Robottikäsivarsi vs. yhteistyörobotti: Milloin valita teollisuusrobotit yhteistyörobottien sijaan

Valitse perinteinen teollisuusrobottikäsivarsi, kun syklinopeus ylittää 30 osaa minuutissa, hyötykuorma ylittää 35 kg tai toistettavuuden on jatkuvasti oltava tiukempi kuin ±0.05 mm. Valitse yhteistyörobotti (cobotti), kun operaattorit jakavat työtilan, tuotantomäärä on pieni tai keskisuuri, tuotevalikoima on suuri tai ohjelmointiaika on rajoitus. Kumpikaan arkkitehtuuri ei ole universaalisti parempi; oikea valinta riippuu kahdeksasta mitattavasta tekijästä, joita tässä artikkelissa käsitellään peräkkäin.

Määritelmät: Mikä erottaa robottikäsivarren yhteistyörobotista?

Termi "robottikäsivarsi" ostojen yhteydessä tarkoittaa yleensä perinteistä teollisuusrobottia, joka on suunniteltu ISO-10218 1, kansainvälinen standardi, joka kattaa teollisuusrobottien turvallisuusvaatimukset valmistusympäristöissä. Nämä koneet toimivat suojattujen solujen (aidat, valoverhot, turvallisuusluokitellut lukitukset) sisällä, eikä niitä ole suunniteltu kosketuksiin ihmisten kanssa käytön aikana. Nopeusrajoitukset, hyötykuorman ylärajat ja toistettavuustavoitteet asetetaan ilman ihmisen läheisyyden rajoituksia.

Yhteistyörobotti, lyhenne sanoista collaborative robot, on suunniteltu ISO / TS 15066, yhteistyörobottijärjestelmiä koskeva tekninen eritelmä. Keskeinen ero on voiman ja tehon rajoittaminen: yhteistyörobotin nivelet on rakennettu havaitsemaan kosketus ja pysähtymään tai vetäytymään millisekuntien kuluessa, pitäen kosketusvoimat ISO/TS 15066 -standardin biomekaanisten datataulukoiden määrittelemien kynnysarvojen alapuolella. Tämä turvallisuusarkkitehtuuri poistaa tarpeen täydelliselle suojaukselle monissa sovelluksissa, mutta se myös rajoittaa nopeutta ja hyötykuormaa verrattuna vastaavan kokoisiin perinteisiin teollisuuskäsivarsiin.

Käytännössä ero hämärtyy reunoilta. Useat valmistajat tarjoavat nyt yli 20 kg:n hyötykuorman omaavia cobotteja, ja joitakin teollisuuskäsivarsia voidaan käyttää alennetulla nopeudella yhteistyötilassa sertifioitujen turvallisuusohjainten avulla. Tästä huolimatta keskeinen tekninen kompromissi pysyy voimassa: perinteinen robottikäsivarsi on optimoitu suorituskykyyn suojatussa solussa; cobotti on optimoitu turvalliseen käyttöön ihmisten lähellä.

8 päätöksentekotekijää: Teollisuusrobotti vs. yhteistyörobotti

Tekijä 1: Syklinopeusvaatimus

Tämä on tyypillisesti ratkaisevin yksittäinen tekijä. Perinteiset teollisuusrobotit – FANUCilta, ABB:ltä, KUKAlta, Yaskawalta ja täyden valikoiman toimittajilta, kuten EVST:ltä – voivat ylläpitää työkalun keskipisteen nopeuksia jopa 10–15 m/s ja saavuttaa yli 30 osaa minuutissa syklinopeuden optimoiduilla radoilla. Cobotit sitä vastoin toimivat teho- ja voimarajoituksilla, jotka rajoittavat käytännön työskentelynopeuden noin 1.5–2.5 m/s yhteistyötilassa; useimpien cobottien on vaikea ylläpitää yli 20–25 osaa minuutissa vastaavilla liikkeillä.

30 ppm:n kynnysarvo on hyödyllinen työskentelysääntö: sen yläpuolella teollisuusrobotit ovat lähes aina taloudellisesti perusteltu valinta. Sen alapuolella cobottien käyttöönottojoustavuus on usein suurempi kuin niiden nopeushaita.

