Eine neue Dimension sicherer Automatisierung
Kollaborative Roboter (Cobots)
Kollaborative Roboter, allgemein als Cobots bezeichnet, sind innovative Lösungen der industriellen Automatisierung, die speziell für die sichere Zusammenarbeit mit Menschen im selben Arbeitsbereich entwickelt wurden. Im Gegensatz zu klassischen Industrierobotern, die häufig feste Schutzumhausungen oder Sicherheitslichtvorhänge benötigen, verfügen Cobots über fortschrittliche Kraft- und Drehmomenterkennung sowie intelligente Algorithmen zur Kollisionserkennung. Dadurch können sie innerhalb von Sekundenbruchteilen anhalten oder langsamer werden, sobald sie die Anwesenheit eines Menschen in unmittelbarer Nähe erkennen.
Warum kollaborative Roboter in Betracht ziehen?
Sichere Koexistenz mit dem Bediener
Cobots sind so konzipiert, dass das Unfallrisiko möglichst gering ist. Niedrige Anfangsgeschwindigkeiten, glatte Formen, abgerundete Kanten und empfindliche Kraftsensoren sorgen dafür, dass mögliche Kollisionen seltener zu schweren Verletzungen führen.
Einfache Neuprogrammierung und Einrichtung
Im Gegensatz zu typischen Industrierobotern können Cobots häufig innerhalb weniger Minuten umprogrammiert werden, indem sie an einen anderen Arbeitsplatz gebracht und für neue Aufgaben angelernt werden. Dadurch sind sie ein ideales Werkzeug für Kleinserienproduktion und häufig wechselnde Montagelinien.
Minimale Schutzumzäunung oder keine Schutzumzäunung
Dank integrierter Sicherheitsfunktionen benötigen Cobots keine großflächigen Schutzzonen. Eine Risikobewertung und grundlegende Schutzmaßnahmen reichen aus, damit Bediener und Roboter im selben Bereich nebeneinander arbeiten können.
Kosten senken und Ergonomie verbessern
Kollaborative Roboter entlasten Menschen von monotonen oder gefährlichen Aufgaben, zum Beispiel vom Bewegen schwerer Teile, Anziehen von Schrauben oder wiederholten Verpackungsarbeiten. Dadurch lassen sich Verletzungen und menschliche Fehler reduzieren und die Produktivität steigern.
Was unterscheidet Cobots von anderen Robotern?
Einhaltung strenger Sicherheitsnormen wie ISO 10218 und ISO/TS 15066.
Viele Modelle bieten einfache Programmierschnittstellen nach dem Prinzip „Teach and Repeat“, wodurch eine schnelle Implementierung auch durch Ingenieure ohne besondere Spezialisierung erleichtert wird.
Eine breite Palette an Greifern, Bildsensoren und Zubehör kann installiert werden, sodass der Cobot in nahezu jedem Prozess zu einem vielseitigen Assistenten wird.
Die Zukunft der Automatisierung - Menschen und Roboter in einem Team
Moderne Fabriken stehen vor einem wachsenden Bedarf an Produktionsflexibilität, häufigen Umrüstungen und schnellen Reaktionen auf veränderte Marktanforderungen. Kollaborative Roboter begegnen diesen Herausforderungen, indem sie maschinelle Präzision und Wiederholgenauigkeit mit menschlicher Kreativität und Intuition verbinden. Dadurch helfen Cobots Unternehmen, die Effizienz zu steigern, ohne die Sicherheitsinfrastruktur umfangreich auszubauen und ohne die menschliche Beteiligung in kritischen Bereichen der Qualitätskontrolle oder manuellen Arbeit zu beseitigen.
Kollaborative Roboter (Cobots)
Aufbau und Funktionsprinzip
Cobots, also kollaborative Roboter, wurden entwickelt, um ein sicheres und effizientes Zusammenwirken von Mensch und Maschine im selben Arbeitsbereich zu ermöglichen. Konstruktion und Funktionsweise unterliegen strengen Sicherheitsnormen, um Bediener bestmöglich zu schützen und gleichzeitig Funktionalität und Leistung typischer Industrieroboter zu erhalten.
Mechanische Konstruktion
- Abgerundete Formen und keine scharfen Kanten Cobots verfügen meist über abgerundete Gehäuse und glatte Armkonturen, die bei versehentlichem Kontakt mit einem Bediener helfen, schwere Verletzungen zu vermeiden.
- Geeignete Materialien Einige Modelle verwenden Bauteile aus leichten Legierungen und Abdeckungen aus weichen Kunststoffen, um die Auswirkungen möglicher Kollisionen mit Menschen zusätzlich zu minimieren.
