Industrieroboter —
Typen, Hersteller und
Auswahl des richtigen Modells

Die Roboterauswahl wird am häufigsten auf Basis von Vertrautheit statt Eignung getroffen. Der Integrator verwendet die Marke, die er kennt, der Hersteller spezifiziert den Roboter aus dem letzten Projekt, und das Ergebnis ist ein Knickarmroboter, der eine Aufgabe ausführt, die ein SCARA mit doppelter Geschwindigkeit zu zwei Dritteln der Kosten erledigen würde — oder ein Cobot installiert, wo ein vollständiger Industrieroboter über seine Lebensdauer schneller, sicherer und kostengünstiger zu integrieren gewesen wäre.

Dieser Artikel behandelt die wichtigsten Roboterarchitekturen und ihre Leistungsmerkmale, die wichtigsten Hersteller und ihre Flaggschiff-Modellfamilien sowie einen praktischen Rahmen für die Zuordnung des Robotertyps zur Anwendung. Er richtet sich an Ingenieure und Projektmanager, die Roboterauswahlentscheidungen ohne dedizierten Roboterhintergrund treffen oder beeinflussen müssen.

Roboterarchitekturen — Wofür jeder Typ geeignet ist

Knickarmroboter (6-Achs)

Die dominierende Architektur in der Industrierobotik. Sechs Drehgelenke in einer kinematischen Kette geben dem Roboter sechs Freiheitsgrade — ausreichend, um den Endeffektor an jede Position innerhalb des Arbeitsraums und in jeder Ausrichtung zu bringen. Diese Flexibilität macht Knickarmroboter zur Standardwahl für Aufgaben, die eine beliebige Werkzeugausrichtung erfordern: Schweißen, Lackieren, Maschinenbe-dienung, Montage und Materialhandhabung.

Traglasten reichen von unter einem Kilogramm (Kleinteilmontage und Dosierung) bis über 2.000 kg für schwere Automobilhandhabung. Reichweite typischerweise 500–4.000 mm. Der Kompromiss für Flexibilität ist mechanische Komplexität, höhere Stückkosten gegenüber einfacheren Architekturen und langsamere maximale Taktzeiten als Parallelkinematiken für einfache Pick-and-Place-Operationen.

SCARA-Roboter (Selective Compliance Assembly Robot Arm)

Vierachsige Architektur mit zwei horizontalen Drehgelenken, einer vertikalen Linearachse und Rotation. Inherent steif in vertikaler Richtung (widersteht Abwärtskräften beim Einsetzen) und nachgiebig horizontal (ermöglicht dem Werkzeug die Selbstzentrierung in einer Bohrung). Dies macht SCARA zur optimalen Wahl für Einsetzaufgaben — PCB-Bestückung, Schraubeneindrehen, pharmazeutisches Blistern und Präzisionskomponentenmontage.

Typische Traglast 1–20 kg, Reichweite 150–1.000 mm, Taktzeiten erheblich schneller als äquivalente Knickarmroboter bei reinem Pick-and-Place. Nicht geeignet, wo beliebige Werkzeugausrichtung benötigt wird — die Endeffektor-Achse ist immer vertikal.

Delta-(Parallelkinematik-)Roboter

Drei (oder vier) parallel verbundene Arme zu einer einzelnen beweglichen Plattform, angetrieben von Motoren auf einer festen Basis. Die Parallelkinematik ermöglicht sehr hohe Beschleunigung und Verzögerung — Delta-Roboter sind die schnellste Architektur für leichtes Pick-and-Place und erreichen routinemäßig 150–200 Picks pro Minute, die kein Knickarmroboter bei ähnlicher Traglast erreichen kann.

Traglast typischerweise 1–15 kg, begrenzt auf eine relativ flache Arbeitskuppel statt einer vollen sphärischen Hüllkurve. Standardanwendung ist Hochgeschwindigkeits-Lebensmittel-, Pharma- und Elektronikverpackung. Nicht geeignet, wo Last- oder Reichweitenanforderungen die Architekturlimits überschreiten.

Kartesische Roboter / Portalsysteme

Drei Linearachsen (X, Y, Z) zu einer orthogonalen Struktur zusammengebaut. Die mechanische Einfachheit erzeugt hohe Steifigkeit, hohe Positionsgenauigkeit und sehr hohe Tragfähigkeit für die Kosten. Portalsysteme, die große Flächen überspannen, können Tonnen handhaben. Sie sind nicht flexibel — die kartesische Struktur kann nicht um ein Werkstück herumgreifen oder darunter — aber für Anwendungen, die diese Flexibilität nicht benötigen (CNC-Maschinenbeladung, Laserschneiden, großformatiges Pick-and-Place, Lagerung und Entnahme), ist die kartesische Konstruktion oft die kostengünstigste Lösung.