Tekijä 2: Hyötykuormavaatimus

Teollisuusrobottien käsivarsien kantavuus on 3–800 kg tuotantomalleissa. Yhteistyörobotit ovat perinteisesti keskittyneet 3–16 kg:n luokkaan; huippuluokan yhteistyöalustat yltävät nyt 30 kg:n painoon, mikä kattaa laajemman valikoiman lavaus- ja koneenhoitotehtäviä. Mutta yli 35 kg:n painoisille osille teollisuusrobottien käsivarret ovat käytännössä ainoa vaihtoehto. Autojen koripaneelit, moottorilohkot, teräsrakenteet ja suuret hitsatut kokoonpanot ylittävät kaikki yhteistyörobottien hyötykuorman rajat.

Hyötykuormaa koskevissa päätöksissä on otettava huomioon efektorin massa. Tarttuin, työkalunvaihtaja, voima-vääntömomenttianturi ja kaapelinippu voivat helposti lisätä nimellishyötykuormabudjettiin 3–8 kg. Ota nämä huomioon ennen luettelonumeroiden vertailua.

Tekijä 3: Toistettavuus

Teollisuusrobottien toistettavuus jatkuvassa tuotannossa on tyypillisesti ±0.02–0.05 mm. Yhteistyörobotit saavuttavat ±0.03–0.1 mm hyötykuormasta ja ulottuvuudesta riippuen; suuremman hyötykuorman omaavat yhteistyömallit pyrkivät tämän vaihteluvälin löyhempaan päähän, koska suuremmat niveltoimilaitteet lisäävät joustavuutta. Elektroniikan kokoonpanossa, tarkkuuskoneistuksessa ja optisten kuitujen sijoittelussa, joissa sijaintitoleranssit mitataan mikroneissa, teollisuuskäsivarret ovat sopiva valinta. Koneenhoitoon, mekaanisten komponenttien kokoonpanoon tai laaduntarkastukseen useimmat yhteistyörobotit tarjoavat riittävän tarkkuuden.

Tekijä 4: Käyttäjän läheisyys

Tämä tekijä on kaksijakoinen eikä siitä voida neuvotella vaatimustenmukaisuuden näkökulmasta. Jos käyttäjien on työskenneltävä robotin ulottuvilla tuotannon aikana (ei vain vaihdon aikana), cobotti tai nopeuden ja erottelun valvontajärjestelmä perinteisen robotin kanssa on ainoa tie ISO/TS 15066 -standardin noudattamiseen. Avoimessa solussa täydellä nopeudella toimivat teollisuusrobotit eivät ole yhteistyötilavaatimusten mukaisia ​​robotin suorituskyvystä riippumatta.

Sovellukset, joissa käyttäjän läheisyys on tärkeintä: lopulliset kokoonpanolinjat, joilla tehdään usein manuaalisia toimenpiteitä, laaduntarkastusasemat, joissa käyttäjät poimivat hylättyjä osia, pakkaustoiminnot, joissa tuotevalikoima muuttuu jatkuvasti, ja kaikki prosessit, joissa sykliin sisältyy ihmisen tekemä päätöksentekovaihe, jota ei voida täysin automatisoida.

Tekijä 5: Jalanjälki ja aidan kustannukset

Perinteinen teollisuusrobottisolu vaatii turvallisuusluokitellun koteloinnin: aidan (tyypillisesti 1.8–2.4 m korkea), lukitut kulkuportit, valoverhot tai alueskannerit ja turvallisuusluokitellun ohjainlähdön. Uudessa tehtaassa aitauksen kustannukset ovat maltilliset robottiin nähden. Olemassa olevassa laitoksessa, jossa on rajoitetusti lattiatilaa, aidan koko voi olla kohtuuttoman suuri. Yksi 10 kg:n teollisuuskäsivarsi saattaa tarvita 3 x 4 metrin aidatun alueen; vastaava yhteistyörobotti voi jakaa 1.5 x 1.5 metrin työpöydän käyttäjän kanssa.

Myös tilantarve vaikuttaa tilojen suunnittelun joustavuuteen. Mobiililaitteille tai pikakiinnitteisille kalusteille asennetut yhteistyörobotit voivat liikkua asemien välillä vuoron sisällä; häkkirakenteiset teollisuussolut ovat kiinteää infrastruktuuria. Valmistajille, joilla on paljon tuotevalikoiman vaihteluita ja joiden tuotantolinjoja muokataan usein, tämä liikkuvuus on todellinen operatiivinen etu.