- Integrierte Kraft- und Drehmomentsensoren Fortschrittliche Sensoren sind häufig in Cobot-Gelenken installiert und ermöglichen die Erkennung selbst kleiner Änderungen von Widerstand oder Drehmoment. Werden konfigurierte Werte überschritten, stoppt der Roboter automatisch oder wechselt in einen Modus mit reduzierter Geschwindigkeit.
Funktionsprinzip und Steuerung
- Kollaborationsmodus Ein Cobot kann direkt neben einem Menschen arbeiten und auf physischen Kontakt oder die Anwesenheit eines Bedieners in seinem Arbeitsbereich reagieren. Erkennt er Widerstand oder einen Kraftimpuls oberhalb des programmierten Grenzwerts, stoppt er oder reduziert die Geschwindigkeit auf ein sicheres Niveau.
- Einfache Programmierschnittstellen Viele Cobots unterstützen Teach-by-Demonstration. Der Bediener hält den Roboterarm und führt ihn entlang des gewünschten Pfads. Das System zeichnet diese Bewegungen auf und reproduziert sie in einem späteren Produktionszyklus. Zusätzlich erleichtert moderne Software, zum Beispiel mit grafischen Oberflächen, die Änderung von Trajektorien oder Bewegungsparametern.
- Kommunikation und Integration Cobots arbeiten reibungslos mit gängigen PLC-Steuerungen, Bildverarbeitungssystemen und Sensoren zusammen. Sie nutzen standardisierte Industrieprotokolle wie EtherCAT und Profinet und lassen sich in IoT-Plattformen integrieren, wodurch Fernüberwachung und Analyse von Betriebsdaten möglich werden.
Sicherheitsfunktionen
- Begrenzung von Geschwindigkeit und Drehmoment Die Werkseinstellungen eines Cobots umfassen bereits Geschwindigkeits- und Kraftgrenzen, die auf Grundlage der Risikobewertung für den jeweiligen Prozess angepasst werden können.
- E-Stop und sichere Stoppfunktionen An den Armen eines Cobots befinden sich in der Regel Not-Halt-Taster, während die Software Funktionen zum Anhalten in einer sicheren Position, zum Beispiel Safe Torque Off, bei einer erkannten Kollision oder geöffneten Schutzabdeckung bietet.
- Systeme zur Visualisierung von Zonen Einige Cobots nutzen zusätzliche Bildsensoren oder 3D-Scanner, um die Anwesenheit von Menschen zu erkennen. Dadurch können sie automatisch langsamer werden, wenn sich ein Bediener dem Arbeitsbereich nähert.
Dank integrierter Kraft- und Drehmomentsensoren, fortschrittlicher Steuerungsalgorithmen sowie Begrenzungen von Geschwindigkeit und Traglast können kollaborative Roboter gemeinsam mit Menschen in derselben Zone arbeiten, ohne massive Schutzumzäunung. Diese durchdachte Konstruktion und die Erkennung selbst kleiner Kollisionen machen Cobots zu einer wichtigen Technologie für Montage- und Handhabungsprozesse in Fabriken weltweit.
Wichtigste Vorteile
Wichtigste Vorteile kollaborativer Roboter
Mit dem wachsenden Bedarf an flexibler und sicherer Automatisierung werden kollaborative Roboter für viele Unternehmen zu einer Grundlage der Innovation. Sie können Bediener direkt bei Aufgaben unterstützen, die Präzision, Ausdauer oder Wiederholbarkeit erfordern.
- Sichere Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter Cobots erfüllen strenge ISO-Normen. Ihre mechanische und elektronische Konstruktion reduziert das Verletzungsrisiko, wenn der Roboterarm mit dem Körper einer Bedienperson in Kontakt kommt. Dadurch können viele Prozesse automatisiert werden, ohne Menschen aus dem unmittelbaren Produktionsbereich entfernen zu müssen.
- Einfache Anpassung an Veränderungen Bei häufigen Änderungen der Produktionslinie, etwa bei einem Modellwechsel oder einer anderen Montagereihenfolge, erfordern traditionelle Roboter eine zeitaufwendige Neukonfiguration und Programmierung. Cobots können mit intuitiven Drag-and-drop-Werkzeugen, Touchpanels oder durch direktes Führen des Arms entlang einer neuen Trajektorie schnell angepasst werden.
