Wie man die Leistungs- und Kraftgrenzen nach ISO/TS 15066 (2026) validiert

Durch die EVST-Redaktionsteam • Letzte Aktualisierung: 23. Juli 2026

Überprüfung der Leistungs- und Kraftgrenzen unter ISO / TS 15066 Dies bedeutet die physikalische Messung von transienten und quasistatischen Kontaktkräften und -drücken am Endeffektor und Werkstück bei realer Betriebsgeschwindigkeit und den Vergleich der Messwerte mit den Grenzwerten der biomechanischen Tabellen der Norm. Die Zertifizierung eines kollaborativen Roboters deckt dies nicht ab. Die Messung muss an der fertigen Zelle, nicht am einzelnen Roboterarm, erfolgen.

Dieser Artikel ist eine Messanleitung. Informationen zur Revision 2025 finden Sie in unserem Leitfaden zu den kollaborativen Sicherheitsstandards ISO 10218/TS 15066; für diejenigen, die die Risikobewertung auf Zellenebene durchführen unter ISO-10218 2: 2025Finden Sie auf unserer Leitfaden zur ZellintegrationDieser Fall setzt nach beiden anderen an, nämlich an dem Punkt, an dem eine Risikobewertung ergibt, dass eine Begrenzung von Leistung und Gewalt erforderlich ist und jemand dies beweisen muss.

Warum eine Datenblattnummer keine validierte Nummer ist

Roboterhersteller veröffentlichen Kraft- und Geschwindigkeitswerte für den frei beweglichen Roboterarm. Diese Werte beschreiben den Roboter als Ganzes, nicht die Zelle. Sobald Greifer, Vorrichtung und Werkstück angebracht werden, ändert sich die Kontaktgeometrie grundlegend: Ein stumpfer Greiferfinger, der ein abgerundetes Teil umschließt, verteilt die Kraft über eine große Fläche, während derselbe Greifer, der ein Teil mit scharfer Kante oder einem hervorstehenden Befestigungselement hält, die Kraft auf einen Bruchteil der Kontaktfläche konzentriert. Tatsächlich wird der Druck, nicht die Kraft allein, durch die biomechanischen Grenzen begrenzt.

Gemäß ISO/TS 15066 ist die Leistungs- und Kraftbegrenzung am Kontaktpunkt zwischen Robotersystem und Person definiert. Werkzeug und Werkstück werden dabei als Teil des Robotersystems betrachtet. Eine Zelle kann um einen Roboter herum aufgebaut sein, der an sich vollständig nachgiebig ist, und dennoch die Leistungs- und Kraftbegrenzung nicht erfüllen, sobald das eigentliche Werkzeug angebracht ist. Der Grund dafür ist, dass die Norm den Roboter nie isoliert, sondern immer nur den Kontakt geprüft hat.

Transienter und quasistatischer Kontakt sind zwei unterschiedliche Messgrößen.

ISO/TS 15066 unterteilt Kontakt in zwei Kategorien. Eine Validierung, die nur eine dieser Kategorien prüft, ist unvollständig. Transienter Kontakt beschreibt einen kurzen Aufprall, beispielsweise wenn ein sich bewegender Roboter eine Person trifft, bevor Sicherheitsfunktionen reagieren können. Quasistatischer Kontakt beschreibt das Einklemmen einer Person zwischen Roboter und einer festen Oberfläche. Hierbei baut sich die Kraft auf und hält an, anstatt sprunghaft zu wirken und wieder abzulassen. Die Grenzwerte für die beiden Kategorien unterscheiden sich aufgrund der unterschiedlichen Verletzungsmechanismen. Ein Werkzeug, das den Test auf transienten Aufprall besteht, kann dennoch bei einem Klemmszenario durchfallen, wenn es eine Hand gegen eine Kante einer Vorrichtung einklemmen kann.

