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Roboter- und Montagezellen – Bauarten und Fabrikate im Modellauftrag vergleichen

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Einleitung

Du vergleichst in diesem aiMOOC Industrieroboter und Montagezellen für einen rein virtuellen, erfundenen Fertigungsauftrag. Du begründest eine Bauartwahl anhand der Greifaufgabe, der Erreichbarkeit, der Werkstückorientierung, der Peripherie und der Sicherheit. Herstellerbeispiele sind dokumentierte Anschauungsobjekte, keine Kaufempfehlung oder Einsatzfreigabe. Alle als „Lehrmodell“ markierten Zahlen sind synthetisch und gehören keinem realen Unternehmen. Quellenstand: 28.10.2026.

Sicherheitsgrenze: Dieser Kurs ersetzt weder betriebliche Gefährdungsbeurteilung noch Risikobeurteilung der Maschinenanlage, Unterweisung, Betriebsanweisung, Schutzkonzept oder persönliche Bedienfreigabe. Es werden keine praktischen Arbeiten an gefährlichen Anlagen angeleitet. Bei unbekanntem Anlagenzustand, unklarer Zugangsberechtigung oder möglicher Gefahr gilt: nicht eingreifen, Abstand halten und zuständige Fachkraft informieren.

Lernanschlüsse: Industrierobotik und virtuelle Roboterzellen – Roboterbauarten nach Aufgabe vergleichen und Industrierobotik und virtuelle Roboterzellen – Koordinatensysteme eines Roboters unterscheiden. Bildungsnetz: Metalltechnik Maschinenwelt und Metalltechnik Sicherheitswelt. Zielgruppen sind Auszubildende unter anderem in der Metalltechnik, Fertigungsmechanik, Industrie- und Konstruktionsmechanik, Maschinen- und Anlagenführung, Mechatronik, Oberflächenbeschichtung, Produktionstechnologie, technischen Produktgestaltung, Werkstoffprüfung und Werkzeugmechanik.

Industrieroboter und Zellen fachlich unterscheiden

Vom Roboter zur vollständigen Anwendung

Ein Industrieroboter besitzt einen programmierbaren Manipulator, Antriebe und eine Steuerung. Eine Roboteranwendung umfasst zusätzlich etwa den Endeffektor (Greifer oder Werkzeug), Werkstücke, Arbeitsprogramm, Vorrichtungen, Sensorik, Materialfluss und Schutzeinrichtungen. Ein nackter Roboterarm ist keine fertig abgesicherte Produktionszelle. Die DGUV unterscheidet ausdrücklich zwischen Industrieroboter als unvollständiger Maschine und der daraus integrierten Anwendung. Daher muss die konkrete Gesamtanlage einschließlich Schnittstellen von dafür zuständigen Fachleuten sicherheitstechnisch beurteilt werden. DGUV: Themenfeld Robotik und DGUV: FAQ Robotik.

Fachbegriffe: Achse bezeichnet einen angetriebenen Bewegungsfreiheitsgrad; Kinematik die geometrische Anordnung der Achsen; Arbeitsraum die Menge theoretisch erreichbarer Posen beziehungsweise Positionen; TCP den Werkzeugmittelpunkt; Basis ein roboterbezogenes Koordinatensystem; Greifer die werkstückspezifische Handhabungseinrichtung; Peripherie die begleitenden Anlagenkomponenten wie Fördertechnik, Sensoren, Zuführsystem und Schutztechnik. Pose verbindet Position und Orientierung. Eine Position im Arbeitsraum garantiert noch keine erreichbare, kollisionsfreie Pose.

Bild 1 – Sechsachsarm als Bauformillustration. Das kleine freigestellte Commons-Bild zeigt einen KUKA-Industrieroboter, nicht eine freigegebene Zelle. Urheber laut Dateiseite: KUKA Roboter GmbH; Bearbeitung Tony Wills; Gemeinfreiheit. Dateinachweis und Rechte.

Eigene beschriftete Systemskizze: Materialfluss einer Modellzelle

Eigenes didaktisches Schema A (reiner Wikitext, keine reale Anlagenzeichnung):

Station	Bildzeichen	Aufgabe und Prüffrage
A – Zuführung	Werkstück → Bereitlage	Wo ist die Werkstückposition definiert?
B – Sensorik	Bereitlage → Erkennung	Wer meldet die Lage plausibel?
C – Roboter mit Greifer	Erkennung → Aufnahme → Ablage	Ist die geforderte Pose erreichbar?
D – Montagevorrichtung	Ablage → Fügen oder Positionieren	Welche Auflage und Orientierung sind nötig?
E – Schutzeinrichtungen	Grenze um gefährliche Bewegungen	Wie wird unbefugter Zutritt verhindert?
F – zuständige Fachkraft	Freigabe und Prüfung	Wer beurteilt die Gesamtanlage verbindlich?

