Stellen Sie sich folgendes Szenario vor.
Sie stellen einem Lebensmittelhersteller eine Palettierlösung vor.
Der Kunde ist begeistert von den Sicherheitsfunktionen und der einfachen Programmierung des Cobots… Bis er sieht, wie er in der Hochsaison mit seinen 25 kg schweren Kisten zu kämpfen hat und kaum 5 Zyklen pro Minute schafft, obwohl er ständig 10 braucht.
Integratoren stehen täglich vor Dilemmas wie dem oben beschriebenen.
Dieser Artikel versucht zu analysieren, welche Technologie sich unter realen Bedingungen auszeichnet, und konzentriert sich dabei auf:
- Nutzlastkapazität
- Leistungsgeschwindigkeit
- langfristige Zuverlässigkeit
- Gesamtbetriebskosten
Die Entscheidung, die Sie heute treffen, könnte die Geschäfte Ihres Kunden für das nächste Jahrzehnt beeinflussen. Lassen Sie uns sicherstellen, dass es die richtige Entscheidung ist.
Die Alternativen verstehen: Die wichtigsten Spezifikationen
Kollaborative Roboter (Cobots)
Die neuesten Cobots bieten beeindruckende Fähigkeiten innerhalb bestimmter Parameter. Nominelle Nutzlasten reichen von 1-35 kg, wobei der Sweet Spot für die meisten Anwendungen zwischen 5-20 kg liegt.
Die allgemeine Reichweite reicht von 500 bis 1.850 mm, wobei für Palettier-/Depalettieranwendungen eine Mindestreichweite von 1.300 mm erforderlich ist, um alle Palettenablagepunkte abzudecken. In der Regel halten sich die Modelle mit 10 kg, 20 kg, 25 kg, 30 kg und 35 kg Nutzlast an diese Spezifikation. Je nach Palettenhöhe kann eine Hubsäule erforderlich sein, damit der Roboterarm volle Stapel mit einer Höhe von mehr als 1.600 mm bewältigen kann.
Das wichtigste Merkmal der Cobots sind ihre inhärenten Sicherheitsfunktionen, wie z.B. die integrierte Kraftbegrenzung und Kollisionserkennung, die den Bedarf an Zäunen reduzieren.
Außerdem zeichnen sie sich in der Regel durch eine einfache Programmierung aus. Die Teach-by-Demonstration-Funktion ermöglicht es dem Bediener, den Roboter manuell durch die gewünschten Bewegungen zu führen und so Programme ohne herkömmliche Kodierung zu erstellen.
Schließlich ermöglichen die kompakte Größe und das geringe Gewicht der Palettier-/Depalettierarme (25-75 kg) eine einfache Installation und einen geringen Platzbedarf.
Industrieroboter
Industrieroboter bieten ein ganz anderes Wertversprechen.
Die Tragfähigkeit reicht von 6 kg bis über 2.300 kg, wobei die Modelle mit Schwerpunkt auf Palettierung in der Regel mühelos 40-500 kg handhaben. Die Reichweite kann je nach Hersteller und Modell bis zu 4.200 mm betragen, was eine vollständige Abdeckung der Palettenhöhe und flexible Zellenlayouts gewährleistet.
Geschwindigkeit ist ein entscheidendes Unterscheidungsmerkmal. Standard-Industriepalettierroboter erreichen durchweg 8-12 Zyklen pro Minute. Hochgeschwindigkeitsvarianten wie Palettierarme mit 4 Freiheitsgraden können diesen Wert sogar noch weiter steigern und trotzen manchmal den Gesetzen der Physik.
In den meisten Fällen erhöht dieser Kompromiss die Komplexität. Industrielle Palettierroboter erfordern in der Regel ausgefeiltere und teurere Sicherheitssysteme sowie eine fachkundige Programmierung, liefern dafür aber kompromisslose Leistung in anspruchsvollen Umgebungen.
Realitätsprüfung der Leistung
Analyse der Geschwindigkeit und des Durchsatzes
Hier trifft die Theorie auf die Realität in der Produktion.
Cobots unterliegen grundlegenden Geschwindigkeitsbegrenzungen, die sich aus Sicherheitsanforderungen ergeben. Selbst die schnellsten kollaborierenden Roboter kommen bei Palettieranwendungen selten über 9-10 Zyklen pro Minute hinaus, wobei die Leistung in der Praxis aufgrund der von den Sicherheitsstandards vorgeschriebenen Beschleunigung oft deutlich geringer ist.