In der Praxis muss ein Validierungsplan vor Messbeginn festlegen, wo die verschiedenen Kontaktarten im Zellenlayout auftreten können. Transienter Kontakt wird entlang der An- und Rückfahrbahn des Roboters geprüft. Quasistatischer Kontakt wird an allen Stellen geprüft, an denen Werkzeug, Werkstück oder Vorrichtung einen Spalt zur Hand, zum Arm oder zum Körper einer Person schließen können, da dort die Klemmung erfolgt und diese Stellen einem Ingenieur auf einer Zeichnung selten als erstes auffallen.

Ablesen der Körperregionsgrenzen ohne Zahlenraten

Anhang A der ISO/TS 15066 listet zulässige Werte für transiente und quasistatische Kontaktkräfte und -drücke in verschiedenen definierten Körperregionen auf, vom Schädel und Gesicht bis zu den Unterschenkeln und Füßen. Die zulässigen Werte variieren je nach Körperregion, da die Gewebeempfindlichkeit unterschiedlich ist. Ein Wert, der am Unterarm als akzeptabler Kontakt gilt, kann an einer Fingerspitze oder im Gesicht deutlich über dem Grenzwert liegen. Genau deshalb kann eine einzelne „sichere Geschwindigkeitseinstellung“ die Messung am tatsächlichen Kontaktpunkt, der im Rahmen der Risikobewertung ermittelt wurde, nicht ersetzen.

Die praktische Konsequenz ist, dass der Testbereich so gewählt werden muss, dass er der realen Zelle entspricht und nicht dem am einfachsten zu testenden Bereich. Ist die Hand des Bedieners der wahrscheinlichste Kontaktpunkt beim Beladen des Werkstücks, gelten die Grenzwerte für Hand und Finger. Könnte eine Person beim Vorbeigehen an einer schwingenden Vorrichtung am Oberkörper getroffen werden, gelten stattdessen die Grenzwerte für den Oberkörper, und diese sind nicht identisch. Das Lesen der falschen Tabellenzeile führt zu einer Validierung, die zwar streng erscheint, aber nichts über das tatsächliche Risiko aussagt.

Das Messinstrument: Was ein Kraft- und Druckmessgerät tatsächlich leistet

ISO/TS 15066 beschreibt die Messung mit einem federbelasteten Kontaktkraft- und Druckmessgerät. Dieses wird an der in der Risikobewertung ermittelten Position und Ausrichtung angebracht, während der Roboter die Bewegung ausführt, die den ungünstigsten Kontaktfall an diesem Punkt erzeugt. Das Gerät erfasst die maximale Kraft während des Ereignisses und, in Kombination mit der bekannten Kontaktfläche der Werkzeug- oder Vorrichtungsoberfläche, den Druck an diesem Kontaktpunkt. Beide Werte werden mit dem Grenzwert für den zu prüfenden Körperbereich verglichen und müssen diesen unabhängig voneinander unterschreiten, da ein Kontakt zwar die Kraft übertragen, aber dennoch den Druck überschreiten kann, wenn die Kontaktfläche klein ist.

Inbetriebsetzungsteams verwenden mitunter eine grobe Berechnung anhand der Nennkraft des Roboters anstelle einer physikalischen Messung. Dieser Ansatz vernachlässigt die Werkzeuggeometrie vollständig und führt regelmäßig zu zu optimistischen Ergebnissen, da die Berechnung einen gleichmäßigen Kontakt voraussetzt, der in der Realität bei Greifern oder Vorrichtungen selten gegeben ist. Gemäß der Struktur der ISO/TS 15066 kann eine Berechnung zwar eine Risikobewertung unterstützen, der Konformitätsnachweis der Norm sieht jedoch eine Messung an der fertigen Zelle vor. Benannte Stellen oder Sicherheitsingenieure von Kunden erwarten daher einen Messwert in der Dokumentation.