- Senkung der Kosten für Arbeitsschutz und Infrastruktur Da Cobots ohne Schutzumzäunung oder nur mit minimaler Umzäunung arbeiten, ist keine Investition in teure Sicherheitskäfige, Barrieren oder Tore erforderlich. Bediener können ihre Arbeit frei ausführen und dabei mit dem Roboter zusammenarbeiten, beispielsweise indem sie ihm die nächsten zu montierenden Teile zuführen.
- Vielseitigkeit und Skalierbarkeit Je nach Hersteller sind Cobots mit einer breiten Palette von Traglastparametern erhältlich, von 0,5 bis zu mehreren Dutzend Kilogramm, mit unterschiedlicher Achszahl, meist 6, und verschiedenen Armreichweiten. Dadurch lässt sich ein Modell für Aufgaben auswählen, die von der schonenden Handhabung elektronischer Komponenten bis zum Bewegen mittelgroßer Bauteile reichen.
- Verbesserung von Ergonomie und Arbeitsbedingungen Cobots können Bedienern ermüdende, monotone oder körperlich belastende Tätigkeiten abnehmen und damit helfen, Berufskrankheiten und Verletzungen vorzubeugen. Dadurch können sich Menschen auf kreativere und überwachende Aufgaben konzentrieren, während der Prozess an Präzision und Stabilität gewinnt.
- Einfache Integration mit Bildverarbeitungssystemen und IoT Kollaborative Roboter eignen sich gut für Umgebungen der Industrie 4.0. Sie können mit Kameras, Bildsensoren oder drahtlosen Kommunikationsmodulen ausgestattet werden, um Daten in der Cloud zu erfassen und Remote-Analysen zu unterstützen. Dies ermöglicht eine bessere Qualitätskontrolle und eine schnellere Reaktion auf unerwartete Produktionsereignisse.
Industrielle Anwendungen
Kollaborative Roboter, Cobots
Kollaborative Roboter, also Cobots, bewähren sich in zahlreichen Branchen, von Automobil über Lebensmittelverarbeitung bis Pharmazie, überall dort, wo Menschen und Maschinen reibungslos zusammenarbeiten müssen. Ihre Fähigkeit, unter veränderten Bedingungen zu arbeiten, flexible Software und fortschrittliche Sicherheitsfunktionen führen dazu, dass sie zunehmend traditionelle Roboter ersetzen, die kostspielige Schutzvorrichtungen und Abtrennungen erfordern.
Montage und Qualitätskontrolle
Kollaborative Montage von Baugruppen
In Anwendungen, bei denen der Bediener einen Teil der manuellen Tätigkeiten ausführt, zum Beispiel das Einsetzen empfindlicher elektronischer Komponenten, während der Roboter wiederkehrende Bewegungen übernimmt, etwa Schrauben anziehen oder Clips eindrücken.
Überprüfung der korrekten Montage
Dank Kraftsensoren oder Bildverarbeitungssystemen können Cobots Bediener bei der Qualitätsprüfung unterstützen, beispielsweise indem sie den reibungslosen Betrieb eines Mechanismus testen oder die Verriegelung von Verschlüssen prüfen.
Verpackung und Palettierung
Kompakte Verpackungslinien
In kleinen und mittleren Betrieben, in denen kein Platz für große Industrieroboter mit Sicherheitszellen vorhanden ist, eignen sich Cobots hervorragend für die Zusammenarbeit mit Bedienern beim Verpacken von Produkten in Kartons oder beim Stapeln auf Paletten.
Direkte Zuführung durch die Bedienperson
Es genügt, wenn eine Person das Produkt in Reichweite des Cobot-Arms platziert. Der Cobot überführt es sicher und wiederholgenau in die Verpackung, ohne dass der Prozess zum Entfernen von Schutzeinrichtungen angehalten werden muss.
Maschinenbedienung und Zuführung von Komponenten
Zusammenarbeit an CNC-Maschinen
Ein Cobot kann Teile in eine Werkzeugmaschine einlegen und daraus entnehmen, während der Bediener den Prozess überwacht und kleinere Parameteranpassungen vornimmt. Dadurch werden Stillstandszeiten minimiert und das Risiko für den Mitarbeiter durch den Kontakt mit beweglichen oder scharfen Komponenten reduziert.
Teile zwischen Arbeitsplätzen bewegen
Kollaborative Roboter eignen sich gut für Produktionslinien mit niedrigen und mittleren Stückzahlen, bei denen eine vollständig automatisierte Produktionslinie wirtschaftlich noch nicht gerechtfertigt ist.
Anwendungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie
Kleine Verpackungsaufgaben
Das Aufbringen von Etiketten oder das Verschließen von Gläsern und Flaschen sind Tätigkeiten, die Mitarbeitende bisher mit monotoner Arbeit belasteten und von Cobots übernommen werden können.
