Cobot oder Industrieroboter? Wie wählt man die passende Lösung für die Automatisierung der Produktion?

Keine Schutzeinhausung, geringere Kosten, einfache Programmierung – klingt ein Cobot nach der idealen Lösung? Ob er sich für die Produktion eignet, hängt von deutlich mehr Faktoren ab.

Cobot und Industrieroboter stehen für zwei unterschiedliche Ansätze bei der Automatisierung von Produktionsprozessen. Beide Lösungen ermöglichen die Automatisierung wiederkehrender Aufgaben, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihrer Möglichkeiten und Einsatzbereiche.

Die Auswahl des Roboters sollte nicht mit der Frage nach dem Robotertyp beginnen, sondern mit der Frage: Was benötigt der jeweilige Prozess?

Ein Cobot, also ein kollaborierender Roboter, ist für Anwendungen konzipiert, bei denen der Roboter in der Nähe von Menschen arbeiten soll. Dank integrierter Sensoren und Sicherheitsfunktionen kann er entsprechend reagieren und seinen Betrieb kontrollieren, beispielsweise indem er Bewegungen begrenzt oder den Prozess stoppt. Dadurch können Anwendungen realisiert werden, bei denen Bediener und Cobot im selben Arbeitsbereich arbeiten.

Industrieroboter werden in großem Umfang in automatisierten Prozessen eingesetzt, bei denen unter anderem Leistung, Geschwindigkeit, Wiederholgenauigkeit und die Handhabung größerer Lasten eine wichtige Rolle spielen.

In der Praxis betreffen die Unterschiede zwischen einem Cobot und einem Industrieroboter vor allem:

Es gibt keine Lösung, die für jede Anwendung gleichermaßen geeignet ist. Die Wahl sollte sich aus den Anforderungen des jeweiligen Prozesses ergeben.

Ein Cobot kann dort sinnvoll sein, wo Flexibilität der Arbeitsstation und einfache Umrüstungen wichtig sind und die auszuführenden Aufgaben eine Zusammenarbeit mit dem Bediener erfordern.

Sein Einsatz kann insbesondere sinnvoll sein bei:

Cobots werden unter anderem für die Maschinenbeschickung, insbesondere von Werkzeugmaschinen, für Montage, Handhabung von Bauteilen und Qualitätskontrolle eingesetzt.

Die International Federation of Robotics* verweist auf ihren Einsatz in Produktionen mit hoher Variantenvielfalt und kleineren Serien, bei denen die Möglichkeit einer schnellen Anpassung des Roboters an die nächste Aufgabe von Bedeutung ist.

Cobots sind einfacher zu programmieren, und der große Bewegungsbereich der einzelnen Achsen bietet mehr Freiheit bei der Positionierung des Arms. Dadurch können sie sich besser in begrenzte Räume integrieren und die Bewegungsbahn leichter an die Arbeitsstation anpassen.

Das bedeutet jedoch nicht, dass kurze Serien oder eine variable Produktion den Einsatz von Industrierobotern ausschließen. Ein entsprechend ausgewählter Industrieroboter kann ebenfalls unterschiedliche Varianten und Aufgaben bearbeiten – insbesondere dann, wenn der Prozess eine höhere Komplexität, Leistung und Arbeit nach definierten Sequenzen erfordert.

Ein Industrieroboter ist eine naheliegende Wahl, wenn Leistung, Geschwindigkeit, Wiederholgenauigkeit oder eine größere Reichweite und Traglast entscheidend sind.

Er kann besonders gut für Prozesse geeignet sein, die:

Industrieroboter werden unter anderem beim Schweißen, Punktschweißen, Palettieren, bei der Maschinenbeschickung, Montage und beim Transport von Bauteilen eingesetzt.

Eine höhere Traglast, größere Reichweite oder höhere Arbeitsgeschwindigkeit können bei anspruchsvolleren Prozessen entscheidend sein. Gleichzeitig hängt die Effizienz einer Lösung nicht nur vom Roboter selbst ab, sondern auch davon, wie er mit den übrigen Komponenten der Arbeitsstation zusammenarbeitet.

Deshalb lohnt es sich, statt ausschließlich die Parameter der Geräte zu vergleichen, die Leistung der gesamten Arbeitsstation zu betrachten.

Ein Cobot wurde für Anwendungen entwickelt, bei denen eine Zusammenarbeit mit Menschen vorgesehen ist. Das bedeutet jedoch nicht, dass jeder Cobot automatisch ohne Schutzeinhausung oder andere Schutzmaßnahmen betrieben werden kann.

Die Sicherheit hängt von der gesamten Anwendung ab – nicht nur vom Roboter selbst. Entscheidend sind unter anderem der ausgeführte Prozess, das Werkzeug, das gehandhabte Bauteil und die Gestaltung der Arbeitsstation.

Die Sicherheit hängt von der gesamten Anwendung ab – nicht nur vom Roboter selbst. Entscheidend sind unter anderem der ausgeführte Prozess, das Werkzeug, das gehandhabte Bauteil und die Gestaltung der Arbeitsstation.

Die IFR** weist darauf hin, dass die Sicherheit einer kollaborativen Anwendung von der konkreten Aufgabe abhängt. Ein Roboter mit einem scharfen Werkzeug kann unabhängig davon eine Gefährdung darstellen, dass er für die gemeinsame Nutzung des Arbeitsraums mit einem Bediener ausgelegt wurde. Daher ist auch bei Cobots eine Risikobeurteilung erforderlich.