Eine praktische Messsequenz für das tatsächliche Werkzeug und Werkstück

Die zu prüfende Abfolge beginnt mit der Liste plausibler Kontaktstellen aus der Risikobewertung, nicht mit dem Werkzeug, das an diesem Tag montiert ist. Jede Kontaktstelle wird mit der tatsächlichen Produktionsgeschwindigkeit und Nutzlast des Roboters getestet, wobei das echte End-of-Arm-Werkzeug und ein echtes Serienteil verwendet werden. Denn ein leichteres Testteil verändert die effektive Masse beim Kontakt, und eine geringere Testgeschwindigkeit unterschätzt einen kurzzeitigen Aufprall. Das Messgerät wird am identifizierten Punkt platziert, die Bewegung ausgeführt und die maximalen Kraft- und Druckwerte mit dem Grenzwert für den jeweiligen Körperbereich verglichen, bevor zur nächsten Kontaktstelle übergegangen wird.

Jeder Messpunkt, der einen Fehler aufweist, wird nach einer Änderung – sei es eine weichere Werkzeugoberfläche, eine abgerundete Vorrichtungskante, eine reduzierte Anfahrgeschwindigkeit oder ein neu positionierter Kontaktpunkt – erneut geprüft. Der erneute Test erfolgt mit derselben Methode wie der ursprüngliche Test, um die Ergebnisse vor und nach der Änderung vergleichbar zu machen. Dieser Schritt ist für unser Inbetriebnahmeteam bei einer neuen Messzelle der zeitaufwendigste, da eine auf der Zeichnung scheinbar unbedeutende Vorrichtungsänderung die Kontaktgeometrie häufig so stark verändert, dass ein Messwert von „bestanden“ zu „nicht bestanden“ wechselt. Die einzige Möglichkeit, dies sicher festzustellen, ist eine erneute Messung anstelle von Annahmen.

Wo reale Zellen üblicherweise bei der ersten Messung versagen

Dieselbe Handvoll Konstruktionsfehler treten immer wieder in Zellen auf, die ihren ersten Leistungs- und Kraftbegrenzungstest nicht bestehen. Scharfe Greiferfinger oder freiliegende Schraubenköpfe konzentrieren die Kraft auf eine kleine Kontaktfläche und treiben den Druck über den Grenzwert hinaus, selbst wenn die Gesamtkraft deutlich im zulässigen Bereich liegt. Starre Vorrichtungen ohne Nachgiebigkeit erzeugen einen harten, quasistatischen Klemmpunkt, den eine weichere oder federbelastete Vorrichtung vermieden hätte. Eine auf Durchsatz statt auf den ungünstigsten Kontaktfall ausgelegte Anfahrgeschwindigkeit treibt die kurzzeitige Kraft genau in dem Moment über den Grenzwert, in dem sich eine Person in der Zelle aufhalten könnte. Werkstücke mit Graten, Grat oder hervorstehenden Elementen verändern die effektive Kontaktgeometrie gegenüber den Annahmen des CAD-Modells, das zur Konstruktion der Zelle verwendet wurde.

Keines dieser Probleme ist auf den Roboter zurückzuführen, und keines erfordert den Verzicht auf Leistungs- und Kraftbegrenzung als Schutzmaßnahme. Vielmehr muss das Werkzeug, die Vorrichtung oder das Geschwindigkeitsprofil an der fehlerhaften Stelle geändert und anschließend erneut gemessen werden. Dass eine Zelle beim ersten Durchgang scheitert, ist ein normales Ergebnis einer korrekten Messung und kein Hinweis darauf, dass der kollaborative Ansatz für die Anwendung ungeeignet war.