Kollaborative Roboter (Cobots)

Knickarmroboter (typischerweise 6-Achs), die für den Betrieb in der Nähe von oder neben Menschen ohne Sicherheitszaun konzipiert sind und sich auf Kraft-Momenten-Sensorik, Geschwindigkeits- und Positionsüberwachung sowie Leistungs-/Kraftbegrenzung verlassen, um Kontakt zu erkennen und vor Verletzung zu stoppen. ISO/TS 15066 definiert die kollaborativen Betriebsmodi und die Kontaktkraftgrenzen, die das Cobot-Design regeln.

Wichtige Merkmale und Einschränkungen:

• Traglast: Die meisten Cobots sind auf 3–25 kg ausgelegt. Eine kleine Anzahl erreicht 35 kg. Dies deckt die große Mehrheit manueller Montageaufgaben ab, schließt aber schwere Materialhandhabung aus.
• Geschwindigkeit: Cobots laufen mit reduzierter Geschwindigkeit im Vergleich zu Industrierobotern — typischerweise 1–2 m/s maximale TCP-Geschwindigkeit gegenüber 3–5+ m/s für Industrie. Im kollaborativen Modus (mit anwesenden Menschen) wird die maximale Geschwindigkeit durch die ISO/TS 15066-Kontaktkraftgrenzen weiter eingeschränkt.
• Programmierung: Cobots sind typischerweise einfacher zu programmieren als Industrieroboter — Drag-to-Teach, Tablet-Interfaces und grafische Programmierumgebungen senken die Integrationshürde für einfachere Anwendungen.
• Risikobeurteilung: Trotz des Marketings ersetzen Cobots nicht die Notwendigkeit einer sicherheitstechnischen Risikobeurteilung. ISO/TS 15066 erfordert eine Risikobeurteilung, um die geeigneten Geschwindigkeits- und Kontaktkraftgrenzen für die spezifische Anwendung zu bestimmen.

Wesentliche Spezifikationen

Wichtige Hersteller und Modellfamilien

FANUC (Japan) — Marktführer nach Stückzahl

FANUC ist der weltweit größte Roboterhersteller nach installierten Einheiten und dominiert die Automobil-, Elektronik- und allgemeine Industrie weltweit. Ihre Steuerungssysteme gelten als führend in der Klasse hinsichtlich Zuverlässigkeit. Ersatzteilversorgung und Serviceabdeckung in Großbritannien ist stark über FANUC UK.

• LR Mate 200iD — kleiner 7-kg-Knickarmroboter, 717 mm Reichweite. Der Referenz-Kleinroboter für Maschinenbedienung, Montage und Dosierung.
• M-10iA / M-20iD — Mittelklasse, 12–20 kg Traglast. Allgemeines Schweißen, Montage, Handhabung. Riesige installierte Basis in der britischen Fertigung.
• M-710iC — 50–70 kg. Schwere Maschinenbedienung, Materialhandhabung, Palettierung bei moderaten Raten.
• M-410iB/iC — 160–700 kg dedizierter Palettierroboter. Unter den am häufigsten eingesetzten Palettierern in Lebensmitteln und FMCG.
• CR-Serie (CR-4iA bis CR-35iA) — FANUCs Cobot-Linie, 4–35 kg Traglast. Der CR-35iA ist einer der Cobots mit der höchsten Traglast.
• P-Serie — Lackierroboter mit Hohlhandgelenk für Schlauchführung.
• SR-Serie — SCARA-Roboter für Elektronik und Kleinteile-Montage.

ABB Robotics (Schweden) — Stärkstes Profil beim Lichtbogenschweißen

ABB hat eines der breitesten Roboterportfolios in allen Industriesektoren mit besonderer Stärke beim Lichtbogenschweißen, im Automobilkarosseriebau, bei der Lackierung und Materialhandhabung. Ihre RobotStudio-Offline-Programmiersoftware gehört zu den leistungsfähigsten in der Branche. Starkes UK-Service- und Supportnetzwerk.