Bei Industrierobotern kann die Sicherheit unter anderem durch Schutzeinhausungen, Scanner, Verriegelungen oder andere Schutzlösungen gewährleistet werden. Die endgültige Lösung sollte sich aus den Eigenschaften der konkreten Arbeitsstation ergeben.

Die Möglichkeit eines Cobots, in der Nähe eines Bedieners zu arbeiten, ergibt sich aus seinen Sicherheitsfunktionen und der Auslegung der Anwendung – nicht allein aus der Tatsache, dass es sich um einen Cobot handelt.

Auch ein Industrieroboter kann in der Nähe eines Bedieners arbeiten, wenn die Anwendung und die eingesetzten Schutzmaßnahmen das erforderliche Sicherheitsniveau gewährleisten.

Die Auswahl des Roboters sollte erst nach einer Analyse des Prozesses erfolgen.

Die Art der Operation beeinflusst die erforderliche Reichweite, Traglast, Genauigkeit, Art der Bauteilaufnahme und die benötigte Ausstattung.

Wenn eine kurze Zykluszeit entscheidend ist, kann ein Industrieroboter aufgrund höherer Arbeitsgeschwindigkeiten und der Möglichkeit, wiederkehrende Bewegungen flüssig auszuführen, gegenüber einem Cobot Vorteile haben. Dennoch sollte die Zykluszeit der gesamten Arbeitsstation und nicht nur die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters betrachtet werden.

Bei häufigen Änderungen von Produkten, Serien oder ausgeführten Operationen kann eine höhere Flexibilität ein wichtiges Argument für den Einsatz eines Cobots sein. Eine vergleichbare Flexibilität kann jedoch auch durch eine entsprechend konzipierte Anwendung mit einem Industrieroboter erreicht werden.

Wenn ein Teil des Prozesses weiterhin von einem Menschen ausgeführt wird, sollten die Art der Zusammenarbeit zwischen Bediener und Roboter sowie die entsprechenden Sicherheitsanforderungen analysiert werden.

Dabei muss nicht nur das Gewicht des zu bewegenden Bauteils berücksichtigt werden, sondern auch das Gewicht des Greifers oder Werkzeugs sowie die Art und Weise, wie die Operation ausgeführt wird.

Bei Prozessanwendungen, in denen der Roboter Fräs- oder Schleifarbeiten ausführt, sollte besonderes Augenmerk auf die Belastungen des Roboters durch hochtourige Antriebe gelegt werden.

Der Roboter ist Teil einer größeren Lösung. Seine Funktion wird auch durch Zuführungen, Greifer, Bauteilpositionierung, Bildverarbeitungssysteme, Steuerung, Sicherheitssysteme und den Produktfluss beeinflusst.

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Die angegebene Geschwindigkeit des Roboters allein sagt noch nichts darüber aus, wie schnell die gesamte Arbeitsstation arbeiten wird.

Die Zykluszeit wird unter anderem durch die Aufnahme und Ablage des Bauteils, die Positionierung, die Kommunikation mit anderen Geräten und die Reihenfolge der ausgeführten Operationen beeinflusst.

Diese Faktoren können bereits vor der physischen Inbetriebnahme der Arbeitsstation mithilfe einer Prozesssimulation analysiert werden. Dabei lassen sich unter anderem Zykluszeiten, Roboterbahnen und der Produktfluss überprüfen.

So kann bereits vor der Inbetriebnahme bewertet werden, wie die gewählte Lösung im realen Prozess funktionieren wird.

→ Erfahren Sie, wie Simulation bei der Planung und Optimierung von Produktionsprozessen unterstützt

Die Auswahl des Roboters ist nur einer von mehreren Schritten bei der Planung einer Automatisierungslösung. Ebenso wichtig sind die Planung der Arbeitsstation, die Integration der Geräte, die Programmierung und die Inbetriebnahme der gesamten Lösung.

Die Wirksamkeit der Robotisierung hängt nicht nur von der Wahl des Roboters ab, sondern davon, wie gut er auf den gesamten Prozess abgestimmt ist.

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Nein. Beide Lösungen verfügen über unterschiedliche Möglichkeiten und Einsatzbereiche. Die Wahl hängt von den Anforderungen des jeweiligen Prozesses ab.

Ein Cobot kann für Prozesse geeignet sein, bei denen Flexibilität, häufige Änderungen der Aufgaben oder die Möglichkeit zur Arbeit in der Nähe eines Bedieners wichtig sind.

Nicht immer. Ob Mensch und Roboter im selben Arbeitsbereich arbeiten können, hängt von der konkreten Anwendung, der ausgeführten Aufgabe und den eingesetzten Sicherheitsmaßnahmen ab.

In einigen Anwendungen ja, jedoch handelt es sich nicht um eine universelle Lösung. Bei Prozessen, die hohe Geschwindigkeit, große Traglasten oder hohe Leistung erfordern, kann ein Industrieroboter besser geeignet sein.

Zu berücksichtigen sind unter anderem die Art der Operation, Zykluszeit, Traglast, Reichweite, Variabilität der Produktion, Einbindung des Bedieners, Art der Bauteilzuführung und Sicherheitsanforderungen.

Ja. Die Leistung wird jedoch auch von anderen Komponenten der Arbeitsstation beeinflusst, beispielsweise von der Bauteilzuführung, den Greifern, der Positionierung, der Kommunikation und der Reihenfolge der ausgeführten Operationen.

Quellen:

*  https://ifr.org/ifr-press-releases/news/how-robots-work-alongside-humans
** https://ifr.org/post/international-federation-of-robotics-publishes-collaborative-industrial-rob
*** LBR iisy: Industrial cobot for flexible manufacturing, assembly, material handling, and arc welding. | KUKA