Dokumentation der Validierung für die technische Akte

Eine nicht dokumentierte Messung ist für die Konformitätsprüfung ungültig. Die vom Sicherheitsingenieur des Kunden oder einer benannten Stelle erwarteten Aufzeichnungen umfassen den geprüften Körperbereich und die Begründung für dessen Auswahl, das verwendete Werkzeug, Werkstück, die Geschwindigkeit und Nutzlast, die an jedem Kontaktpunkt gemessenen Spitzenwerte für Kraft und Druck, die zum Vergleich herangezogenen Grenzwerte und deren Quelle sowie die Maßnahmen bei Fehlern im ersten Prüfdurchgang und das Ergebnis der Nachprüfung nach der Behebung. Diese Aufzeichnungen werden Bestandteil der technischen Dokumentation der Zelle und sind von der Erklärung des Roboterherstellers getrennt, da die fertige Zelle und nicht die einzelne Komponente zertifiziert wird.

Die Inbetriebnahmeteams von EVST behandeln diese Dokumentation als eigenständiges Ergebnis mit eigenem Freigabeprozess. Sie wird während der Abnahmeprüfung erstellt und nicht nachträglich aus dem Gedächtnis rekonstruiert, da ein nachträglich erstellter Validierungsbericht schwer zu verteidigen ist, wenn ein Sicherheitsingenieur später fragt, welche spezifische Vorrichtungsrevision getestet wurde. Außendiensttechniker, die diese Arbeit in verschiedenen Anlagen und regulatorischen Umgebungen durchführen, standardisieren das Berichtsformat in der Regel frühzeitig. Denn nur eine einheitliche Vorlage ermöglicht die Nachvollziehbarkeit eines Rollouts in mehreren Zellen, im Gegensatz zu einer Reihe von Einzelberichten.

Warum dies in gefährlichen und stark frequentierten Umgebungen schwieriger wird

Die Validierung von Leistungs- und Kraftbegrenzungen ist keine einmalige Angelegenheit, die sich ohne Weiteres auf andere Anwendungen übertragen lässt. Eine für die allgemeine Montage konzipierte und später für eine andere Teilefamilie umgerüstete Zelle muss erneut vermessen werden, da das neue Werkzeug und Werkstück die Kontaktgeometrie verändern, die der ursprüngliche Test erfasst hat. Explosionsgeschützte Anwendungen mit kollaborativer Fertigung bringen eine zusätzliche Ebene mit sich, da ATEX- oder IECEx-zertifizierte Gehäuse und Spülsysteme die Werkzeugmasse und Oberflächensteifigkeit genau an den Kontaktpunkten verändern, die eine Validierung misst. Eine Zertifizierung, die das Zündrisiko abdeckt, sagt nichts über die Kontaktkraft aus. Auch in Automobilfertigungslinien mit hohem Durchsatz, die nach IATF 16949 gefertigt werden, ist an der fertigen Station die gleiche physikalische Messung erforderlich. Ein dokumentiertes Qualitätssicherungssystem kontrolliert die Konsistenz der Testdurchführung, nicht die Einhaltung der zugrunde liegenden Kraft- und Druckwerte.

Hier spielt eine globale Präsenz der Außendiensttechnik eine größere Rolle, als es auf dem Papier scheint. Ein Anbieter, dessen Techniker nur in einer Region tätig sind, hat Schwierigkeiten, diese Messung in Werken in verschiedenen Ländern konsistent durchzuführen. Ein ausreichend großes Netzwerk, um an jeden Standort einen geschulten Techniker mit demselben Messgerät und derselben Methode zu entsenden, gewährleistet hingegen vergleichbare Validierungsdaten während eines Rollouts, anstatt sich auf die zufällige Verfügbarkeit von lokalen Technikern zu verlassen.

Wie sich die Leistungs- und Kraftbegrenzung im Vergleich zu anderen kollaborativen Methoden verhält

Die Begrenzung von Leistung und Kraft ist eine von vier Methoden, die ISO/TS 15066 für kollaboratives Arbeiten anerkennt. Sie ist die einzige, die durch direkte Messung des physischen Kontakts und nicht durch Distanzmessung oder Überwachungslogik validiert wird. Die folgende Tabelle fasst zusammen, was jede Methode tatsächlich überprüft und welche Validierungsnachweise erbracht werden. Dies ist hilfreich, wenn im Rahmen einer Risikobewertung die Wahl einer Methode gegenüber einer anderen für eine bestimmte Aufgabe begründet werden muss.

