Kollaborative Roboter, kurz Cobots, haben in den letzten zehn Jahren den Robotikmarkt verändert. Sie versprechen einfache Programmierung, flexible Einsatzmöglichkeiten und die Zusammenarbeit mit Menschen ohne aufwendige Schutzeinrichtungen. Aber sind Cobots die bessere Wahl als klassische Industrieroboter? Die Antwort hängt vom konkreten Anwendungsfall ab.
Was Cobots von klassischen Industrierobotern unterscheidet
Der grundlegende Unterschied liegt in der Sicherheitstechnik. Klassische Industrieroboter arbeiten schnell und mit hoher Kraft. Um Menschen zu schützen, werden sie durch Schutzzäune, Lichtschranken oder Druckmatten vom menschlichen Arbeitsbereich getrennt. Betritt ein Mensch den Sicherheitsbereich, stoppt der Roboter sofort.
Cobots hingegen sind so konstruiert, dass sie sicher neben Menschen arbeiten können. Kraftmomentensensoren in jedem Gelenk erkennen Berührungen und stoppen oder weichen aus, bevor eine Verletzung entstehen kann. Die Bewegungsgeschwindigkeit und -kraft sind so begrenzt, dass eine Kollision keine ernsthaften Verletzungen verursacht.
Das bedeutet aber nicht, dass Cobots grundsätzlich ohne Schutzeinrichtungen betrieben werden dürfen. Die Sicherheitsanforderungen hängen vom Werkzeug ab, das der Cobot trägt. Ein Cobot mit einem scharfen Greifer oder einem Schweißbrenner muss trotzdem abgesichert werden, auch wenn der Roboter selbst sicher ist.
Technische Unterschiede im Vergleich
Traglast: Klassische Industrieroboter decken Traglasten von wenigen Kilogramm bis zu mehreren hundert Kilogramm ab. Cobots liegen typischerweise zwischen 3 und 35 Kilogramm, mit einzelnen Modellen bis zu 35 Kilogramm.
Geschwindigkeit: Industrieroboter sind erheblich schneller. Taktzeiten von unter einer Sekunde sind möglich. Cobots arbeiten langsamer, typischerweise mit Werkzeuggeschwindigkeiten von 0,25 bis 1,5 Metern pro Sekunde in der Kollaborationszone.
Reichweite: Industrieroboter sind mit Reichweiten bis zu drei Metern erhältlich. Die meisten Cobots haben Reichweiten zwischen 500 und 1.300 Millimetern.
Präzision: Beide Systeme erreichen Wiederholgenauigkeiten im Bereich von 0,01 bis 0,1 Millimetern. Für hochpräzise Aufgaben wie Schrauben oder Fügen sind beide Systeme geeignet.
Programmierung: Wo Cobots punkten
Ein wesentlicher Vorteil von Cobots ist die einfachere Programmierung. Das Hand-Guiding-Verfahren ermöglicht es, dem Roboter Bewegungsabläufe beizubringen, indem man ihn per Hand durch die gewünschten Positionen führt. Ohne Programmierkenntnisse können einfache Abläufe in wenigen Stunden eingerichtet werden.
Viele Cobot-Hersteller bieten grafische Programmieroberflächen an, die ohne tiefere Robotikkenntnisse bedienbar sind. Das senkt die Einstiegshürde erheblich und macht Cobots für Betriebe ohne eigene Robotikspezialisten zugänglich.
Klassische Industrieroboter erfordern in der Regel herstellerspezifische Programmiersprachen und tiefere Kenntnisse in der Roboterprogrammierung. Die Einrichtung komplexer Anwendungen ist aufwendiger, bietet aber auch mehr Flexibilität für anspruchsvolle Prozesse.
Einsatzgebiete: Wann welches System sinnvoll ist
Cobots sind besonders geeignet für:
Anwendungen mit häufigem Produktwechsel, bei denen schnelles Umrüsten wichtig ist. Kleine Losgrößen und variantenreiche Fertigung spielen den Stärken von Cobots zu.
Arbeitsplätze, an denen Mensch und Roboter abwechselnd oder gemeinsam tätig sind. Wenn ein Mitarbeiter einen Teil des Prozesses übernimmt und der Cobot einen anderen, ist enge räumliche Zusammenarbeit sinnvoll.