Erhöhte Hygiene und Sicherheit
Geeignete Beschichtungen und glatte Gehäuse erleichtern die Reinigung, was beispielsweise in der Lebensmittelverarbeitung oder beim Verpacken von Arzneimitteln wichtig ist.
Unterstützte manuelle Arbeit
Kollaboratives Löten, Kleben oder Lackieren
Ein Bediener kann den Montageprozess beginnen oder eine Vorbereitung auftragen, während der Cobot die Aufgabe abschliessen oder standardisieren kann, beispielsweise indem er einen Spalt entlang einer Kante präzise mit Klebstoff fuellt und so Wiederholgenauigkeit sicherstellt.
Unterstützung für Montageteams
An manchen Arbeitsplätzen reicht ein einzelner Cobot aus, um mehrere Beschäftigte zu unterstützen, indem er schwere Bauteile zum Arbeitsplatz bringt oder bei schwer zugänglichen Bereichen einer Konstruktion hilft.
Kollaborative Roboter
Branchen, in denen kollaborative Roboter am häufigsten eingesetzt werden
Obwohl Cobots in den letzten Jahren enorm an Popularität gewonnen haben, wächst ihr Einsatz weiter und umfasst immer neue Wirtschaftsbereiche. Nachfolgend eine Übersicht der Branchen, in denen kollaborative Roboter Produktions- und Montageprozesse wesentlich verändert haben:
Unterstützung bei der Montage empfindlicher elektronischer Teile wie Sensoren und Kabelbäume sowie gemeinsame Handhabung schwererer Karosseriekomponenten.
Präzisionslöten, Transport kleiner Komponenten, Anziehen von Schrauben in Gerätegehäusen.
Zusammenarbeit mit Menschen bei visuellen Inspektionen und Messungen.
Sichere Zuführung von Rohstoffen, Verpacken von Produkten in Großgebinde oder Bedienung von Abfülllinien.
Flexibilität bei häufigen Änderungen von Produktsortimenten und Verpackungen.
Schonende Handhabung von Ampullen, Fläschchen und Tabletten unter sterilen Bedingungen.
Unterstützung von Mitarbeitern beim Verpacken und bei der Qualitätskontrolle von Medikamenten, Verbänden und medizinischen Geräten.
Einlegen von Teilen in Spritzgussformen oder Entnahme fertiger Komponenten, die schnell und wiederholbar an eine Montagestation übergeben werden müssen.
Kommissionierung von E-Commerce-Paketen, Handhabung kleiner Sendungen oder Sortierung von Briefen in kleineren Logistikzentren.
Unterstützung von Mitarbeitern beim Verpacken unterschiedlichster Waren in nicht standardisierten Verpackungen.
In den meisten dieser Branchen sind die wichtigsten Vorteile von Cobots: Sicherheit, Flexibilität i einfache Programmierung. Angesichts des steigenden Drucks durch kleinere Produktionsserien, veränderte Verbraucheranforderungen und den Mangel an qualifiziertem Personal bieten kollaborative Roboter eine Antwort auf Herausforderungen moderner Automatisierung und verbinden die Stärken von Maschine und Mensch in einem harmonischen Prozess.
Kollaborative Roboter (Cobots)
Technische Anforderungen und Integration
Kollaborative Roboter, also Cobots, erfordern trotz vereinfachter Bedienung und integrierter Sicherheitsfunktionen der Hersteller weiterhin eine geeignete Vorbereitung der Umgebung und Integration in die bestehende Produktionslinie. Nachfolgend finden Sie die wichtigsten Punkte, die vor der Implementierung eines Cobots berücksichtigt werden sollten.
Betriebsparameter
Traglast und Reichweite
Die meisten Cobots haben Traglasten von mehreren bis zu etwa einem Dutzend Kilogramm. Es gibt auch Modelle, die mehrere Dutzend Kilogramm heben können, doch eine höhere Traglast bedeutet in der Regel größere Roboterarme und höhere Kosten. Die Reichweite des Arms, von etwa 0,5 m bis zu 1,5-2 m, sollte entsprechend den Anforderungen der Anwendung gewählt werden, damit der Roboter den gesamten Arbeitsbereich frei erreichen kann.
Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit
Bei Präzisionsmontage, Verpackung oder Schraubvorgängen ist eine Genauigkeit im Hundertstelmillimeterbereich entscheidend. Die meisten Cobots bieten eine Wiederholgenauigkeit von ±0,05-0,1 mm, was in vielen Fällen vollständig ausreichend ist.