Industrieroboter hingegen arbeiten ohne diese Einschränkungen. Standard-Palettierroboter schaffen konstant 8-12 Zyklen pro Minute. Industriearme mit größerer Nutzlast können Multi-Pick, was die Produktionsrate praktisch um das 2-, 3- oder sogar 4-fache erhöht..
Bei Arbeitsabläufen, die von mehr als 8-9 Zyklen pro Minute profitieren, werden Industrieroboter trotz höherer Anschaffungskosten wirtschaftlich überlegen. Der Unterschied im Durchsatz erhöht sich mit der Zeit dramatisch und wirkt sich auf alles aus, vom Personalbedarf bis zur Produktionskapazität.
Nutzlast und Handhabungskapazität
Cobots sind für Pakete unter 20 kg geeignet, aber die Leistung nimmt deutlich ab, wenn sich die Lasten den maximalen Spezifikationen nähern. Noch kritischer ist, dass Cobots bei der Handhabung schwerer Lasten oft die Geschwindigkeit verringern, was den Durchsatz weiter beeinträchtigt.
Industrieroboter behalten ihre volle Leistung über ihren gesamten Traglastbereich bei. Ein Roboter, der für 300 kg ausgelegt ist, arbeitet mit 300 kg genauso effizient wie mit 30 kg. Diese Konsistenz erweist sich als entscheidend für Betriebe, die mit unterschiedlichen Produktgewichten umgehen oder zukünftige Produktänderungen vorhersehen.
Überlegungen zu Arbeitsbereich und Reichweite
Der begrenzte Arbeitsbereich bestimmt oft die Machbarkeit und kann andere Faktoren irrelevant machen. Cobots haben in der Regel Schwierigkeiten, eine volle Palettenhöhe von mehr als 2,2 – 2,4 Metern zu erreichen, was die Palettenkonfigurationen einschränkt und die Flexibilität des Layouts von Produktionslinien begrenzt.
Industrieroboter bieten eine umfassende Arbeitsraumabdeckung, erreichen die volle Palettenhöhe und können mehrere Palettenpositionen einnehmen. Dieser Reichweitenvorteil ermöglicht optimierte Zellenlayouts mit maximaler Effizienz.
Wenn der Platz extrem begrenzt ist, können Cobots natürlich die einzige praktikable Option für die Automatisierung der Palettierung/Depalettierung sein.
Langfristige Leistungszuverlässigkeit
Dies ist ein entscheidender Faktor für die Unterscheidung zwischen guten und hervorragenden Investitionen.
Cobots erbringen bei leichten Anwendungen eine angemessene Leistung, können aber bei anhaltender starker Belastung mechanisch verschleißen. Es gibt sie erst seit 10-15 Jahren und sie werden ständig weiterentwickelt, aber die Erfahrung zeigt, dass ihre Robustheit abnimmt, je härter die Einsatzbedingungen werden. Darüber hinaus können ihre eingebauten Sicherheitssysteme zwar vorteilhaft sein, aber den Wartungsaufwand erhöhen und die Ausfallzeiten beeinträchtigen.
Ganz im Gegenteil: Industrieroboter sind speziell für den industriellen Dauerbetrieb konzipiert. Jahrzehntelange Verfeinerung hat zu vorhersehbaren Wartungsplänen und dokumentierten Zuverlässigkeitsmetriken geführt. In Umgebungen mit hohen Stückzahlen führt dies zu niedrigeren Gesamtbetriebskosten, trotz höherer Anfangsinvestitionen.
Bei Standard-Palettier-/Depalettiervorgängen, insbesondere bei der Handhabung ganzer Lagen und der Verarbeitung schwerer Industrieprodukte, werden die Vorteile der Stärke und Präzision von Industrierobotern genutzt.
Wirtschaftliche Realität und Integration
Analyse der Gesamtkosten
Vergleiche der Anfangsinvestitionen führen Entscheidungsträger oft in die Irre, wenn sie nicht über die entsprechende Erfahrung mit beiden Technologien verfügen. Während Cobots zum Beispiel im Vorfeld weniger kosten, können versteckte Integrationskosten die Anfangskosten ausgleichen.