Tekijä 6: Ohjelmointiaika

Yhteistyörobotit ovat tyypillisesti käyttöönotettavissa 2–8 tunnissa yksinkertaisiin tehtäviin käyttämällä vetämällä ja opettamalla -toimintoa, graafista virtauspohjaista ohjelmointia tai yksinkertaisia ​​skriptikäyttöliittymiä. Monimutkaiset sovellukset, joissa on näköintegraatio, voimanohjaus ja monipolkuinen logiikka, voivat kestää 1–3 päivää. Perinteiset teollisuusrobotit tarvitsevat 2–5 päivää perussovellukseen opetusyksikköä käyttäen ja 1–3 viikkoa täysin optimoituun, simulaatiovalidoituun ohjelmaan offline-työkaluilla, kuten ABB RobotStudio tai FANUC ROBOGUIDE.

Ohjelmointiaika ei ole kertaluonteinen kustannus. Jokainen tuotteen vaihto, joka vaatii uuden ohjelman, edustaa työtunteja. Valmistajille, joilla on yli 50 tuoteyksikköä ja jotka lanseeraavat tuotteita usein, teollisuusrobottien ohjelmointikustannukset kertyvät merkittäviksi vuosittaisiksi kustannuksiksi, jotka yhteistyörobotit suurelta osin välttävät.

Tekijä 7: Tuotantomäärä ja varastosalkun jakauma

Teollisuusrobotit saavuttavat tehokkuuskattonsa suurten volyymien, yksittäisten tuoteyksiköiden tai matalan sekoitusmäärän tuotantoajoissa, joissa ohjelmointiin, kiinnitykseen ja solujen integrointiin tehty pääomakustannus kuolee miljoonien syklien aikana. Autojen korien kokoonpano, kodinkoneiden valmistus, juomien lavat ja elektroniikan loppukokoonpano kuluttajaelektroniikan mittakaavassa sopivat kaikki tähän profiiliin.

Cobotit ovat erinomaisia ​​pienten ja keskisuurten volyymien ja suuren sekoitusmäärän ympäristöissä. Sopimuselektroniikan valmistajat, lääkinnällisten laitteiden kokoonpanoyritykset, prototyypeistä pieniin sarjoihin työskentelevät työpajat ja erikoiselintarvikkeiden tuottajat huomaavat tyypillisesti, että cobotit tuottavat paremman sijoitetun pääoman tuoton alhaisempien siirtymäkustannusten ansiosta. Interact Analysis -markkinatutkimuksen mukaan alle 500 yksikön eräkokojen omaavat valmistajat omaksuvat cobotteja huomattavasti paremmin kuin yli 5 000 yksikön eriä valmistavat.

Tekijä 8: Investoinnit ja omistamisen kokonaiskustannukset

5–10 kg:n hyötykuorman omaavan perusyhteistyörobottikäsivarren hinta on tyypillisesti 25 000–55 000 dollaria. Vastaavan teollisuusrobottikäsivarren hinta ensisijainen toimittaja maksaa pelkästään 30 000–70 000 dollaria, mutta solun kokonaiskustannukset, mukaan lukien aitaus, turvasäätimet, työkalut, integrointi ja käyttöönotto, lisäävät tähän lukuun 40 000–120 000 dollaria. Yksinkertaisessa yhteistyörobottisovelluksessa solun kokonaiskustannukset, mukaan lukien päätelaite ja integrointi, voivat jäädä alle 80 000 dollariin. Monimutkaisia ​​kiinnittimiä sisältävässä teollisuussolussa sama budjetti ei välttämättä kata käyttöönottoa.

Viiden vuoden aikajänteellä laskettavien kokonaiskustannusten on otettava huomioon ohjelmointityö, seisokkiajat, varaosien saatavuus ja kunkin tuoteyksikön vaihdon kustannukset. Laajan tuotevalikoiman valmistajilla cobottien viiden vuoden kokonaiskustannukset ovat usein alhaisemmat, vaikka pääomakustannukset osaa kohden ovat samankaltaiset tai korkeammat. Suuren volyymin yksittäisten tuoteyksiköiden valmistajilla teollisuusyksiköt tuottavat alhaisemmat osakohtaiset kustannukset laitteen käyttöiän aikana, koska vaihtokustannukset ovat merkityksettömät.

