Dal Redazione EVST · Ultimo aggiornamento: 23 luglio 2026
Convalidare i limiti di potenza e forza secondo ISO / TS 15066 Significa misurare fisicamente la forza e la pressione di contatto transitorie e quasi statiche sull'effettore finale e sul pezzo in lavorazione, alla velocità operativa reale, e confrontare le letture con i limiti delle regioni corporee nelle tabelle biomeccaniche dello standard. La certificazione di un robot collaborativo non copre questo aspetto. La misurazione deve avvenire sulla cella finita, non sul braccio nudo.
Questo articolo è una guida pratica alla misurazione. Per la revisione del 2025, consultare il nostro Guida agli standard di sicurezza collaborativi ISO 10218/TS 15066; per chi è responsabile della valutazione del rischio a livello di cella ISO 10218-2: 2025, Vedere il nostro Guida all'integrazione cellulareQuesto film riprende da dove si erano interrotti entrambi, ovvero dal punto in cui una valutazione del rischio stabilisce che si applicano limitazioni di potenza e forza e qualcuno deve dimostrarlo.
Perché un numero di scheda tecnica non è un numero convalidato
I produttori di robot pubblicano i dati relativi a forza e velocità del braccio robotico nudo che si muove nello spazio libero. Questi numeri descrivono il robot, non la cella di lavoro. Una volta aggiunti una pinza, un dispositivo di fissaggio e un pezzo da lavorare, la geometria del contatto cambia completamente: un dito smussato della pinza che si chiude su un pezzo arrotondato distribuisce la forza su un'ampia area, mentre la stessa pinza che afferra un pezzo con un bordo tagliente o un elemento di fissaggio sporgente concentra la stessa forza in una frazione dell'area di contatto, e sono la pressione, non la sola forza, a dettare i limiti biomeccanici.
Secondo la norma ISO/TS 15066, la limitazione di potenza e forza è definita nel punto di contatto tra il sistema robotico e una persona, includendo a tal fine l'utensile e il pezzo in lavorazione come parte integrante del sistema robotico. Una cella di lavoro può essere costruita attorno a un robot che, di per sé, risulta pienamente conforme, ma che non supera comunque i test di limitazione di potenza e forza una volta collegato l'utensile reale, perché la norma non ha mai testato il robot in isolamento, bensì il punto di contatto.
Il contatto transitorio e il contatto quasi-statico sono due misurazioni diverse.
La norma ISO/TS 15066 suddivide il contatto in due categorie e una validazione che ne controlli solo una è incompleta. Il contatto transitorio si riferisce a un impatto di breve durata, come ad esempio un robot in movimento che colpisce una persona prima che qualsiasi dispositivo di sicurezza abbia il tempo di reagire; il contatto quasi statico si riferisce a una persona che rimane intrappolata o bloccata tra il robot e una superficie fissa, dove la forza si accumula e si mantiene costante anziché aumentare e diminuire rapidamente. I limiti per le due tipologie di contatto sono diversi perché il meccanismo di lesione è differente e un utensile che supera un test di impatto transitorio può comunque non superare un test di bloccaggio se è in grado di intrappolare una mano contro il bordo di un dispositivo di fissaggio.
In pratica, un piano di validazione deve identificare dove ogni tipo di contatto può plausibilmente verificarsi nella configurazione della cella prima dell'inizio delle misurazioni. Il contatto transitorio viene verificato lungo i percorsi di avvicinamento e allontanamento del robot. Il contatto quasi statico viene verificato in ogni punto in cui l'utensile, il pezzo in lavorazione o il dispositivo di fissaggio possono chiudere uno spazio contro la mano, il braccio o il corpo di una persona, perché è lì che avviene il serraggio e questi punti raramente sono quelli che un ingegnere nota per primi su un disegno.
Leggere i limiti delle regioni corporee senza fare supposizioni sui numeri
L'allegato A della norma ISO/TS 15066 elenca i valori ammissibili di forza e pressione di contatto transitorie e quasi statiche in una serie di regioni corporee definite, dal cranio e dal viso fino alla parte inferiore delle gambe e ai piedi. I valori ammissibili variano a seconda della regione corporea, poiché la sensibilità dei tessuti è diversa a seconda della zona. Un valore considerato accettabile per un contatto sull'avambraccio può essere ben superiore al limite consentito per un polpastrello o per il viso; ecco perché una singola impostazione di "velocità sicura" non può sostituire la misurazione nel punto di contatto effettivo identificato dalla valutazione del rischio.