Die Betriebskostenanalyse zeigt, dass der Einsatz von Cobots aufgrund von Geschwindigkeitsbegrenzungen bei Anwendungen mit mittlerem bis hohem Durchsatz zu höheren Stückkosten führen kann. Industrieroboter erzielen in der Regel niedrigere Kosten pro Zyklus, wenn der Durchsatz 8-10 Zyklen pro Minute übersteigt.
Faktoren der Integration
Zu den Standardvorteilen von Cobots gehören vereinfachte Sicherheitsanforderungen und ein schnellerer Einsatz. Ein geringerer Bedarf an Umzäunungen und eine einfachere Programmierung können die Projektlaufzeiten erheblich beschleunigen.
Bei der Anwendung von Industrierobotern können Sie auf bewährte Integrationsverfahren und eine umfangreiche Support-Infrastruktur zurückgreifen. Die Erfahrung der Automatisierungsbranche mit Industrierobotern sorgt für Vertrauen und vorhersehbare Ergebnisse.
Traditionell war die Programmierung von Industrierobotern viel komplexer und zeitaufwändiger. Mit der neuen Generation der Palettierroboter-Software verschwindet dieser Nachteil jedoch tendenziell.
ROI-Überlegungen
Break-even-Analysen zeigen in der Regel, dass Industrieroboter bei Anwendungen mit mehr als 8 Zyklen pro Minute einen besseren Return-Of-Investment (ROI) erzielen. Der Durchsatzvorteil verstärkt sich mit der Zeit und wirkt sich auf jeden Aspekt der Betriebswirtschaft aus.
Zukunftssicherheitserwägungen sprechen ebenfalls für Industrieroboter für wachsende Betriebe. Ihre Skalierbarkeit und ihr Aufrüstungspotenzial schützen langfristige Investitionen besser als die Einschränkungen von Robotern.
Kurz gesagt, können wir die folgende Faustregel anwenden:
Wählen Sie Cobots, wenn:
- Die Nutzlast bleibt konstant unter 15 kg
- Die Geschwindigkeitsanforderungen bleiben unter 6 Zyklen pro Minute
- Platzmangel schränkt die Installationsmöglichkeiten stark ein
- Häufige menschliche Interaktion ist erforderlich
- Budgetbeschränkungen verhindern die Berücksichtigung von Industrierobotern
Wählen Sie Industrieroboter, wenn:
- Nutzlast regelmäßig über 20kg
- Geschwindigkeitsanforderungen übersteigen 8 Zyklen pro Minute
- Langfristige Zuverlässigkeit ist entscheidend für den Betrieb
- Zukünftiges Wachstum oder Produktänderungen werden erwartet
- Maximale Kapitalrendite hat Vorrang
Die Grauzonen
Anwendungen mit mittlerem Gewicht (15-30 kg) schaffen die interessantesten Entscheidungsszenarien. Obwohl Cobots diesen Bereich technisch bewältigen können, bieten Industrieroboter deutliche Vorteile, die oft den Ausschlag geben.
Sie können zum Beispiel die sicherere Wahl sein, wenn die Anforderungen des Kunden an die Grenzen des Cobots stoßen. Es ist besser, anfangs zu viel zu spezifizieren, als im Betrieb zu wenig zu liefern, denn der anfängliche Kostenaufschlag macht sich in der Regel durch einen höheren Durchsatz, eine längere Lebensdauer und einen geringeren Wartungsaufwand bezahlt.
Fazit
Sowohl kollaborative als auch Industrieroboter haben sich ihren Platz in der modernen Fabrikautomation verdient. Bei Palettier- und Depalettieranwendungen werden jedoch aufgrund der Leistungsanforderungen häufig Industrieroboterlösungen bevorzugt.
Während Cobots wertvolle Innovationen in Bezug auf Sicherheit und einfache Programmierung bringen, bleiben Industrieroboter die bevorzugte Wahl für schwere Produktionsumgebungen.
Die erfolgreichsten Integratoren, die wir kennen, passen die Technologie an die Anforderungen der Anwendung an und folgen nicht den Branchentrends. Für die meisten Palettieranwendungen deutet diese Analyse auf Industrieroboter hin, vor allem jetzt, da die Komplexität der Programmierung keine Rolle mehr spielt.
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