Geschwindigkeits- und Sicherheitsmodi
Je nach Betriebsmodus, etwa Zusammenarbeit mit Menschen oder teilweise eingezäunter Bereich, können maximale Bewegungsgeschwindigkeiten festgelegt werden. Im vollständig kollaborativen Modus sind die Geschwindigkeiten so begrenzt, dass mögliche Kollisionen keine Verletzungen verursachen.
Integration mit Steuerungssystemen
PLC-Steuerungen und HMI-Panels
Cobots unterstützen gängige Industrieprotokolle wie Profinet, EtherCAT und OPC UA. Sie lassen sich einfach in die Linienarchitektur integrieren, um Signale von einer übergeordneten Steuerung zu empfangen und an sie zu senden, zum Beispiel Start/Stopp-Sequenzen oder Zykluszeiten.
Bildverarbeitungssysteme und Sensoren
Bei vielen Aufgaben, insbesondere Pick and Place oder Montage, ist die Integration mit 2D- oder 3D-Bildverarbeitungskameras entscheidend. Durch die Analyse der Kameradaten kann ein Cobot seine Bewegungsbahn laufend anpassen. Zusätzliche Kraft-/Drehmomentsensoren, entweder integriert oder am Greifer montiert, ermöglichen die Reaktion auf sich verändernde Bauteilgeometrien oder unerwartete Hindernisse.
Software und Cloud (IoT)
Cobots unterstützen zunehmend IoT-Plattformen und ermöglichen dadurch eine Fernüberwachung, beispielsweise die Analyse zentraler Produktivitaetskennzahlen und die frühzeitige Erkennung von Stoerungssymptomen. Dadurch kann schnell auf veränderte Bedingungen reagiert und die Arbeitsplanung optimiert werden.
Risikobewertung und Sicherheit
Gefährdungsbeurteilung (Risk Assessment)
Trotz integrierter Sicherheitsfunktionen sollte jeder Prozess mit einem Cobot auf reale Gefahren analysiert werden. Zu prüfen sind unter anderem das Gewicht der transportierten Teile, Betriebsbewegungen, das Vorhandensein scharfer Kanten und hohe Temperaturen.
Schutzumzäunung - Ist sie immer notwendig?
In einem vollständig kollaborativen Betriebsmodus mit begrenzten Geschwindigkeiten sind Schutzkaefige normalerweise nicht erforderlich. Wenn der Roboter jedoch in bestimmten Phasen mit höherer Geschwindigkeit arbeitet oder schwerere Objekte handhabt, sollte eine Pufferzone oder der Einsatz von Lichtvorhängen erwogen werden.
Wartung und Service
Obwohl Cobots für die sichere Zusammenarbeit mit Menschen entwickelt wurden, benötigen auch sie Inspektionen und regelmäßige Prüfungen der Kraftsensoren. Regelmäßige Gerätekontrollen gemäß den Vorgaben des Herstellers werden empfohlen, um dauerhaft ein hohes Sicherheitsniveau zu gewährleisten.
Umgebungsbedingungen
Temperatur und Luftfeuchtigkeit
Stellen Sie sicher, dass der Cobot für die Bedingungen in der Anlage geeignet ist, zum Beispiel Kühlräume, hohe Luftfeuchtigkeit oder die Nähe zu Wärmequellen.
Kontakt mit chemischen Substanzen
In der Pharma- oder Chemieindustrie können Korrosionsschutzbeschichtungen und Materialzertifikate erforderlich sein.
Sauberkeit und Sterilität
In sterilen Bereichen, z. B. Reinräumen, müssen Modelle ausgewählt werden, die spezifische Normen erfüllen und mit Abdeckungen zur Begrenzung der Partikelemission ausgestattet sind.
Kollaborative Roboter (Cobots)
Vergleich mit anderen Robotertypen
Kollaborative Roboter, Cobots, sind für die Zusammenarbeit mit Menschen konzipiert und zeichnen sich durch fortgeschrittene Sicherheitsfunktionen und intuitive Bedienung aus. Dank ihrer Flexibilität können sie in vielen Branchen eingesetzt werden, von der Montage bis zur Verpackung. Um die Auswahl einer geeigneten Lösung zu erleichtern, haben wir im Folgenden Vergleiche von Cobots mit sechs anderen Robotertypen vorbereitet. In den nächsten Abschnitten finden Sie detaillierte Gegenüberstellungen und Empfehlungen.