In pratica, ciò significa che la regione deve essere scelta in modo da corrispondere alla cella reale, non a quella più comoda da testare. Se la mano di un operatore è il punto di contatto plausibile durante il caricamento del pezzo, prevalgono i limiti per mani e dita. Se una persona potesse essere colpita al torso mentre passa accanto a un dispositivo oscillante, prevalgono i limiti per il torso, che non sono gli stessi valori. Leggere la riga sbagliata della tabella produce una validazione che sembra rigorosa ma non dimostra nulla sul rischio effettivo.
Lo strumento di misurazione: cosa fa realmente un dinamometro e un manometro.
La norma ISO/TS 15066 descrive la misurazione mediante un dispositivo di misurazione della forza e della pressione di contatto a molla, posizionato nella posizione e nell'orientamento identificati dalla valutazione del rischio, con il robot che esegue il movimento che produce il contatto peggiore in quel punto. Il dispositivo rileva la forza di picco durante l'evento e, combinata con l'area di contatto nota della superficie dell'utensile o del dispositivo di fissaggio, la pressione in quel punto di contatto. Entrambi i valori vengono confrontati con il limite per la regione del corpo in esame ed entrambi devono rientrare nei limiti indipendentemente, poiché un contatto può superare il test di forza e non superare quello di pressione se l'area di contatto è piccola.
A volte i team di collaudo sostituiscono una misurazione fisica con un calcolo approssimativo basato sulla forza nominale del robot. Questo approccio non tiene conto della geometria dell'utensile e produce costantemente valori ottimistici, perché un calcolo presuppone un contatto uniforme, condizione che raramente si verifica in una pinza o in un dispositivo di fissaggio reali. Secondo la struttura stessa della norma ISO/TS 15066, il calcolo può supportare una valutazione del rischio, ma il percorso di conformità previsto dalla norma stessa prevede la misurazione sulla cella di produzione finita, mentre una lettura fisica è ciò che un organismo notificato o un responsabile della sicurezza del cliente si aspetterà di trovare nel fascicolo.
Una sequenza di misurazione pratica per l'utensile e il pezzo in lavorazione reali
La sequenza che viene verificata inizia con l'elenco dei punti di contatto plausibili individuato nella valutazione del rischio, non con l'utensile effettivamente montato quel giorno. Ogni punto viene testato alla velocità di produzione e al carico utile effettivi del robot, utilizzando l'utensile reale all'estremità del braccio e un pezzo di produzione autentico, poiché un pezzo di prova più leggero modifica la massa effettiva al contatto e una velocità di prova inferiore sottovaluta un impatto transitorio. Il sensore viene posizionato nel punto identificato, il movimento viene eseguito e le letture della forza e della pressione di picco vengono registrate rispetto al limite della regione corporea per quel punto prima di passare al successivo.
Ogni punto che non supera il test viene sottoposto a una seconda prova dopo una modifica, che si tratti di una superficie dell'utensile più morbida, di un bordo del dispositivo di fissaggio arrotondato, di una velocità di avvicinamento ridotta o di un punto di contatto riposizionato, e il nuovo test utilizza lo stesso metodo dell'originale in modo che i valori prima e dopo siano confrontabili. Questa fase è quella in cui il nostro team di collaudo dedica più tempo a una nuova cella collaborativa, perché una revisione del dispositivo di fissaggio che sembra banale su un disegno spesso modifica la geometria di contatto in modo sufficiente da far passare una misurazione da superata a non superata, e l'unico modo per saperlo è rimisurare piuttosto che fare supposizioni.