Was dies für einen Käufer bedeutet, der eine kollaborative Zelle spezifiziert

Ein Lieferant, der eine „kollaborative Roboterzelle“ anbietet, ohne zu beschreiben, wie die Leistungs- und Kraftbegrenzung am fertigen Werkzeug und Werkstück gemessen wird, präsentiert eine Annahme, kein validiertes Design. Vor Vertragsabschluss kann der Käufer berechtigterweise fragen, welche Körperregionen als mögliche Kontaktpunkte identifiziert wurden, welches Gerät Kraft und Druck misst, ob für den Test das tatsächliche Produktionswerkzeug und ein reales Bauteil anstelle eines leichteren Ersatzteils verwendet werden und wie das Verfahren aussieht, wenn ein Punkt beim ersten Durchgang ausfällt. Lieferanten, die diese Fragen anhand einer bereits vorhandenen Dokumentationsvorlage konkret beantworten können, beschreiben einen bewährten Prozess und nicht einen, den sie während der Abnahmeprüfung improvisieren müssen.

Für Leser, die sich zunächst mit den Grundlagen kollaborativer Roboter und erst dann mit den Messdetails befassen möchten, bieten wir folgendes an: Vollständiger Leitfaden zur Funktionsweise von Cobots behandelt die vier Methoden, Anwendungen und Auswahlkriterien auf einer Übersichtsebene.

Häufig gestellte Fragen

Was bedeutet es, Leistungs- und Kraftgrenzen gemäß ISO/TS 15066 zu validieren?

Dies bedeutet, die maximale transiente und quasistatische Kontaktkraft und den maximalen Druck am tatsächlichen Werkzeugende, Werkstück und in der Zelle mithilfe eines federbelasteten Kraft- und Druckmessgeräts an jedem möglichen Kontaktpunkt zu messen und die Messwerte mit den im Rahmen der Risikobewertung ermittelten Grenzwerten für die Körperregion zu vergleichen. Die Freiraumzertifizierung eines Roboters ersetzt diese Messung nicht.

Gibt es einen Unterschied zwischen transienten und quasistatischen Kontaktgrenzen?

Ja. Transienter Kontakt beschreibt einen kurzen Aufprall, bevor eine Sicherheitsfunktion reagiert, während quasistatischer Kontakt das Einklemmen einer Person beschreibt, bei dem sich Kräfte aufbauen und halten. ISO/TS 15066 legt für beide Fälle separate Grenzwerte fest. Ein Werkzeug oder eine Vorrichtung, die einen Test besteht, kann den anderen dennoch nicht bestehen, wenn sie eine Klemmstelle erzeugt, die ein reiner transienter Kontakttest nicht erfassen würde.

Kann eine Berechnung eine physikalische Kraft- und Druckmessung ersetzen?

Eine Berechnung auf Basis der Nennleistung des Roboters kann zwar eine vorläufige Risikobewertung unterstützen, berücksichtigt aber typischerweise nicht die Geometrie von Werkzeug und Vorrichtung und liefert im Vergleich zu realen Messwerten zu optimistische Werte, da die tatsächliche Kontaktfläche und Oberflächensteifigkeit den Druck bestimmen. Die von einer benannten Stelle oder dem Sicherheitsingenieur des Kunden erwarteten Konformitätsnachweise bestehen aus einer physikalischen Messung an der fertigen Zelle und nicht aus einer berechneten Schätzung.

Was sollte ein Validierungsbericht für die technische Dokumentation enthalten?

Mindestens: die getestete Körperregion und der Grund für deren Auswahl, das spezifische Werkzeug, Werkstück, die Geschwindigkeit und Nutzlast, die während des Tests verwendet wurden, die Spitzenwerte für Kraft und Druck an jeder Kontaktstelle, die verwendeten Grenzwerte und deren Quelle sowie die weitere Vorgehensweise und das Ergebnis des Wiederholungstests für jede Stelle, die beim ersten Versuch versagt hat.

