Kollaborativer Roboter / Cobot (3–20kg, ISO/TS 15066 OEM)

ISO/TS 15066 und die EU-Maschinenrichtlinie: Was die Zertifizierung tatsächlich abdeckt

ISO/TS 15066 definiert die Kraft- und Leistungsgrenzen für den Betrieb kollaborativer Roboter — der technische Standard hinter jeder Aussage „sicher für die Mensch-Roboter-Kollaboration”. Zu verstehen, was die Norm abdeckt (und was nicht), ist entscheidend, bevor man sich für einen Lieferanten entscheidet.

Kontaktkraftgrenzen nach Körperregion (ISO/TS 15066, Tabelle A.2): Die Norm legt transiente Kontaktkraftgrenzen je Körperregion fest. Relevante Schwellenwerte für typische Anwendungen: Kopf und Hals (130 N), Brustbein (140 N), Finger (140 N), Handfläche (180 N), Unterarm (180 N). Dies sind keine Roboter-Konstruktionsdaten — es sind die Grenzen, die die vollständige Roboterzelle bei einem unbeabsichtigten Kontaktereignis nicht überschreiten darf. Die Aufgabe des Cobot-Herstellers ist es, einen Roboter bereitzustellen, der so konfiguriert werden kann, dass er innerhalb dieser Grenzen bleibt. Die Aufgabe des Integrators ist es, zu verifizieren, dass die vollständige Zelle sie einhält.

Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung (SSM) ist nicht im Roboter integriert. SSM — bei der der Roboter die Geschwindigkeit reduziert, sobald ein Mensch eine überwachte Zone betritt — erfordert einen validierten externen Sicherheitssensor: Laserscanner (SICK S3000, Pilz PSENscan), kamerabasiertes System (Pilz PITreader) oder Lidar. Der Cobot selbst bietet keine SSM. Wenn ein chinesischer Lieferant „SSM-fähig” als Roboterfunktion angibt, fragen Sie konkret nach, ob ein sicherheitsbewerteter Sensor enthalten ist und nach welcher EN/IEC-Norm er zertifiziert ist. Üblicherweise ist er nicht enthalten.

CE-Kennzeichnung nach EU-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG: Ein CE-gekennzeichneter chinesischer Cobot bedeutet, dass der Hersteller eine Konformitätserklärung ausgestellt und eine technische Dokumentation für den Roboter als isolierte Maschine erstellt hat. Damit sind die CE-Pflichten des Roboters selbst erfüllt. Es zertifiziert nicht die vollständige Roboterzelle — die Endmontage aus Cobot + Endeffektor + Werkstückaufnahme + Sicherheitszone — als sicher. Nach der Maschinenrichtlinie ist die vollständige Roboterzelle selbst eine „Maschine” und erfordert eine eigene Risikobeurteilung und CE-Kennzeichnung nach EN ISO 10218-2. Ein häufiger Fehler westlicher Käufer: anzunehmen, die CE-Kennzeichnung des Cobots decke die Installation ab. Das tut sie nicht. Kalkulieren Sie 5.000–20.000 $ für einen qualifizierten Integrator, um die Risikobeurteilung und die CE-Dokumentation auf Zellenebene abzuschließen.

Praktische Konsequenz: Verlangen Sie bei der Bewertung chinesischer Cobot-Lieferanten die Konformitätserklärung und die zugrunde liegenden Prüfberichte — insbesondere, welche benannte Stelle (TÜV SÜD, TÜV Rheinland, Dekra, Bureau Veritas) das ISO 10218-1 Baumusterprüfzertifikat ausgestellt hat. Werkseigene Selbsterklärungen ohne Zertifikat einer benannten Stelle reichen für den Einsatz auf dem EU-Markt nicht aus. Unser Sourcing-Service prüft Lieferanten als grundlegenden Qualifikationsschritt auf die Gültigkeit von Drittzertifikaten vor.

Gelenkdrehmomenterfassung vs. Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung: Der Kompromiss zwischen Kosten und Sicherheit

Die beiden primären Methoden zur Erzielung des kollaborativen Betriebs haben deutlich unterschiedliche Kosten- und Integrationsfolgen. Chinesische Cobots unter etwa 15.000 $ verzichten typischerweise auf Gelenkdrehmomentsensoren — die Folgen zu verstehen, verhindert teure Überraschungen nach dem Kauf.