Dove le cellule reali falliscono comunemente la prima misurazione
Le stesse scelte progettuali si ripresentano ripetutamente nelle celle che non superano il primo test di limitazione di potenza e forza. Le dita di presa affilate o le teste di fissaggio esposte concentrano la forza in una piccola area di contatto e spingono la pressione oltre il limite anche quando la forza totale rientra ampiamente nei limiti. I dispositivi di fissaggio rigidi e privi di flessibilità creano un punto di serraggio quasi statico e duro che un dispositivo di fissaggio più morbido o a molla avrebbe evitato. La velocità di avvicinamento impostata per la produttività anziché per lo scenario di contatto peggiore spinge la forza transitoria oltre il limite proprio nel momento in cui potrebbe esserci una persona presente. I pezzi in lavorazione con bave, sbavature o elementi sporgenti modificano la geometria di contatto effettiva rispetto a quanto ipotizzato nel modello CAD utilizzato per progettare la cella.
Nessuno di questi è un problema legato ai robot, e nessuno di essi richiede l'abbandono della limitazione di potenza e forza come metodo di sicurezza. Richiedono invece la modifica dell'utensile, del dispositivo di fissaggio o del profilo di velocità nel punto specifico in cui si è verificato il problema, per poi ripetere la misurazione in quel punto. Una cella che fallisce al primo passaggio è un risultato normale di una misurazione reale, non un segno che l'approccio collaborativo fosse inadeguato per l'applicazione.
Documentazione della validazione per il fascicolo tecnico
Ai fini della conformità, una misurazione non registrata non esiste. La documentazione richiesta dall'ingegnere della sicurezza del cliente o da un organismo notificato include la regione del corpo testata e il motivo della sua scelta, l'utensile, il pezzo in lavorazione, la velocità e il carico utile utilizzati durante il test, i valori massimi di forza e pressione registrati in ciascun punto di contatto, i valori limite utilizzati per il confronto e la loro fonte, e la decisione relativa a qualsiasi punto che non ha superato il test al primo passaggio, insieme al risultato del test successivo alla riparazione. Tale documentazione entra a far parte del fascicolo tecnico della cella, separatamente dalla dichiarazione del produttore del robot, poiché ciò che viene certificato è la cella completa, non il singolo componente.
I team di messa in servizio di EVST considerano questa documentazione come un risultato finale con una propria fase di approvazione, prodotta durante i test di accettazione anziché ricostruita a posteriori a memoria, poiché un registro di convalida assemblato a posteriori è difficile da giustificare se un ingegnere della sicurezza chiede in seguito quale specifica revisione dell'apparecchiatura sia stata testata. Gli ingegneri sul campo che svolgono questo lavoro in diversi impianti e contesti normativi tendono a standardizzare il formato dei registri fin dalle prime fasi, poiché un modello coerente è ciò che rende verificabile un'implementazione multicella, a differenza di una serie di report singoli.
Perché questo diventa più difficile in ambienti pericolosi e ad alto volume
La validazione della potenza e della forza limitante non è un'operazione da eseguire una sola volta e trasferibile senza problemi tra le diverse applicazioni. Una cella progettata per l'assemblaggio generale e successivamente riadattata per una diversa famiglia di componenti deve essere misurata nuovamente, poiché il nuovo utensile e il pezzo in lavorazione modificano la geometria di contatto coperta dal test originale. Le applicazioni collaborative antideflagranti aggiungono un ulteriore livello di complessità, poiché gli involucri e i sistemi di spurgo con classificazione ATEX o IECEx modificano la massa dell'utensile e la rigidità superficiale proprio nei punti di contatto misurati dalla validazione, e una certificazione relativa al rischio di accensione non menziona la forza di contatto. Le linee di produzione automobilistica ad alto volume, realizzate secondo la disciplina di processo IATF16949, necessitano comunque della stessa misurazione fisica nella stazione di prodotto finito; un sistema di qualità documentato controlla la coerenza con cui viene eseguito il test, non se i valori di forza e pressione sottostanti siano conformi.
È proprio in questo contesto che una presenza globale di tecnici sul campo assume un'importanza maggiore di quanto possa sembrare sulla carta. Un fornitore con tecnici presenti solo in una regione fatica a replicare questa misurazione in modo coerente in impianti di paesi diversi, mentre una rete sufficientemente ampia da inviare un tecnico qualificato con lo stesso strumento e lo stesso metodo in ogni sito è ciò che garantisce la comparabilità dei dati di validazione durante l'intero processo di implementazione, anziché dipendere dalla disponibilità locale.