Cobots vs. kartesische Roboter (XYZ)
Konzept der Zusammenarbeit mit Menschen vs. lineare Bewegung entlang der Achsen
Cobots sind dafür ausgelegt, sicher mit einem Bediener im selben Arbeitsbereich zusammenzuarbeiten, ohne Schutzumhausung oder mit auf ein Minimum reduzierter Absicherung. Sie verfügen über Kollisionssensoren und arbeiten in der Regel mit geringerer Geschwindigkeit und Traglast, um Risiken zu reduzieren. Kartesische Roboter, also XYZ-Roboter, bewegen sich entlang dreier linearer Achsen, häufig innerhalb eines abgetrennten Sicherheitsbereichs, und sind in der traditionellen Konfiguration nicht für den Betrieb mit Personen in unmittelbarer Nähe bewegter Komponenten vorgesehen.
Anwendungen
Kartesische Roboter eignen sich gut für Prozesse mit regelmäßigen linearen Bewegungen, etwa 3D-Druck, Bearbeitung leichter Materialien oder Pick-and-Place über einen großen Bereich. Cobots überzeugen bei Aufgaben, bei denen sich Bediener und Roboter ergänzen, zum Beispiel wenn der Roboter eine Schraube präzise anzieht, während der Mitarbeiter das Bauteil manuell ausrichtet.
Wann wählen?
Wenn die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter, Sicherheit und ein schneller Wechsel des Arbeitsplatzes im Vordergrund stehen, sind Cobots eine ausgezeichnete Wahl. Muss dagegen ein großer Arbeitsbereich entlang der X-, Y- und Z-Achse abgedeckt werden und ist keine direkte Interaktion mit Menschen erforderlich, kann ein kartesischer Roboter die einfachere und kostengünstigere Lösung sein.
Cobots vs. SCARA
Sicherheit und Dynamik
Cobots sind so ausgelegt, dass Kraft und Geschwindigkeit begrenzt werden, damit Kontakt mit einer Person keine Verletzungen verursacht. SCARA-Roboter sind auf extrem schnelle Pick-&-Place- oder Montagevorgänge in der horizontalen Ebene spezialisiert, verfügen jedoch normalerweise nicht über Funktionen für eine sichere Zusammenarbeit mit Menschen und erfordern daher meist Schutzvorrichtungen oder Sicherheitslichtvorhänge.
Anwendungen und Vorteile
SCARA-Roboter sind attraktiv für Anwendungen wie die Montage kleiner Elektronikbauteile, Schraubarbeiten oder den schnellen Transfer leichter Komponenten zwischen Produktionszellen. Cobots eignen sich dagegen besonders dort, wo Mitarbeiter und Roboter einen gemeinsamen Raum nutzen und sich gegenseitig unterstützen müssen, zum Beispiel wenn der Roboter ein Bauteil hält, während der Mitarbeiter eine Qualitätsprüfung oder manuelle Nachbearbeitung durchführt.
Wann wählen?
Wenn kurze Zykluszeiten und hohe Geschwindigkeiten bei Bewegungen in "2D plus Z-Achse" wichtig sind, ist ein SCARA-Roboter effizienter. Wenn dagegen die direkte Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter entscheidend ist, beispielsweise in Kleinserienproduktion mit häufigen Produktwechseln, bieten Cobots Vorteile bei Flexibilität und Sicherheit.
Cobots vs. Knickarmroboter
Zusammenarbeit vs. Kraft und Bewegungsfreiheit
Gelenkroboter, Roboterarme, sind ein industrieller Klassiker und verfügen häufig über hohe Traglasten und einen großen Bewegungsbereich mit 4 bis 6 Achsen. Sie arbeiten in einem abgegrenzten Bereich, meist ohne Menschen in unmittelbarer Nähe. Cobots sind dagegen für sicheren Kontakt mit Bedienern ausgelegt. Sie arbeiten langsamer und haben geringere Traglasten, verfügen dafür über Kollisionssensoren und können innerhalb von Sekundenbruchteilen abbremsen.
Anwendungen
Knickarmroboter dominieren Prozesse mit schweren Komponenten, mehrdimensionalem Schweißen, Lackieren oder CNC-Maschinenbeschickung. Cobots eignen sich sehr gut für die Zusammenarbeit mit Menschen am selben Arbeitsplatz, etwa bei Endmontage, Qualitätsprüfungen oder dem Verpacken leichter Produkte.
Wann wählen?