Gelenkdrehmomenterfassung (JTS) — direkte Kollisionserkennung. Jedes Gelenk enthält einen Drehmomentsensor. Erkennt der Roboter eine unerwartete Drehmomentspitze (Kontakt mit einer Person oder einem Objekt), hält er innerhalb von <10 ms an. Dies ermöglicht den Betrieb mit Kraft- und Leistungsbegrenzung (PFL) ohne externen Sensor — der Roboter erkennt und reagiert selbst auf Kontakt. JTS ist für echten kollaborativen PFL-Betrieb nach ISO/TS 15066 erforderlich. Cobots mit JTS: AUBO i-Serie (Option externer Drehmomentsensor), Han’s Robot Elfin-Serie, Rokae CR-Serie. JTS erhöht die Stückkosten je nach Traglastklasse um 3.000–8.000 $.

Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung (SSM) — Zonenerkennung vor der Kollision. Der Roboter nutzt einen externen validierten Sicherheitssensor, um die Anwesenheit von Menschen zu erkennen und die Geschwindigkeit vor einem Kontakt zu reduzieren. Dies vermeidet Kontakt vollständig (auf Kosten einer dauerhaft langsameren Taktzeit in gemeinsam genutzten Zonen) und erfordert keine JTS. SSM ist der Ansatz der meisten chinesischen Einstiegs-Cobots: JAKA Zu-Serie in Basiskonfiguration, Elite Robots EC-Serie, Dobot CR-Serie. Der Roboter verfügt über keine eigenständige Kollisionserkennung — er verlässt sich vollständig auf das externe Sicherheitssystem.

So verifizieren Sie, welchen Typ Sie kaufen: Verlangen Sie das PLd- oder PLe-Sicherheitsfunktionszertifikat speziell für den Mechanismus zur Kollisionserkennung. Ein PLd-Kat.3-Zertifikat für eine „Roboterzelle mit externem SSM-Scanner” ist ein anderes Produkt als ein PLd-Kat.3-Zertifikat für einen „Roboter mit integrierter Gelenkdrehmomenterfassung”. Beide können legitim sein, haben aber unterschiedliche Integrationsanforderungen und unterschiedliche Restrisiken. Akzeptieren Sie nicht eine einzelne CE-Kennzeichnung als Nachweis — fordern Sie das Sicherheitsfunktionszertifikat der benannten Stelle an, das zeigt, welche Methode zur Kollisionserkennung bewertet wurde.

Auswahlhilfe: Für Anwendungen, bei denen Roboter und Bediener den Arbeitsraum regelmäßig gleichzeitig teilen (Montageunterstützung, Maschinenbeschickung mit Übergaben), ist JTS die richtige Wahl. Für Anwendungen, bei denen Mensch und Roboter die Zone zu unterschiedlichen Zeiten belegen (Bediener legt Teil ein → tritt zurück → Roboter arbeitet), ist SSM mit einem validierten Sicherheitsscanner ausreichend und deutlich günstiger. Unser Inspektionsservice umfasst die Verifizierung der Sicherheitszertifikatskette vor dem Versand.

Wiederholgenauigkeit, Bahngenauigkeit und Gesamtbetriebskosten

Chinesische Cobot-Datenblätter geben zuverlässig die Wiederholgenauigkeit an. Sie geben selten Bahngenauigkeit, thermische Drift oder Genauigkeit bei ausgefahrener Traglast an — drei Werte, die in der Produktion wichtiger sind als die werblich hervorgehobene Wiederholgenauigkeit.

Wiederholgenauigkeit vs. Bahngenauigkeit. ISO 9283 Wiederholgenauigkeit: ±0,03 mm bedeutet, dass der Roboter über 30 wiederholte Zyklen denselben Punkt innerhalb von ±0,03 mm wieder anfährt, gemessen in der Arbeitsraummitte, bei Nenntraglast, bei Betriebstemperatur. Dies ist der Wert auf jedem chinesischen Cobot-Datenblatt. Die Bahngenauigkeit (ebenfalls in ISO 9283 definiert) misst, wie genau der Roboter einer kommandierten kartesischen Bahn zwischen zwei Punkten folgt — relevant für Schweißnahtqualität, Klebraupengleichmäßigkeit und Entgraten. Chinesische Lieferanten lassen Bahngenauigkeitsdaten häufig weg. Wenn Ihre Anwendung kontinuierliche Bahnbewegung umfasst (Schweißen, Dosieren, Laserschneiden), verlangen Sie speziell den ISO 9283 Bahngenauigkeits-Prüfbericht. Erwarten Sie eine Bahngenauigkeit von 0,15–0,5 mm bei chinesischen Cobots im Bereich von 10.000–25.000 $ — ausreichend für die meisten Montagearbeiten, unzureichend für Präzisionsschweißen ohne Nahtverfolgung.

