Mensch-Roboter-Kollaboration: ISO/TS 15066 praktisch erklärt

Der teuerste Irrtum: Cobot gleich sicher

Die kollaborative Fähigkeit eines Roboters ist eine Eigenschaft des Geräts. Die Sicherheit einer Anwendung ist eine Eigenschaft des gesamten Aufbaus. Ein an sich sicherer Cobot wird gefährlich, sobald er ein scharfkantiges Werkstück führt, einen Greifer mit Quetschstelle trägt oder mit hoher Geschwindigkeit nahe an einer Wand arbeitet, an der ein Mensch eingeklemmt werden kann. Sicherheit entsteht aus der Anwendung. Das Datenblatt des Arms sagt darüber nichts.

In unserer Praxis scheitern Abnahmen selten am Roboter selbst und fast immer an drei Dingen: an einer Risikobeurteilung, die nach der Roboterauswahl statt davor gemacht wurde, an Kontaktstellen, die niemand gemessen hat, und an einer fehlenden Dokumentation, die dem Prüfer zeigt, warum die Zelle so ausgelegt ist, wie sie ist. Alle drei lassen sich vermeiden, wenn die Reihenfolge stimmt.

Wie hängen Maschinenverordnung, ISO 10218 und ISO/TS 15066 zusammen?

Das Regelwerk hat vier Ebenen, und jede beantwortet eine andere Frage. Ganz oben steht die Pflicht, darunter die Methode, dann die Anforderungen an Roboter und Integration, ganz unten die konkreten Grenzwerte.

Die Maschinenverordnung (EU) 2023/1230 löst die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG ab und gilt ab dem 20. Januar 2027 verbindlich. Sie legt fest, dass die gesamte Roboteranwendung, also Arm, Greifer, Werkstück, Zuführung und Schutzkonzept, als Maschine CE-gekennzeichnet werden muss. Wer die Zelle zusammenbaut, wird zum Hersteller dieser Maschine, auch wenn er nur Komponenten mit eigener CE-Kennzeichnung kombiniert. Die ISO 12100 beschreibt die Methode dafür: Gefährdungen ermitteln, Risiko bewerten, Risiko mindern, Restrisiko dokumentieren.

Die ISO 10218-1 und -2 regeln die Sicherheitsanforderungen an Industrieroboter und an ihre Integration und nennen die vier Kollaborationsarten. Die ISO/TS 15066 ist die technische Spezifikation, die kollaborative Anwendungen konkretisiert: Sie definiert vor allem, welche biomechanischen Belastungsgrenzen am menschlichen Körper eingehalten werden müssen. Sie ist kein Gesetz, aber der anerkannte Stand der Technik, an dem Ihre Abnahme gemessen wird. Mit der 2025 überarbeiteten ISO 10218 sind wesentliche Inhalte der ISO/TS 15066 in die Norm selbst übernommen worden; für die Planung ändert das nichts an der Reihenfolge.

Die vier Kollaborationsarten in der Praxis

Die Norm beschreibt vier Methoden der Zusammenarbeit, und der häufigste Planungsfehler ist, eine Methode zu wählen, die zur Aufgabe nicht passt. Welche Methode richtig ist, ergibt sich aus der Risikobeurteilung. Der Wunsch nach möglichst viel Nähe zwischen Mensch und Roboter ist dafür kein Kriterium.

• Sicherheitsbewerteter überwachter Halt: Der Roboter hält an, sobald der Mensch den Bereich betritt, und läuft weiter, wenn er ihn verlässt. Einfach nachzuweisen, aber jede Annäherung kostet Taktzeit.
• Handführung: Der Bediener führt den Roboter aktiv per Hand, etwa beim Einlernen oder beim Heben schwerer Teile. Der Roboter bewegt sich nur, solange die Zustimmtaste gedrückt ist.
• Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung: Roboter und Mensch teilen sich den Raum, der Roboter reduziert das Tempo bei Annäherung und stoppt bei Unterschreiten eines Schutzabstands. Braucht Sensorik wie Laserscanner und eine saubere Berechnung des Abstands.
• Leistungs- und Kraftbegrenzung: Der Roboter darf den Menschen berühren, aber nur mit Kräften und Drücken unterhalb der Grenzwerte der ISO/TS 15066. Das ist die einzige Methode mit geplantem Kontakt, und die einzige, bei der gemessen werden muss.

In der Praxis werden die Methoden oft kombiniert: Kraftbegrenzung im Übergabebereich, Abstandsüberwachung im Rest der Zelle. Wie sich Schutzzonen so auslegen lassen, dass die Zelle möglichst selten stoppt, beschreibt Cobot-Sicherheitszonen optimieren.

Kraft, Druck und die Körperregionen: Was steht wirklich in der ISO/TS 15066?

Bei der Leistungs- und Kraftbegrenzung wird es konkret. Die ISO/TS 15066 enthält im Anhang ein Körpermodell mit 29 Regionen, von Schädel und Stirn über Brust, Unterarm und Hand bis zum Schienbein. Für jede Region nennt sie eine maximal zulässige Kraft und einen maximal zulässigen Druck, jeweils für zwei Kontaktarten. Beim quasistatischen Kontakt wird ein Körperteil eingeklemmt, etwa die Hand zwischen Greifer und Tisch, und die Kraft wirkt, bis der Roboter zurückfährt. Beim transienten Kontakt stößt der Roboter den Menschen frei an, und der Körper kann ausweichen; dafür gilt das Doppelte des quasistatischen Werts.