Wenn hohe Produktivität, die Bearbeitung größerer Komponenten und vollständige Automatisierung im Vordergrund stehen, ist ein Knickarmroboter nur schwer zu ersetzen. Bei Anwendungen mit häufigen Produktwechseln und Bedarf an direkter Mensch-Maschine-Interaktion haben Cobots dank Sicherheitsfunktionen und einfacher Umprogrammierung klare Vorteile.
Cobots vs. zylindrische Roboter
Konzept von Zusammenarbeit und Sicherheit im Vergleich zu einfacher Achskinematik
Zylinderroboter bewegen sich um eine vertikale Achse, Drehung, und entlang dieser Achse nach oben und unten, teilweise mit zusätzlicher Reichweite. Cobots sind auf sichere Zusammenarbeit mit Menschen ausgelegt: niedrige Geschwindigkeiten, Kollisionssensoren und begrenzte Kraft beziehungsweise begrenztes Drehmoment reduzieren das Risiko bei einem Kontakt.
Anwendungen
Zylindrische Roboter sind besonders effektiv, wenn Dreh- und Vertikalbewegung ausreichen, zum Beispiel beim Drehen von Teilen um eine Achse oder beim Transport zwischen zwei radial angeordneten Stationen. Cobots können gemeinsam mit einem Bediener an einem Arbeitsplatz arbeiten, etwa Komponenten zuführen, Schrauben anziehen oder ein Teil halten, das von einer Person montiert wird.
Wann wählen?
Wenn ein Arbeitsplatz keine menschliche Interaktion erfordert und einfache Bewegungen, Drehung plus Z-Achse, ausreichen, kann ein Zylinderroboter günstiger und leichter zu warten sein. Wenn dagegen die Zusammenarbeit mit Menschen und Sicherheit entscheidend sind und der Bewegungsablauf mehr Freiheit als Drehung plus Z benötigt, ist ein Cobot die vielseitigere Lösung.
Cobots vs. Delta
Direkte Zusammenarbeit vs. ultraschnelles Pick-and-Place
Delta-Roboter sind auf extrem schnelle Zyklen beim Transport kleiner Produkte spezialisiert, insbesondere in der Lebensmittel- oder Elektronikindustrie, arbeiten jedoch meist in abgegrenzten Bereichen und mit hohen Geschwindigkeiten. Cobots wurden für die Zusammenarbeit mit Menschen entwickelt, bewegen sich langsamer und haben meist eine geringere Traglast, abhängig vom Modell. Ihre Priorität ist die Sicherheit bei Kontakt mit dem Bediener.
Anwendungen
Delta-Roboter eignen sich hervorragend für Produktionslinien mit hohen Stückzahlen, bei denen keine kontinuierliche Beteiligung von Menschen in unmittelbarer Nähe erforderlich ist. Cobots bewähren sich in Bereichen, in denen Menschen und Roboter sich gegenseitig unterstützen müssen, beispielsweise bei hybrider Montage, bei der einige Schritte von der Maschine und andere vom Bediener ausgeführt werden.
Wann wählen?
Wenn Sie extrem hohe Geschwindigkeiten beim Pick & Place benötigen, also Hunderte Zyklen pro Minute, wählen Sie einen Delta-Roboter. Wenn Sie dagegen Flexibilität und Sicherheit bei der Zusammenarbeit mit Menschen sowie die Möglichkeit schätzen, den Roboter leicht für unterschiedliche Aufgaben umzurüsten, bieten Cobots eine vielseitigere und benutzerfreundlichere Implementierung.
Cobots im Vergleich zu Gantry-Systemen
Kollaborationskonzept im Vergleich zu großer Reichweite und Traglast
Gantry-Systeme sind häufig massive Konstruktionen mit X- und Y-Achse und teilweise Z-Achse, die einen sehr großen Arbeitsbereich abdecken können, zum Beispiel eine gesamte Lagerhalle oder Produktionslinie. Cobots konzentrieren sich auf Sicherheit und direkte Zusammenarbeit mit einem Bediener, meist in einem kleineren Bereich. Sie erreichen weder dieselbe Reichweite noch Traglast wie Gantry-Systeme.
Anwendungen
Portalsysteme sind eine Lösung für den Transport übergroßer oder schwerer Lasten zwischen mehreren Stationen oder Regalen. Cobots werden meist für Präzisionsaufgaben, leichte Montage, Tests oder Verpackung eingesetzt, bei denen Menschen häufig automatisierte Unterstützung benötigen, aber jederzeit eingreifen und gemeinsam mit dem Roboter arbeiten können.
Wann wählen?