Wichtig: Die Pfeile zeigen allein den Informations- und Materialfluss. Sie sind keine Anleitung zum Starten, Fahren, Einrichten oder Umgehen von Schutzeinrichtungen. Ein Modell ohne Angaben über Zugangswege, Nachlauf, Greifversagen und Peripheriegefahren bleibt vorläufig.

Bauarten und dokumentierte Fabrikate vergleichen

Sechsachs-Knickarm: viele Orientierungen

Der Sechsachsroboter besitzt in der üblichen seriellen Knickarmbauweise sechs rotatorische Achsen. Er eignet sich häufig, wenn ein Werkzeug auch gedreht und geneigt werden muss, zum Beispiel bei unterschiedlich ausgerichteten Montagepunkten. Seine Vielseitigkeit bedeutet nicht, dass jede Pose erreichbar wäre: Achsgrenzen, Singularitäten, Hindernisse, Greifergeometrie und Kollisionsräume müssen virtuell geprüft werden. Beim Einbau zählen außerdem Boden-, Wand- oder Deckenlage nur, soweit sie für das konkrete Fabrikat nachgewiesen sind.

Verifiziertes Herstellerbeispiel: KUKA nennt den KR AGILUS einen kompakten Sechs-Achs-Roboter. Auf der Produktseite wird für die konkrete Ausführung KR 6 R700-2 eine Nenn-Gesamtlast von 6 kg und eine maximale Reichweite von 726 mm angegeben (Abruf im Rahmen dieser Quellenprüfung). Diese Daten sind kein Nachweis für die Eignung des Modellauftrags, seine Greiferlast oder eine konkrete Raumlage. KUKA: KR AGILUS.

Beschriftetes Detailbild 2 – reales Beispiel für eine außergewöhnliche Handhabungsanwendung: Ein KUKA-Roboter am CERN-MEDICIS-Projekt. Er dient hier nur zur Betrachtung der Baugruppe, nicht als Montagevorbild. A = Roboterbasis und Aufstellung; B = Gelenkkette; C = Werkzeugbereich am Armende; D = Werkstückumgebung. Ordne diese vier Bezeichnungen beim Betrachten räumlich zu, ohne daraus eine Sicherheitsfreigabe abzuleiten. Foto: Maximilien Brice/CERN, CC BY 4.0. Bildquelle und Lizenz.

Fachvideo 1: KUKA Group, „KR AGILUS (Deutsch)“, 22.05.2013. Historische Produktdarstellung: Die gezeigte Generation und ältere Steuerungsangaben dürfen nicht als technische Daten aktueller Geräte übernommen werden. Originalvideo und Rechte beim Anbieter.

SCARA: planare Füge- und Greifbewegungen

SCARA bezeichnet einen horizontal gelenkigen, typischerweise vierachsigen Roboter, der insbesondere schnelle planare Handhabung mit vertikaler Zustellbewegung und Drehung um die Vertikalachse unterstützt. SCARA kann für Kleinteilmontage, Pick-and-Place und Zuführung sehr passend sein. Wenn das Werkstück beim Ablegen um eine horizontale Achse gekippt werden muss, reicht eine typische vierachsige SCARA-Kinematik allein nicht aus. Erforderliche Zusatzmodule wären gesondert zu bewerten.

Herstellerbeispiel: KUKA bezeichnet den KR SCARA als vierachsigen Roboter für Handhabungs- und Montageaufgaben; die konkrete Variante KR 6 R500 Z200-2 ist mit 6 kg Nenn-Gesamtlast und 500 mm maximaler Reichweite dokumentiert. Unbekannte Daten zu Z-Hub, Zugänglichkeit, Greifer und Sicherheitsintegrität dürfen nicht aus dem Modellnamen erraten werden. KUKA: KR SCARA.

Bild 3 – animierte SCARA-Prinzipdarstellung. Beobachte die horizontale Armbewegung und unterscheide sie gedanklich von einer beliebigen dreidimensionalen Werkzeugneigung. Alexgace, CC BY-SA 3.0. Commons-Datei.

Beschriftetes Detailbild 4 – historische schematische Ansicht. A = Basis beziehungsweise erste Drehachse; B = Armglieder für die horizontale Reichweite; C = vertikale Zustellung; D = Werkzeuganschluss am Ende. Das Patentbild erklärt ein Prinzip, keine aktuelle Produktkonfiguration. Pasimi, CC BY-SA 4.0. Commons-Datei.

Fachvideo 2: KUKA Group, „KR SCARA robot: Strong, fast, highly efficient“, 31.08.2020 (englisch). Erläutere aus dem Video das Einsatzprinzip, aber übernimm Werbeaussagen nicht als neutral gemessene Vergleichsdaten. Videoquelle.