Genauigkeit bei voller Ausladung, voller Traglast. Die Angabe von ±0,03 mm wird in der Arbeitsraummitte (etwa 50–60 % der maximalen Reichweite) bei Nenntraglast gemessen. Bei voller Ausladung mit voller Traglast reduzieren Gelenkdurchbiegung und Armnachgiebigkeit die effektive Wiederholgenauigkeit bei den meisten chinesischen Cobots auf ±0,08–0,15 mm. Für praktische Anwendungen bei 60 % der maximalen Reichweite mit 50 % der Nenntraglast ist mit ±0,03–0,05 mm zu rechnen — nahe an der Spezifikation. Dimensionieren Sie Ihren Cobot für den tatsächlichen Arbeitsbereich, nicht für die maximale Reichweite laut Spezifikation.

Gesamtbetriebskosten (TCO) für eine einzelne Cobot-Zelle:

Komponente	Typischer Bereich
Cobot-Einheit (10 kg Traglastklasse)	12.000–28.000 $
Endeffektor (Greifer, Schweißbrenner usw.)	1.000–8.000 $
Sicherheitsbeurteilung und Integration	5.000–20.000 $
Programmierung und Inbetriebnahme (40–120 Stunden)	4.000–18.000 $ (Stundensatz lokaler Integrator)
Gesamtkosten der Zelle	22.000–74.000 $

Die Cobot-Hardware macht in den meisten Installationen 40–60 % der gesamten Zellenkosten aus. Käufer, die nur auf den Roboter-Stückpreis optimieren, unterschätzen häufig die Integrationskosten. Chinesische Cobots zu 8.000–15.000 $ können einen echten Mehrwert darstellen, erfordern aber einen kompetenten lokalen Integrator — kalkulieren Sie 150–250 $/Stunde für Westeuropa oder Nordamerika für Programmierung und Inbetriebnahme.

ROI chinesischer Cobots vs. Break-even des Industrieroboters. Ein vergleichbarer 6-Achs-Industrieroboter (Fanuc M-10, ABB IRB 1200) kostet 18.000–35.000 $ für den Arm allein, erfordert aber eine Schutzeinhausung (8.000–25.000 $ an Stahl-Sicherheitszaun, Verriegelungen und Lichtvorhängen), benötigt zusätzlich 3–6 Quadratmeter Stellfläche und erfordert spezialisierte Programmierung. Bei Produktionsvolumina über 50.000 Zyklen/Jahr hat der Industrieroboter typischerweise eine niedrigere Stückkostenabschreibung — die Taktzeiten sind schneller und der Arm hält über 80.000 Stunden gegenüber 30.000–50.000 Stunden bei den meisten chinesischen Cobots. Für Anwendungen mit häufigem Wechsel (Losgrößen unter 500 Einheiten, 3–10 Produktvarianten) machen die geringeren Integrationskosten und die schnellere Umprogrammierung des Cobots ihn unabhängig vom Stückpreis zur wirtschaftlich richtigen Wahl.

Landschaft der chinesischen Cobot-Lieferanten

Der chinesische Cobot-Markt hat sich für westliche OEM-Käufer um fünf glaubwürdige Hersteller konsolidiert, jeder mit einer anderen Position auf der Qualitäts-Kosten-Kurve.

Etablierte chinesische Hersteller (qualifiziert für westliche OEM):