Wählen Sie Gantry, wenn große horizontale Distanzen abgedeckt und/oder erhebliche Nutzlasten, zum Beispiel mehrere hundert Kilogramm, gehandhabt werden müssen. Wenn die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter sowie der Betrieb auf begrenztem Raum im Vordergrund stehen, die Aufgaben sich jedoch häufig ändern, kann ein Cobot seine sichere und flexible Bauweise optimal ausspielen.
Kollaborative Roboter beziehungsweise Cobots legen den Schwerpunkt auf Sicherheit und einfache Interaktion mit Bedienern und eignen sich daher ideal für Prozesse, in denen Menschen einen Teil des Vorgangs ausführen. Sie erreichen nicht die hohen Geschwindigkeiten von Delta-Robotern, die Reichweite von Gantry-Systemen oder die einfache Kinematik zylindrischer Roboter. Wenn jedoch schnelle Umrüstungen, Flexibilität und Bereitschaft für wechselnde Montageaufgaben wichtig sind, sind Cobots besonders stark.
Häufig gestellte Fragen
Häufig gestellte Fragen
Kollaborative Roboter, Cobots
Cobots wurden für eine enge Koexistenz mit Menschen entwickelt. Sie verfügen über Sensoren, die Kollisionen erkennen und Geschwindigkeit oder Kraft bei Widerstand begrenzen. Zusätzlich erfüllen sie ISO-Normen, darunter ISO 10218 und ISO/TS 15066. Dadurch sind mögliche Stöße weniger stark und das Verletzungsrisiko deutlich geringer als bei klassischen Robotern.
Nicht unbedingt. Bei einem risikobasierten Ansatz reicht es in der Regel aus, den Bereich zu kennzeichnen oder einfache Lichtvorhänge einzusetzen, wenn der Roboter im kollaborativen Modus mit begrenzter Geschwindigkeit und begrenztem Drehmoment arbeitet. Eine vollständige Einhausung ist erforderlich, wenn der Roboter bei bestimmten Vorgängen höhere Geschwindigkeiten erreicht oder gefährliche Gegenstände transportiert.
Ja, das ist einer der größten Vorteile. Bei vielen Modellen kann der Arm durch physisches Führen entlang eines vorgegebenen Pfades "angelernt" werden, das sogenannte Hand Guiding. Ein Anwendungswechsel und die Anpassung an eine neue Linie benötigen dadurch deutlich weniger Zeit als bei traditionellen Industrierobotern.
Die meisten modernen Modelle bieten eine Wiederholgenauigkeit von etwa ±0,05-0,1 mm, was für viele Montage-, Verpackungs- und Qualitätskontrollaufgaben ausreicht. Präzisere Anwendungen, zum Beispiel Mikromontage, können speziell angepasste Greifer oder Sensoren erfordern.
Obwohl sich der Hauptmarkt für Cobots auf Traglasten von etwa 5-15 kg konzentriert, gibt es auch Modelle, die 20-35 kg oder sogar mehr tragen können. Die Auswahl hängt von den Anforderungen der Anwendung ab, wobei eine höhere Traglast auch die Masse und Größe des Arms selbst erhöht und der kollaborative Betrieb möglicherweise zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen erfordert.
Ja. Cobots unterstützen in der Regel wichtige Kommunikationsprotokolle wie EtherCAT, Profinet und OPC UA und können mit 2D/3D-Kameras zur Erkennung von Komponentenpositionen oder Qualitätsprüfung ausgestattet werden. Zusätzlich bieten viele Hersteller IoT-Plattformen für Fernüberwachung und cloudbasierte Datenanalyse an.
In der Regel bis zu 1 m/s, teilweise schneller, im kollaborativen Betrieb werden die Geschwindigkeiten jedoch je nach Risikobeurteilung und Sicherheitseinstellungen oft auf etwa 0,25-0,5 m/s begrenzt. Wenn die Anwendung sehr schnelle Zyklen erfordert, sind SCARA-, Delta- oder Knickarmroboter in einem abgesicherten Bereich in Betracht zu ziehen.
Dank integrierter Kraftsensoren erkennt der Cobot eine Kollision und stoppt oder reduziert seine Geschwindigkeit deutlich. Dadurch wird das Risiko schwerer Verletzungen verringert. Der Bediener kann den Prozess in der Regel nach einem kurzen Sicherheitsbestätigungsverfahren wieder aufnehmen.
Theoretisch ja, sofern gemäß den Empfehlungen des Herstellers geeignete Service- und Wartungspausen eingehalten werden. Häufige Stillstände können eher durch Umrüstungen oder die Notwendigkeit, die Linie mit neuen Rohstoffen zu versorgen, entstehen als durch Einschränkungen des Roboters selbst.
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