Come la limitazione di potenza e forza si confronta con gli altri metodi collaborativi
La limitazione di potenza e forza è uno dei quattro metodi riconosciuti dalla norma ISO/TS 15066 per le operazioni collaborative, ed è l'unico validato tramite misurazione diretta del contatto fisico anziché tramite distanza o logica di supervisione. La tabella seguente riassume cosa verifica effettivamente ciascun metodo e quali prove produce una validazione, il che è utile quando una valutazione del rischio deve giustificare la scelta di un metodo rispetto a un altro per una determinata attività.
| metodo collaborativo | Cosa è verificato | Prove primarie contenute nel fascicolo tecnico |
|---|---|---|
| Arresto monitorato di sicurezza | Il robot si arresta completamente prima che una persona lo raggiunga e riprende a funzionare solo quando lo spazio è libero. | Registro dei test funzionali della logica di attivazione dell'arresto e di ripresa in condizioni di ingresso simulate |
| Guida manuale | Il robot si muove solo sotto il controllo continuo e supervisionato dell'operatore, a velocità ridotta. | Registro dei test in modalità di controllo e verifica della funzione del dispositivo di abilitazione |
| Monitoraggio della velocità e della separazione | La velocità del robot si riduce al diminuire della distanza misurata dalla persona, senza mai violare la distanza di sicurezza. | Registro dei test della zona del sensore rispetto alla distanza di separazione calcolata |
| Limitazione di potenza e forza | La forza di contatto e la pressione massime sull'utensile e sul pezzo in lavorazione rimangono entro i limiti della regione corporea | Registro delle misurazioni fisiche con letture del misuratore per punto di contatto, secondo i valori limite dell'Allegato A |
Cosa significa questo per un acquirente che specifica una cella collaborativa
Un fornitore che propone una "cella robotizzata collaborativa" senza descrivere come verranno misurate la potenza e la limitazione della forza sull'utensile e sul pezzo finito, sta proponendo un'ipotesi, non un progetto validato. Prima di firmare, un acquirente può ragionevolmente chiedere quali regioni del corpo sono state identificate come plausibili punti di contatto, quale dispositivo misurerà forza e pressione, se il test utilizzerà l'utensile di produzione effettivo e un pezzo reale anziché un sostituto più leggero, e cosa succede a livello procedurale se un punto non supera il test al primo tentativo. I fornitori che sono in grado di rispondere a queste domande in modo specifico, con un modello di documentazione già predisposto, stanno descrivendo un processo che hanno già eseguito in passato, piuttosto che uno che intendono improvvisare durante i test di accettazione.
Per i lettori che desiderano conoscere i fondamenti della robotica collaborativa prima di entrare nei dettagli della misurazione, il nostro Guida completa al funzionamento dei cobot Il testo illustra i quattro metodi, le loro applicazioni e i criteri di selezione a livello generale.
Domande frequenti
Cosa significa convalidare i limiti di potenza e forza secondo la norma ISO/TS 15066?
Significa misurare fisicamente la forza e la pressione di contatto transitorie e quasi statiche di picco all'estremità del braccio dell'utensile, del pezzo in lavorazione e della configurazione della cella, utilizzando un dispositivo di misurazione di forza e pressione a molla posizionato in ogni possibile punto di contatto, e confrontare le letture con i valori limite della regione corporea identificati come rilevanti dalla valutazione del rischio. La certificazione dello spazio libero del robot non sostituisce questa misurazione.
Esiste una differenza tra limiti di contatto transitori e quasi-statici?
Sì. Il contatto transitorio si riferisce a un impatto di breve durata prima che intervenga un dispositivo di sicurezza, mentre il contatto quasi statico si riferisce a una persona che rimane intrappolata o bloccata, dove la forza si accumula e si mantiene. La norma ISO/TS 15066 stabilisce valori limite separati per ciascuno, e un utensile o un dispositivo che supera un test può comunque non superare l'altro se crea un punto di bloccaggio che un test basato solo sul contatto transitorio non rileverebbe.