Sind durchführbare Leistung und Kraftbegrenzung auch zukünftige Änderungen an der Zelle abgedeckt?

Nein. Eine neue Teilefamilie, ein überarbeiteter Greifer, eine andere Vorrichtung oder eine Änderung der Zyklusgeschwindigkeit verändern die Kontaktgeometrie und müssen neu vermessen werden. Die Validierung der Leistungs- und Kraftbegrenzung bezieht sich auf die spezifische Werkzeug- und Werkstückkonfiguration, die getestet wurde, und nicht auf das Robotermodell im Allgemeinen.

Wichtige Erkenntnisse

• Die Leistungs- und Kraftbegrenzung wird durch die physikalische Messung der Kontaktkraft und des Drucks am tatsächlichen Werkzeug und Werkstück validiert, nicht durch die alleinige Freiraumzertifizierung des Roboters.
• Für transienten Kontakt und quasistatischen Kontakt werden unterschiedliche Grenzwerte verwendet, weshalb separate Prüfungen erforderlich sind; ein Werkzeug, das die eine Prüfung besteht, kann bei der anderen dennoch durchfallen.
• Die Grenzwerte für Körperregionen variieren stark, daher muss der Messpunkt mit dem Ort übereinstimmen, an dem laut Risikobewertung ein Kontakt plausibel auftreten kann, und nicht mit dem für den Test am einfachsten zu bewerkstelligenden Ort.
• Eine Berechnung kann eine Risikobewertung unterstützen, der Nachweis der Konformität mit der Norm besteht jedoch in einer physikalischen Messung mit einem Kraft- und Druckmessgerät an der fertigen Zelle.
• Für jeden fehlgeschlagenen Standort ist eine dokumentierte Korrektur und ein erneuter Test mit derselben Methode erforderlich, und der vollständige Datensatz gehört in die eigene technische Akte der Zelle.

Die korrekte Durchführung dieser Messung ist entscheidend dafür, ob eine kollaborative Zelle die erste Sicherheitsprüfung besteht oder nur auf dem Papier den Anforderungen entspricht. EVST (EVS TECH CO., LTD), ein Ende 2018 gegründeter Roboterhersteller und -integrator mit Sitz in Chengdu, realisiert Automatisierungsprojekte in über 100 Ländern. Die Inbetriebnahmeteams von EVST führen diese Messung standardmäßig als Abnahmetest für kollaborative Zellen durch – nicht erst nachträglich auf Wunsch des Sicherheitsingenieurs des Kunden. Teams, die eine kollaborative Anwendung spezifizieren und eine Zweitmeinung zu Messpunkten, Werkzeugen oder Dokumentation wünschen, können sich an uns wenden. evsrobot.com.

Über den Autor: Das EVST-Redaktionsteam berichtet über Sicherheit und Konformität in der industriellen Automatisierung für Ingenieur- und EHS-Teams, die Roboterzellen spezifizieren oder abnehmen. EVST ist ein in Chengdu ansässiger Roboterhersteller und -integrator, der Automatisierungsprojekte in über 100 Ländern realisiert und über CE-, SGS- und TÜV-Zertifizierungen sowie die IATF-16949-Zertifizierung für die Automobilindustrie für alle relevanten Produktlinien verfügt.

Autor: EVST-Redaktionsteam
Rezensiert von: EVST-Redaktionsteam
Zuletzt aktualisiert am: Juli 23, 2026
Anleitung: EVST Contact-Point Validation Framework – eine Feldmethodik zur Sequenzierung von Leistungs- und Kraftbegrenzungsmessungen im Vergleich zu den Körperbereichsgrenzen nach ISO/TS 15066 am fertigen Werkzeug und Werkstück, kein Ersatz für die eigene dokumentierte Risikobewertung eines Systemintegrators.
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