• IRB 1200 — kompakt, 5–7 kg, 700–901 mm Reichweite. Kleinteile-Montage, Elektronik, Medizintechnik.
• IRB 2600 — 12–20 kg, 1.650 mm Reichweite. Der Arbeitspferd-Lichtbogenschweißroboter mit ausgezeichneter Bahngenauigkeit.
• IRB 4600 — 20–60 kg. Montage, Pressenbe-dienung, Palettierung.
• IRB 6700 — 150–300 kg. Automobil-Punktschweißen, schwere Montage, Gießerei.
• IRB 360 FlexPicker — 1–8 kg Delta-Roboter. Das Referenzprodukt für Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place in Lebensmittel, Pharma und Verpackung. Bis zu 200 Picks/min.
• IRB 14000 YuMi — Zweiarm-7-Achs-Kollaborationsroboter, 0,5 kg pro Arm. Einzigartige Architektur für Kleinteil-Elektronikmontage.
• GoFa CRB 15000 — 5 kg Cobot. ABBs hauptsächliches Einzelarm-Cobot-Angebot.

KUKA (Deutschland, jetzt Midea Group) — Automobil-Benchmark

KUKA ist der bevorzugte Roboter im europäischen Automobil-Karosseriebau und der globale Benchmark für große, hochtragende Knickarmroboter. KUKA.Sim-Offline-Programmierung ist gut anerkannt. UK-Support über KUKA Robotics UK.

• KR AGILUS — 6–10 kg, 706–1.101 mm Reichweite. Schnellster kleiner Industrieroboter im KUKA-Sortiment.
• KR CYBERTECH — 8–22 kg. Lichtbogenschweißen, Maschinenbedienung, Montage.
• KR QUANTEC — 90–270 kg. Automobil-Punktschweißen, schwere Montage. Der Roboter in praktisch jedem europäischen Automobilwerk.
• KR FORTEC / TITAN — 300–1.300 kg. Sehr schwere Handhabungsanwendungen.
• LBR iiwa 7 / 14 — 7–14 kg drehmomentkontrollierter Cobot mit Kraftsensorik in allen Gelenken. Für Präzisionsmontage mit Kontaktkraftsteuerung.

Yaskawa Motoman (Japan) — Stark in Schweißen und Handhabung

Yaskawa-Motoman-Roboter haben eine besonders starke Position beim Lichtbogenschweißen und bei der Palettierung. Guter UK-Support über Yaskawa Europe.

• GP-Serie — Allzweck-Knickarme, 7–500 kg. Breites Spektrum industrieller Aufgaben.
• AR-Serie — Lichtbogenschweißen-optimiert. Hohlarm für Kabelmanagement.
• PL-Serie — dedizierte Palettierroboter. Direkt vergleichbar mit FANUC M-410.
• HC-Serie (HC10DT, HC20DT) — Cobots 10–20 kg mit hautbasierter Kontakterkennung.

Universal Robots (Dänemark) — Cobot-Marktführer

Universal Robots erfand den modernen Cobot-Markt und ist weiterhin dessen größter Akteur nach Stückzahl. Das UR-Ökosystem — UR+-Marktplatz, große installierte Basis, umfangreiches Integratornetzwerk — gibt UR einen erheblichen praktischen Vorteil bei Cobot-Einsätzen.

• UR3e — 3 kg, 500 mm Reichweite. Tischmontage, Dosierung, Prüfung.
• UR5e — 5 kg, 850 mm Reichweite. Der weltweit am häufigsten eingesetzte Cobot. Leichte Montage, Maschinenbedienung, Verpackung.
• UR10e — 10 kg, 1.300 mm Reichweite. Palettierung bei niedrigen Raten, schwerere Montage, Schweißen.
• UR16e — 16 kg, 900 mm Reichweite. Höhere Traglast bei moderater Reichweite.
• UR20 — 20 kg, 1.750 mm Reichweite. Palettierung und große Werkstückhandhabung.
• UR30 — 30 kg, 1.300 mm Reichweite. Maschinenbedienung für größere Komponenten.

Stäubli (Schweiz) — Präzision und Reinraum

Stäubli besetzt eine spezifische und wertvolle Nische in Anwendungen, wo Kontamination, Chemikalienbeständigkeit oder extreme Präzision kritisch ist. Ihre vollversiegelten Roboter sind das Referenzprodukt für pharmazeutische Fertigung, Halbleiterfertigung und Lebensmittelverarbeitung mit höchsten Hygieneanforderungen.

• RX-Serie — 6-Achs, ISO-Klasse-5-Reinraum. Elektronik- und Pharmamontage.
• TX2-Serie — kompakt, hochpräzise 6-Achs. Medizinprodukte, Optik.
• TP80 Fast Picker — Delta-Roboter für Hochgeschwindigkeits-Lebensmittel- und Pharmaverpackung.