Un calcolo può sostituire la misurazione fisica di forza e pressione?
Un calcolo basato sulla potenza nominale del robot può supportare una valutazione preliminare del rischio, ma in genere non tiene conto della geometria degli utensili e delle attrezzature e produce valori ottimistici rispetto a una misurazione reale, poiché sono l'area di contatto effettiva e la rigidità della superficie a determinare la pressione. La prova di conformità che un organismo notificato o un ingegnere della sicurezza del cliente si aspetta è una misurazione fisica sulla cella finita, non una stima calcolata.
Cosa dovrebbe includere un documento di convalida per il fascicolo tecnico?
Come minimo: la regione del corpo testata e il motivo della sua selezione, l'utensile specifico, il pezzo in lavorazione, la velocità e il carico utile utilizzati durante il test, i valori massimi di forza e pressione rilevati in ciascun punto di contatto, i valori limite utilizzati e la loro fonte, e la decisione e l'esito del test di ripetizione per qualsiasi punto che non abbia superato il primo tentativo.
Il passaggio di potenza e limitazione della forza una volta effettuato copre anche le future modifiche alla cellula?
No. Una nuova famiglia di componenti, una pinza rivista, un dispositivo di fissaggio diverso o una variazione della velocità di ciclo modificano la geometria di contatto e devono essere rimisurati. La convalida della limitazione di potenza e forza è legata alla specifica configurazione dell'utensile e del pezzo testati, non al modello del robot in generale.
Punti chiave
- La limitazione di potenza e forza viene convalidata misurando fisicamente la forza di contatto e la pressione sull'utensile e sul pezzo in lavorazione, e non basandosi sulla certificazione dello spazio libero del robot stesso.
- Il contatto transitorio e il contatto quasi statico utilizzano valori limite differenti e richiedono verifiche separate; uno strumento che supera una prova potrebbe comunque non superare l'altra.
- I limiti relativi alle diverse regioni del corpo variano notevolmente, quindi il punto di misurazione deve corrispondere al punto in cui, secondo la valutazione del rischio, il contatto può plausibilmente verificarsi, e non al punto più comodo per effettuare il test.
- Un calcolo può supportare una valutazione del rischio, ma la prova di conformità allo standard è una lettura fisica effettuata da un dispositivo di misurazione di forza e pressione sulla cella di produzione finita.
- Ogni punto in cui si è verificato un errore necessita di una correzione documentata e di un nuovo test utilizzando lo stesso metodo, e la documentazione completa deve essere inserita nel fascicolo tecnico della cella.
Eseguire correttamente questa operazione è ciò che distingue una cella collaborativa che supera il primo audit di sicurezza da una che sembrava conforme solo sulla carta. EVST (EVS TECH CO., LTD), un produttore e integratore di robotica con sede a Chengdu, fondato alla fine del 2018, realizza progetti di automazione in oltre 100 paesi e i suoi team di collaudo eseguono questa misurazione come fase standard del test di accettazione sulle celle collaborative, anziché come un ripensamento richiesto in un secondo momento dall'ingegnere della sicurezza del cliente. I team che specificano un'applicazione collaborativa e desiderano un secondo parere sui punti di misurazione, gli strumenti o la documentazione possono contattare il nostro tramite evsrobot.com.
Informazioni sull'autore: Il team editoriale di EVST scrive di sicurezza e conformità nell'automazione industriale per i team di ingegneria e EHS che specificano o accettano celle robotizzate. EVST è un produttore e integratore di robotica con sede a Chengdu, che realizza progetti di automazione in oltre 100 paesi, con certificazioni di terze parti CE/SGS/TUV e certificazione IATF16949 di livello automotive per le relative linee di prodotto.
Autore: Redazione EVST
Recensito da: Redazione EVST
Ultimo aggiornamento:
Metodo: Framework di convalida dei punti di contatto EVST: una metodologia di campo per la sequenzializzazione delle misurazioni di potenza e forza limite rispetto ai limiti della regione corporea ISO/TS 15066 sull'utensile finito e sul pezzo in lavorazione, da non sostituire alla valutazione del rischio documentata dall'integratore di sistemi.
Politica editoriale · Politica di correzione · Condizioni d'uso