Päätöspuu: Robottikäsi vs. yhteistyörobotti

Käy kysymykset läpi järjestyksessä. Pysähdy ensimmäiseen lopulliseen vastaukseen.

Vertailutaulukko: Teollisuusrobotti vs. yhteistyörobotti vs. hybridisolu

4 käyttötapauspäätöstä

Raskas rakennehitsaus

Teräsrakenteiden, autojen alustojen ja paineastioiden osien raskas hitsaus vaatii jatkuvaa kaarikäyttöä suurilla käyttöjaksoilla, ja polttimen hyötykuorma on 6–15 kg langansyöttölaite ja vesijäähdytyslinjat mukaan lukien. Hitsausnopeudet, polttimen suunnan hallinta ja paikoittimen synkronoinnin tarve puoltavat kaikki tarkoitukseen rakennettua 6-akselista teollisuusrobottia aidatussa tilassa. Yhteistyöroboteilla ei ole riittävästi hyötykuormaa raskaille polttimille, eivätkä ne pysty ylläpitämään rakennesaumojen hitsaukseen vaadittavia käyttöjaksoja ilman lämpökuristusta. Katso hitsaustilan asettelua koskevat tiedot täydellinen robottihitsaussolun asettelu ja tarkistuslistaopas.

Elektroniikan kokoonpano (SMT-uudelleentyöstö, liittimien asennus)

Kevyet elektroniikan kokoonpanotehtävät, liittimien asettaminen 5–20 N:n voimalla, piirilevyjen käsittely ja toiminnallinen testikuormitus kuuluvat cobottien hyötykuorman ja toistettavuuden spesifikaatioiden piiriin useimmille kulutuselektroniikkaformaateille. Levyvarianttien suuri valikoima, käyttäjien puuttumistarve tarkastuksen aikana ja suhteellisen pieni määrä SKU:ta kohden puoltavat kaikki cobottien joustavuutta. Jos läpimenovaatimukset ylittävät 20–25 sykliä minuutissa, arvioi tilanne uudelleen SCARA-robotilla tai täydellä teollisuuskäsivarrella. Cobottien sovellusten laajuudesta elektroniikassa, katso Täydellinen opas yhteistyöroboteista, tyypeistä, valinnasta ja sovelluksista (2026).

lavaus-

Juomien, elintarvikkeiden tai irtotavaratuotteiden vakiolavoitus (15–30 ppm) yli 15 kg:n laatikoiden painoilla vaatii teollisuusluokan lavausrobotteja, joiden hyötykuorma on 50–200 kg. Tämän luokan cobotit rajoittuvat alle 30 kg:n laatikoihin ja nopeuksiin, jotka ovat selvästi alle 15 ppm. Sopimusvalmistus- tai jakeluympäristöissä, joissa laatikkovalikoima vaihtelee jatkuvasti ja operaattorit puuttuvat usein asiaan, linjan lopun lavaus on kuitenkin pätevä cobot-tapaus. Näissä olosuhteissa cobotin joustavuus ja turvallisen jaetun työtilan mahdollisuus painavat enemmän kuin läpimenoaikaero.

Koneenhoito (CNC-kuormaus/purku)

Koneenhoito on yleisimmin mainittu yhteistyörobottien sovellus syystäkin. CNC-sorvien ja työstökeskusten kappaleiden lastaus ja purku käsittelee tyypillisesti 3–25 kg:n kappaleita syklinopeudella 1–10 kappaletta minuutissa yhteistyörobotin kykyjen rajoissa. Käyttäjät säätävät kiinnittimiä, tarkistavat osat ja puuttuvat työhön säännöllisesti. Yhteistyötilamalli sopii tähän työnkulkuun hyvin. Suurivolyymisissä, 24 tunnin vuoroissa ilman käyttäjän pääsyä toimivissa, pimeässä toimivissa koneistussoluissa makasiinityyppisellä kappaleen syöttöllä ja automaattisella työkalunvaihdolla varustettu teollisuusrobotti on tehokkaampi vaihtoehto. Katso myös Opas teollisuusrobottitoimittajien arviointiin konepalvelusolujen hankintakriteereille.