• AUBO Robotics (Peking) — Traglastbereich 3–20 kg, ISO 10218-1 zertifiziert über TÜV SÜD, aktiv gepflegtes ROS2 SDK, europäischer Vertrieb über AUBO Europe. Preisgestaltung: 14.000–35.000 $ je nach Konfiguration. Der nachweislich ausgereifteste chinesische Cobot für die westliche Integration.
• JAKA Robotics (Shanghai) — 3–18 kg Traglast, wettbewerbsfähige Preise (10.000–28.000 $), wachsende europäische Präsenz. Einstiegsmodelle verwenden SSM statt JTS — Konfiguration sorgfältig prüfen. Python SDK und webbasierte Programmierschnittstelle sind gut dokumentiert.
• Elite Robots (Changzhou) — EC66 und EC612 beliebt in der leichten Montage. CE-gekennzeichnet, TÜV-Rheinland-Zertifikat. Preisgestaltung: 9.000–22.000 $. Dokumentationsqualität in Englisch ist ausreichend; After-Sales-Support in Europa über Elites deutsche Tochtergesellschaft.
• Han’s Robot (Shenzhen, Tochter von Han’s Laser) — Elfin-Serie, 3–15 kg. Integriert in das Fertigungs-Ökosystem von Han’s Laser. Drehmomenterfassung in der Mittel-/Oberklasse standardmäßig. Preisgestaltung: 12.000–32.000 $.
• Rokae (Peking) — CR-Serie, 3–18 kg. Zielt auf das mittlere Industriesegment, stärker bei der Bahngenauigkeit als reine Montagewettbewerber. Weniger etabliertes europäisches Support-Netzwerk.

Vor der Lieferantenfestlegung zu prüfende Qualitätsindikatoren:

1. ISO 10218-1 Zertifikat einer akkreditierten Zertifizierungsstelle. Das Zertifikat muss eine benannte Stelle (TÜV, Dekra, Bureau Veritas, SGS) nennen und die Zertifikatsnummer enthalten. Werkseigene Selbsterklärungen, die eine „ISO 10218-1 Konformität” ohne Zertifikatsnummer anführen, sind nicht gleichwertig. Unser Audit-Service bestätigt die Gültigkeit des Zertifikats direkt bei der ausstellenden Stelle.

2. ISO 9283 Prüfbericht bei Nenntraglast. Kein Datenblatt — ein Laborprüfbericht, der Wiederholgenauigkeitsmessungen bei Nenntraglast, in der Arbeitsraummitte, bei Betriebstemperatur, mit mindestens 30 Zyklusmessungen je Richtung zeigt. Kann der Lieferant diesen Bericht für das konkrete Modell nicht vorlegen, ist die Spezifikation Werbetext.

3. SDK-Dokumentation und GitHub-Aktivität. Für ROS2 und Python SDK: Prüfen Sie das GitHub-Repository direkt (die meisten chinesischen Cobots haben öffentliche Repos). Commit-Häufigkeit, Reaktionszeit auf Issues und englische Dokumentationsqualität sind zuverlässige Indikatoren für die langfristige Software-Supportqualität. Ein Cobot mit einem ungepflegten SDK lässt sich nur schwer in sich weiterentwickelnde Roboterzellen-Software-Stacks integrieren.

4. Präsenz des europäischen After-Sales-Supports. Für westliche Käufer sind Garantie- und Ersatzteillogistik wichtig. AUBO Europe (Deutschland), Elites deutsche Tochtergesellschaft und die europäische Präsenz von Han’s Robot sind die aktuellen Maßstäbe. JAKAs europäischer Support verbessert sich, bleibt aber dünner als der von AUBO. Klären Sie: Lieferzeit für einen Ersatz-Gelenkmotor, Verfügbarkeit lokaler Servicetechniker, Garantie-Reaktions-SLA.

Universal Robots (dänisch) als Maßstab. UR10e (10 kg, 40.000–50.000 $ nur für den Arm) bleibt der Maßstab für Zuverlässigkeit und Ökosystem — größeres Integrator-Netzwerk, besser dokumentierte Sicherheitsnachweise, längere Feldeinsatzhistorie. Für Käufer, die in den chinesischen Cobot-Markt einsteigen: Die Lücke bei den Gesamtkosten der Zelle zwischen einem chinesischen Cobot + lokaler Integration und einem UR + lokaler Integration beträgt oft 8.000–18.000 $. Ob diese Lücke den Unterschied bei Ökosystem und Support rechtfertigt, hängt von Produktionsvolumen, Umprogrammierungshäufigkeit und der lokalen UR-Erfahrung des Integrators ab. Für Anwendungen, bei denen ein erfahrener UR-Integrator vor Ort verfügbar ist, kann der Kostenvorteil des chinesischen Cobots durch eine längere Inbetriebnahmezeit teilweise aufgewogen werden.

Für OEM-Sourcing, Lieferantenauswahl, Inspektion vor dem Versand und Zertifikatsverifizierung für kollaborative Roboter kontaktieren Sie uns über die Seite Industrial-IoT-Sourcing oder reichen Sie ein Projektbriefing über unseren Sourcing-Service ein.