Anwendungen mit geringen Traglasten und moderaten Taktzeiten. Schrauben, Kleben, Prüfen, einfaches Montieren und Bestücken von Maschinen mit kleinen Teilen sind typische Cobot-Anwendungen.
Betriebe ohne eigene Robotikspezialisten, die schnell und mit überschaubarem Aufwand einsteigen wollen.
Klassische Industrieroboter sind besonders geeignet für:
Anwendungen mit hohen Taktzeiten und großen Stückzahlen. Wenn jede Sekunde zählt, ist der schnellere Industrieroboter die richtige Wahl.
Hohe Traglasten und große Reichweiten. Palettieren von Säcken, Schweißen großer Baugruppen oder Handling schwerer Werkstücke erfordern die Kraft und Reichweite klassischer Industrieroboter.
Umgebungen, in denen ohnehin Schutzeinrichtungen notwendig sind, zum Beispiel wegen Schweißfunken, Lacknebel oder Späneflug. Wenn der Arbeitsbereich sowieso abgesichert sein muss, entfällt der Vorteil des Cobots.
Anwendungen, die rund um die Uhr laufen und maximale Produktivität erfordern.
Kosten im direkten Vergleich
Die Anschaffungskosten für einen Cobot liegen typischerweise zwischen 25.000 und 60.000 Euro für den Roboter selbst. Komplette Cobot-Applikationen inklusive Greifer, Sensorik und Programmierung kosten in der Regel 40.000 bis 100.000 Euro.
Klassische Industrieroboter beginnen bei ähnlichen Preisen für kleinere Modelle, steigen aber bei größeren Traglasten und vollständigen Roboterzellen schnell auf 100.000 bis 300.000 Euro und mehr.
Der Vergleich der reinen Anschaffungskosten greift zu kurz. Wichtiger ist die Total Cost of Ownership über die Nutzungsdauer: Integrationskosten, Programmieraufwand bei Produktwechseln, Raumkosten für Schutzeinrichtungen und Personalkosten für Wartung und Betrieb fließen in die Gesamtrechnung ein.
Sicherheitsnormen für kollaborative Roboter
Die ISO/TS 15066 definiert die Anforderungen an kollaborative Robotersysteme. Sie legt fest, welche Kräfte und Drücke bei einer Kollision zwischen Mensch und Roboter maximal auftreten dürfen, unterschieden nach Körperstellen.
Wichtig: Auch ein zertifizierter Cobot muss vor dem Einsatz einer Risikobeurteilung unterzogen werden. Das Werkzeug, das der Cobot trägt, das bearbeitete Werkstück und die konkrete Arbeitsumgebung beeinflussen die Sicherheitsanforderungen. Eine pauschale Aussage, dass Cobots grundsätzlich ohne Schutzeinrichtungen betrieben werden dürfen, ist falsch.
Häufig gestellte Fragen
Können Cobots klassische Industrieroboter ersetzen?
In vielen Anwendungen nicht. Cobots ergänzen das Portfolio und erschließen neue Anwendungsfälle, die mit klassischen Industrierobotern nicht wirtschaftlich waren. In Hochgeschwindigkeitsanwendungen mit hohen Traglasten sind klassische Industrieroboter überlegen.
Wie lange dauert die Einrichtung eines Cobots?
Für einfache Anwendungen wie Pick-and-Place oder Maschinenbestückung sind eine bis drei Tage realistisch. Komplexere Anwendungen mit Sensorintegration und Qualitätsprüfung dauern länger.
Welche Cobot-Hersteller sind am Markt etabliert?
Universal Robots (UR) ist Marktführer und hat die Cobot-Kategorie maßgeblich geprägt. Kuka, Fanuc, ABB und KUKA bieten ebenfalls Cobot-Linien an. Neuere Anbieter wie Franka Emika und Doosan Robotics gewinnen Marktanteile.
Kann ein Cobot auch schweißen?
Ja. Es gibt spezialisierte Schweißapplikationen für Cobots. Aufgrund der geringeren Geschwindigkeit sind sie für Schweißanwendungen mit moderaten Anforderungen geeignet. Die Abschirmung gegen Schweißspritzer und UV-Strahlung erfordert jedoch Schutzeinrichtungen, die den Vorteil der freien Kollaboration einschränken.