Hybridi-solumalli

Yhä yleisempi kokoonpano yhdistää teollisuusrobotin ensisijaiseen tuotantotehtävään ja yhteistyörobotin toissijaisiin tehtäviin samassa solussa. Teollisuuskäsi hoitaa nopean, suuren hyötykuorman tai suuren tarkkuuden ydintoiminnot, kun taas yhteistyörobotti hallitsee vierekkäisiä töitä, jotka hyötyvät käyttäjän läheisyydestä tai tiheästä uudelleenohjelmoinnista.

Tyypillinen esimerkki: teollisuushitsausrobotti (QJAR-sarja, 10–20 kg hyötykuorma) suorittaa päähitsaussekvenssin aidatulla alueella, kun taas solun reunoille asennettu yhteistyörobotti hoitaa osien valmistelun, hitsauslaadun tarkistamisen ja valmiiden kokoonpanojen uudelleenladattamisen yhteistyöalueella, jossa käyttäjä on läsnä. Kahdella alueella on yhteinen turvaohjain, joka valvoo vyöhykkeiden rajoja ja estää teollisuusrobottia toimimasta, kun yhteistyöalueella on ihmisiä.

Käytännössä, kun hybridisoluja on otettu käyttöön useissa tuotantoympäristöissä, luotettavin kokoonpano on sellainen, jossa vyöhykkeen raja on fyysisesti määritelty esteellä tai turvallisuusluokitellulla alueskannerilla, ja lukittuva ohjaus sallii teollisuuskäsivarren nopeuden kiihtymisen vasta, kun yhteistyöalue on vahvistettu vapaaksi. Yhden vyöhykkeen jakaminen täysnopeuksisen teollisuuskäsivarren ja yhteistyöbotin kesken ilman kiinteää erottelua aiheuttaa vaatimustenmukaisuuden monimutkaisuutta, joka harvoin oikeuttaa tilankäytön säästöt.

EVST tarjoaa sekä XR-yhteistyörobotteja (3–30 kg, käytännössä testattuja kokoonpano- ja koneenhoitosovelluksissa) että QJAR/EVS-teollisuusrobotteja (3–800 kg, CE/SGS/TUV-sertifioitu, IATF16949 autoteollisuuden käyttöön). Hybridisoluja rakentavat asiakkaat voivat hankkia molemmat alustat samalta toimittajalta, mikä yksinkertaistaa integrointia ja tukisuhdetta. EVST:n maailmanlaajuinen kenttäinsinööriverkosto, joka kattaa yli 100 maata, tukee hybridikokoonpanojen käyttöönottoa, kun kahden robottijärjestelmän välinen koordinointi vaatii paikan päällä tapahtuvaa integrointiasiantuntemusta.

Turvallisuusstandardit: Käytännön yhteenveto

Robottikäden ja yhteistyörobotin välillä valitsemisella on suoria vaikutuksia sääntelyyn. Asiaankuuluva standardihierarkia:

• ISO 10218-1:2011 (tarkistettu 2025)Teollisuusrobottien turvallisuusvaatimukset. Määrittelee itse robotin suunnitteluvaatimukset.
• ISO 10218-2:2011 (tarkistettu 2025)Robottijärjestelmien ja integroinnin turvallisuusvaatimukset. Käsittelee solujen suunnittelua, suojausta ja käyttöönottoa.
• ISO / TS 15066: 2016Yhteistyössä toimivat robottijärjestelmät. Määrittelee neljä yhteistyötilaa: turvallisesti valvottu pysäytys, käsinohjaus, nopeuden ja etäisyyden valvonta sekä tehon ja voiman rajoitus. Sisältää biomekaaniset datataulukot, jotka asettavat suurimmat sallitut kosketusvoimat kehon alueittain.

Yhteistyörobotti ei automaattisesti tarkoita, ettei suojausta ole. ISO/TS 15066 -standardin mukainen riskinarviointi voi silti edellyttää alueskannereita, nopeudenrajoitusliipaisimia tai jopa osittaista aitausta sovelluksesta riippuen. Ero on siinä, että riskinarviointi on sovelluskohtainen eikä yleinen suojausvaatimus, joka koskee täysnopeuksisia teollisuusrobotteja. Katso Täydellinen opas teollisuusrobottien turvallisuusstandardeihin, ISO 10218 -standardiin ja CE-merkintään yksityiskohtaisen erittelyn vaatimustenmukaisuusvaatimuksista.

Usein Kysytyt Kysymykset

Viimeksi päivitetty: huhtikuu 26, 2026