Epson Robots (Japan) — SCARA-Spezialisten

Epsons Roboterdivision produziert einige der besten SCARA-Roboter für die Elektronikmontage und Kleinteilhandhabung. Eine rationale Wahl für jede SCARA-Anwendung im Traglastbereich unter 5 kg.

Anwendungsbasierter Auswahlführer

Cobot vs. Industrieroboter — Die eigentliche Entscheidung

Die Cobot-vs.-Industrieroboter-Entscheidung wird häufig falsch gerahmt. Die Frage ist nicht „Wollen wir neben dem Roboter arbeiten?" — sie ist „Was ist das System mit den niedrigsten Gesamtkosten, das die Produktionsanforderung erfüllt?"

Cobots sind tatsächlich kosteneffektiv, wenn:

• Die Anwendung flexibel ist und sich häufig ändert
• Das Produktionsvolumen niedrig bis mittel ist
• Der Platz begrenzt ist — Cobots ohne Zaun können in kompakten Zellen eingesetzt werden
• Die Integrationskomplexität gering ist — UR+-Ökosystem bietet echten Plug-and-Play-Vorteil
• Die Traglast unter 10 kg liegt — wo Geschwindigkeit und Traglast des Cobots ausreichend sind

Industrieroboter sind die richtige Wahl, wenn:

• Die Taktzeit die Engpassgröße ist
• Die Traglast 20–25 kg überschreitet
• Die Anwendung kontinuierlich mit hoher Auslastung läuft
• Umweltbedingungen es erfordern — Hochtemperatur-, korrosive oder ATEX-bewertete Anwendungen

Häufige Auswahlmängel

1. Ignorieren des Werkzeuggewichts bei der Traglastberechnung. Ein auf 10 kg ausgelegter Roboter mit einem 6-kg-Greifer hat 4 kg für das Werkstück verfügbar. Die Roboterauswahl mit dem Brutto-Traglastwert und einem symbolischen Werkzeuggewicht erzeugt unterdimensionierte Roboter.
2. Auswahl nach Reichweite statt Arbeitsraumform. Ein Roboter kann die Reichweite haben, um einen Zielpunkt zu erreichen, aber die Geometrie des Arbeitsraums macht es möglicherweise unmöglich, ihn in einer brauchbaren Haltung zu erreichen. Das Reichweitendiagramm des Herstellers gegen die tatsächliche Zellgeometrie in der Simulation prüfen.
3. Annahme, dass Cobots keine Risikobeurteilung erfordern. CE-Kennzeichnung unter der Maschinenrichtlinie und ISO-10218-2-Konformität erfordern eine Risikobeurteilung für jede Roboterinstallation.
4. Kein Berücksichtigen des Steuerungsökosystems. Der Robotercontroller bestimmt, wie sich der Roboter in die weiteren Zellkomponenten integriert — SPS-Kommunikation, Vision-System-Schnittstellen, F/T-Sensor-Integration.
5. Roboter ohne Berücksichtigung der Ersatzteil- und Serviceverfügbarkeit auswählen. In Großbritannien haben FANUC, ABB, KUKA, Yaskawa und Universal Robots etablierte Service- und Ersatzteilnetzwerke. Weniger bekannte Marken können attraktive Stückpreise bieten, bergen aber echte Risiken bei Ausfallzeiten.
6. Einen 6-Achs-Roboter spezifizieren, wo ein SCARA schneller und günstiger wäre. Für reine vertikale Pick-and-Place-Montage in einer einzelnen Horizontalebene übertrifft ein SCARA einen 6-Achs-Roboter bei der Taktzeit und kostet in der Regel weniger.

Zusammenfassung

Die Roboterauswahl beginnt mit der Anwendungsanalyse, nicht mit der Markenpräferenz. Traglast (einschließlich Werkzeug), Reichweitenhüllkurve, erforderliche Taktzeit, Umgebungsbedingungen, IP-Anforderung und Integrationsbeschränkungen definieren, bevor Produkte betrachtet werden. Dann die Architektur auswählen, die physisch für die Aufgabe geeignet ist — Delta für Hochgeschwindigkeits-Leichtgewichts-Pick-and-Place, SCARA für vertikale Einsetzmontagé, Knickarme für alles, was räumliche Flexibilität erfordert — und innerhalb dieser Architektur den Hersteller auf Basis von Anwendungseignung, Controller-Ökosystem und lokalem Support auswählen.