Cobots – elektrisch oder pneumatisch?

Ein berühmter Werbespot mahnte einst: „Power is nothing without control“ (Leistung ist nichts ohne Kontrolle). Seit mehr als zwei Jahrzehnten bemühen sich Hersteller von Cobots die perfekte Kombination aus Leistung und Kontrolle zu bieten. Doch das ist ein heikler Balanceakt, der viele Erwägungen erfordert, nicht zuletzt die Energiequelle des Cobots. Die Markteinführung des ersten rein pneumatischen Cobots bereichert den komplexen Cobot-Markt nun weiter.  

Das beeindruckende Wachstum des globalen Cobot-Marktes zeigt keine Abschwächungstendenz. Nach Angaben der Beratungsgruppe Next Move Strategy Consulting wird er von 2020 bis 2030 mit einer kumulierten jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von knapp zwölf Prozent wachsen und bis 2026 fast zwei Milliarden US-Dollar erreichen. 

Im Arsenal an leistungsstarken Automatisierungstechnologien von Herstellern haben sich Cobots schnell zu einem Favoriten entwickelt. Die vielseitigen, kosteneffizienten und inhärent sicheren Roboter ermöglichen eine echte Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine und machen umständliche Roboterzellen und Sicherheitszäune überflüssig. 

Einen der jüngsten Neuzugänge in der reichhaltigen Cobot-Landschaft bietet Festo. Der rein pneumatische Cobot, der erste seiner Art, wurde kürzlich vorgestellt und wird voraussichtlich ab Herbst 2023 erhältlich sein.

Anstelle der üblichen Elektromotoren und mechanischen Getriebe verfügt der neue Cobot von Festo über sechs pneumatische Direktantriebe, die aus einem Rundraum mit einer beweglichen Trennwand bestehen. Durch den unterschiedlichen Luftdruck auf beiden Seiten der Trennwand werden die Gelenke in Bewegung gesetzt. 

Es ist immer spannend, wenn neue Innovationen auf den Markt kommen. Aber welche Vorteile bietet dieses neue Setup für Hersteller? Und in welchen Situationen sind herkömmliche elektrische Cobots weiterhin die beste Wahl?

Präzise, agil, sicher

Pneumatische Cobots sind in ihrem Sockel mit sechs Drehantrieben ausgestattet, wodurch die Notwendigkeit für externe Motoren und Schaltschränke entfällt. Das macht sie unglaublich leicht und vielseitig. Und mit einem Gewicht von lediglich 17 Kilogramm benötigen sie keine zusätzliche Hardware und können problemlos von einer Person bewegt werden.

Pneumatische Cobots sind außerdem sehr sicher. Wenn die Maschine eine drohende Kollision erkennt, reguliert ihr pneumatisches System den Druck in den Gelenken und reduziert das Drehmoment auf null. Dank ihrer Soft-Touch-Technologie ist der Kontakt mit einem Cobot bei einem Aufprall so sanft wie mit einem Menschen.

Pneumatische Antriebe sind dafür bekannt, sanfte Bewegungen zu ermöglichen, was einen weiteren Vorteil gegenüber der Steifheit darstellt, die für Roboter mit großen, schweren Motoren charakteristisch ist. Dadurch können sich Cobots flexibel und äußerst präzise bewegen.

Aufgrund des simplen Designs pneumatischer Systeme ist zudem davon auszugehen, dass Cobots langlebiger sind und weniger Wartung erfordern als ihre elektrischen Pendants.

Zu guter Letzt haben pneumatische und elektrische Cobots jedoch einen gemeinsamen Vorteil – nämlich die Low-Code-Programmierung, mit der das Setup auch für weniger erfahrene Anwender leichter ist. Laut Festo sind pneumatische Cobots für manche Anwendungen in weniger als einer Stunde einsatzbereit. Selbst Anwender ohne Programmierkenntnisse profitieren von dem geführten Konfigurationsmodus, um Bewegungen manuell zu programmieren. 

Die Einschränkungen

Trotz der vielen Vorteile, die pneumatische Cobots bieten, gibt es Situationen, in denen elektrische Alternativen möglicherweise besser sind. Dies ist beispielsweise bei Anwendungen der Fall, die eine präzise und schnelle Geschwindigkeitsanpassung erfordern. Pneumatische Systeme bieten nur eine begrenzte Geschwindigkeitssteuerung im Vergleich zu ihren elektrischen Gegenspielern. Diese lassen eine vollständige Bewegungssteuerung zu, unter anderem die Möglichkeit der Programmierung mit benutzerdefinierten Geschwindigkeiten.

Ein weiterer typischer Nachteil pneumatischer Systeme liegt darin, dass die Druckluft, mit der sie betrieben werden, Wasser enthält, das sich in den Leitungen ansammeln und die Funktionalität und Lebensdauer der Cobots beeinträchtigen kann. Dies kann auch bei Tiefkühlbedingungen ein Problem sein, wie etwa bei einigen Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.

Zu guter Letzt lassen sich pneumatische Aktuatoren am besten für leichte und mittelschwere Anwendungen einsetzen, könnten aber für schwere Anwendungen nicht leistungsstark genug sein. Für solche Anwendungen wäre eine elektrische Alternative besser geeignet.

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