Prozess: Risikobeurteilung (Gefahrenidentifizierung, Risikoeinschätzung, Risikobewertung), Risikominderung (inhärent sichere Konstruktion, Schutzmaßnahmen, Informationen für die Anwendung) und Dokumentation des Restrisikos.

Risikograph und HARA

Für Roboterzellen wird die Risikobewertung typischerweise entweder mithilfe eines Risikodiagramms (qualitativ, gemäß ISO 13849-1 Anhang A) oder einer Gefahrenanalyse- und Risikobewertungsmatrix (HARA-Matrix) durchgeführt, um das erforderliche Leistungsniveau für jede Sicherheitsfunktion zu bestimmen. Variablen im Risikodiagramm sind: Schweregrad der Verletzung (S1/S2), Häufigkeit und Dauer der Exposition (F1/F2) sowie die Möglichkeit, die Gefahr zu vermeiden (P1/P2). Die meisten Gefahren durch Roboterbewegungen in einer Schweißzelle (Quetschung, Verheddern) erreichen die Werte S2/F2/P1, woraus sich ein erforderliches Leistungsniveau (PL_d) für die Sicherheitsfunktion ergibt, die vor dieser Gefahr schützt.

Sicherheitsrelevante Teile von Steuerungssystemen (SRP/CS)

Sobald das erforderliche Leistungsniveau (PL) für jede Sicherheitsfunktion festgelegt ist, muss der Systemintegrator die sicherheitsrelevanten Teile des Steuerungssystems (SRP/CS) so auslegen, dass dieses PL erreicht wird. ISO 13849-1:2023 beschreibt die Architektur und die Berechnungsmethodik für die Komponentenzuverlässigkeit. Eine Sicherheitsfunktion mit PL d erfordert typischerweise eine Zweikanalarchitektur (Kategorie 3 oder Kategorie 4 gemäß ISO 13849-1) mit gegenseitiger Überwachung der Kanäle. Die berechnete Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde (PFHd) muss unter dem Schwellenwert des jeweiligen PL liegen. Für eine komplette Schweißzelle umfasst diese Berechnung die Sicherheits-SPS, den Lichtvorhang bzw. Scanner, die sicherheitsbewertete Stoppfunktion des Roboters sowie die Verriegelungsschalter an allen Zugangstüren.

Basierend auf praktischen Erfahrungen mit der Inbetriebnahme von Mehrroboter-Schweißzellen benötigt allein die Phase der Risikobewertung und der Erstellung der SRP/CS-Dokumentation typischerweise 80 bis 120 Stunden Arbeitszeit eines Sicherheitsingenieurs für eine mittelkomplexe Zweistationen-Schweißzelle, bevor die Validierung auf Hardwareebene beginnt. Systemintegratoren, die diese Phase unterschätzen, sehen sich regelmäßig mit Verzögerungen bei der Inbetriebnahme konfrontiert, wenn die benannte Stelle oder der Kunde im Rahmen eines Audits Lücken in der Dokumentation zur funktionalen Sicherheit feststellt.

Sicherheitsverfahren beim Roboterschweißen: Checkliste zur Einhaltung der Vorschriften (8 Schritte)

Zertifizierte Schweißroboterplattformen und konforme Zellenkonstruktion

Eine konforme Roboterschweißzelle basiert auf einem Roboter, der die in ISO 10218-1 geforderten inhärenten Sicherheitsfunktionen besitzt. Zu den führenden Anbietern mit ISO 10218-1-konformen Plattformen und etablierter europäischer Marktzertifizierung zählen FANUC, KUKA, ABB, Yaskawa und ESTUN. EVST bietet schweißkonfigurierte Industrieroboter und Cobots der XR-Serie mit CE-, SGS- und TÜV-Zertifizierung, die sich in Schweißzellenintegrationen in über 100 Ländern bewährt haben. Für Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen mit brennbaren Beschichtungen oder Oberflächenvorbereitungslösungsmitteln erweitern die explosionsgeschützten Cobots der EVST XR-EX-Serie (IP68, ATEX/IECEx-Doppelzertifizierung) die Sicherheitsarchitektur auf Zone 1 und Zone 2 – eine zusätzliche Anforderung im Vergleich zum Standard-Sicherheitskonzept für Roboterschweißanlagen. Siehe [Link einfügen]. explosionsgeschützter Cobot-Leitfaden für diesen spezifischen Konformitätsweg.

Branchenbeobachtungen zufolge beeinflusst die Wahl der Roboterplattform den Zeitplan für die Sicherheitsvalidierung. Roboter mit werkseitig integrierten Sicherheits-I/Os (überwachte Stoppausgänge, sichere Geschwindigkeitssignale, sichere Zonenausgänge) reduzieren den Entwicklungsaufwand für Systemintegratoren im Vergleich zu Plattformen, die externe Sicherheitsrelaismodule für dieselben Funktionen benötigen. Systemintegratoren berichten, dass Zellen, die auf ISO 10218-1-zertifizierten Plattformen mit werkseitiger Dokumentation der Sicherheitsfunktionen basieren, die Inbetriebnahmevalidierungsphase um 20 bis 30 % verkürzen, verglichen mit Zellen, bei denen die Sicherheitsfunktionen extern implementiert werden. Eine detaillierte Anleitung zur Auswahl und Integration von Schweißzellenkomponenten finden Sie unter [Link einfügen]. Leitfaden für Komponenten und Integration von Roboterschweißzellen.

Häufig gestellte Fragen: Sicherheit beim Roboterschweißen

Zuletzt aktualisiert: Mai 10, 2026

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