Für Hand und Finger nennt die Spezifikation als quasistatische Grenzkraft 140 N. Kontakte im Kopfbereich sind in der Auslegung zu vermeiden, weil dort die niedrigsten Werte gelten und ein Stoß nicht zulässig ist. Entscheidend für die Planung: Diese Werte werden nicht geschätzt, sie werden mit einem Kraft- und Druckmessgerät an der realen Anwendung gemessen, mit dem Werkstück, mit dem Greifer, bei Betriebsgeschwindigkeit. Das Messgerät bildet über Federn und Messfolien die Nachgiebigkeit der jeweiligen Körperregion nach. Ein Messprotokoll je Kontaktstelle ist der Nachweis, den der Prüfer sehen will.

Warum die Messung so oft zu spät kommt: Die Kraft hängt von Geschwindigkeit, bewegter Masse und Kontaktfläche ab. Ein Greifer mit scharfer Kante überschreitet den Druckgrenzwert schon bei niedrigem Tempo, weil sich dieselbe Kraft auf eine winzige Fläche verteilt. Wer erst nach dem Aufbau misst, muss dann Greifer tauschen, Kanten entschärfen oder das Tempo senken, und das Tempo bestimmt die Taktzeit und damit die Wirtschaftlichkeit. Warum der Greifer schon in der Kostenrechnung entscheidet, zeigt Der Greifer entscheidet.

Welche fünf Schritte führen zur Abnahme?

Im Mittelstand zählt am Ende, dass die Anlage abgenommen wird und produktiv läuft, ohne dass jemand zu Schaden kommt. Deshalb beginnen wir mit der Risikobeurteilung der Aufgabe und erst danach mit der Roboterauswahl. Fünf Schritte, in fester Reihenfolge.

• Risikobeurteilung nach ISO 12100: Aufgabe beschreiben, jede Kontaktstelle zwischen Mensch und Roboter, Greifer oder Werkstück benennen, Körperregion und Kontaktart zuordnen. Das Kontaktstellen-Blatt führt durch diesen Schritt.
• Auslegung: Kollaborationsart je Zone wählen, Greifer und Werkstückkanten bewerten, Quetschstellen konstruktiv vermeiden, Geschwindigkeit je Bereich festlegen.
• Messung: Kraft und Druck an jeder Kontaktstelle mit Messgerät erfassen, mit den Grenzwerten der ISO/TS 15066 abgleichen, bei Überschreitung Auslegung anpassen und erneut messen.
• Dokumentation: Risikobeurteilung, Messprotokolle, Restrisiko und Betriebsanleitung in einer technischen Dokumentation zusammenführen.
• CE-Erklärung: Der Integrator, ob extern oder Ihr eigenes Haus, zeichnet die Konformitätserklärung für die Gesamtanwendung.

Rechnen Sie für Risikobeurteilung, Messung und Dokumentation bei einer Zelle mit drei bis fünf Kontaktstellen mit zwei bis drei Arbeitstagen, verteilt über die Planung und die Inbetriebnahme. Das ist ein kleiner Posten gegenüber der Gesamtzelle; die vollständige Rechnung steht in Was kostet ein Cobot wirklich. Das Kontaktstellen-Blatt als druckbares Arbeitsblatt (PDF) herunterladen.

Sicherheit und Produktivität schließen sich nicht aus

Eine sauber ausgelegte Anwendung läuft schneller, weil sie nicht bei jeder Annäherung unnötig stoppt. Wer die Kontaktstellen kennt, kann den Roboter dort schnell fahren, wo kein Mensch hinkommt, und nur im Übergabebereich auf die zulässige Geschwindigkeit reduzieren. Wer die Kontaktstellen nicht kennt, drosselt aus Vorsicht die ganze Zelle und verliert Taktzeit an jeder Station. Wie sich Mensch und Roboter sicher und gleichzeitig produktiv den Raum teilen, vertiefen wir in sicherer Mensch-Roboter-Kollaboration; die Planung der Zelle von der Aufgabe bis zur Inbetriebnahme beschreibt Roboterzelle planen.

Welche kollaborativen Anwendungen wir umsetzen, sehen Sie unter unseren Robotik-Anwendungen, und den passenden Technologie-Stack finden Sie unter Robotik-Stack. Eine fundierte Einschätzung Ihrer geplanten Zelle erhalten Sie in einem persönlichen Gespräch.

Was die ISO/TS 15066 nicht löst

Sie ersetzt die Risikobeurteilung nicht. Die Grenzwerte sagen, wie viel Kraft an einer Kontaktstelle zulässig ist; welche Kontaktstellen es gibt, muss die Beurteilung nach ISO 12100 vorher ermitteln. Sie deckt auch nur den Kontakt mit dem Roboter und seinem Werkzeug ab. Ein Werkstück mit 400 Grad Celsius, eine Schweißspritzer oder ein rotierendes Werkzeug sind Gefährdungen eigener Art, für die andere Normen gelten. Und sie macht keine CE-Erklärung: Die Verantwortung für die Gesamtanwendung trägt der Integrator, und wenn Ihr Haus die Zelle selbst zusammenstellt, sind Sie das. Mit der Maschinenverordnung (EU) 2023/1230 ab Januar 2027 gilt das ausdrücklich auch für Änderungen an bestehenden Zellen, die das Sicherheitskonzept berühren, etwa einen neuen Greifer oder eine höhere Geschwindigkeit.