Portalprinzip: Bewegungen auf Linearachsen

Ein Portalroboter beziehungsweise kartesisches Handhabungssystem bewegt das Werkzeug entlang geradliniger Achsen. Linienportale und Flächenportale unterscheiden sich in ihren bewegten Richtungen und erreichbaren Flächen. Bei einer dreiachsigen Ausführung sind x-, y- und z-Translationen möglich, eine freie Werkzeugneigung folgt daraus nicht. Portalbauarten können langgestreckte Zuführ- und Ablagebereiche günstig überbrücken, benötigen aber passende Tragkonstruktionen, Raumhöhe, Schutzkonzept und geprüfte Lastdaten.

Bild 5 – kartesisches Achsenschema. X bezeichnet die erste horizontale Bewegung, Y die dazu querliegende und Z die vertikale Bewegung; die Benennung im konkreten System ist herstellerabhängig. Israel adilman, CC BY 4.0. Commons-Datei und Rechte.

Bild 6 – Portalroboter als fotografiertes Herstellerbeispiel: „tecno-840“ von Tecnowey. Das Bild belegt die gezeigte Bauform, nicht Traglast, Reichweite, Sicherheitsniveau oder Verfügbarkeit im Jahr 2026. Tecnowey, CC BY 3.0. Dateiseite und Lizenz.

Bild 7 – kombinierte Zelle: Die Aufnahme zeigt ein Portal- und ein Knickarmsystem in einer Palettierzelle. Prüfe bildbezogen, welche Teile zur Peripherie gehören und wo gefährliche Bewegungsräume überlagert sein könnten. Diese Bildbetrachtung ist keine Gefährdungsbeurteilung. Tecnowey, CC BY-SA 3.0. Dateiseite und Lizenz.

Vergleichstabelle: Prinzip vor Werbeversprechen

Kriterium	Sechsachsarm	Typischer SCARA	Typisches Flächenportal
Bewegungsprinzip	Sechs Drehachsen	Horizontale Drehgelenke plus Vertikalhub und Werkzeugdrehung	Meist orthogonale Linearbewegungen
Werkzeugorientierung	Vielfältige räumliche Winkel innerhalb der Achsgrenzen	Vor allem Drehung um die Vertikalachse	Ohne Zusatzachse keine freie räumliche Kippung
Typische Stärke	Verschiedene Werkzeuganstellungen	Wiederholte planare Montagebewegung	Geradlinige Wege über größere Flächen
Zu prüfen	Kollisionsräume, Singularität, Traglast samt Greifer	Hub, Bauteillage, Greiferfreiraum, fehlende Kippachse	Durchfahrt, Tragwerk, Raumhöhe, Greiferorientierung
Eignung	Nur nach konkreter Aufgaben- und Sicherheitsprüfung	Nur nach konkreter Aufgaben- und Sicherheitsprüfung	Nur nach konkreter Aufgaben- und Sicherheitsprüfung

Beachte: Es gibt Sonderformen, zusätzliche Achsen und kombinierte Systeme. Ein „typischer“ Vergleich darf nicht als universelle Aussage über sämtliche Fabrikate missverstanden werden.

Anforderungen, Erreichbarkeit und Peripherie prüfen

Prüfpfad für die Greifaufgabe

Eine Auswahl beginnt mit dem Lastenheft, nicht mit dem Produktkatalog: Du beschreibst Werkstoff und Masse, Kanten und Temperatur des Werkstücks, Greifflächen, Lage beim Aufnehmen, erforderliche Pose beim Ablegen, vorgesehene Stückzahl, Platzangebot, Toleranzen und verfügbare Peripherie. Die Bewegungsreichweite des Arms ist lediglich ein Anhaltspunkt. Erreichbarkeit bedeutet, dass der Endeffektor mitsamt Werkstück die gewünschte Pose unter Beachtung von Achsgrenzen, Hindernissen und Sicherheitsräumen tatsächlich einnehmen kann. Nur Fachleute dürfen daraus eine reale Anlagenplanung ableiten.

Für einen ersten abstrakten Lastvergleich gilt Gesamtlast = Werkstückmasse + Greifermasse + zusätzliche am Werkzeug getragene Masse. Diese grobe Summe reicht nicht für eine Freigabe: Schwerpunkt, Massenträgheit, Beschleunigung, Ausladung und konkrete Herstellerangaben zählen ebenfalls. Scharfe Kanten oder heiße Teile verändern Anforderungen an Greifer und Schutzmaßnahmen; sie verschwinden nicht durch den Robotertyp.

Eigene beschriftete Detail- und Flussschemata

Eigenes Schema B – virtuelle Greifkette (kein Steuerprogramm):

Bildmarke	Modellinhalt	Dokumentationsfrage
G1	Werkstückkante	Könnte eine scharfe Kante den Greifer oder Menschen verletzen?
G2	Greiffläche	Ist die Auflage im gesamten Bewegungsraum plausibel?
G3	Greiferfinger	Sind Finger und Werkstück sicher ausgerichtet?
G4	Werkzeugmittelpunkt TCP	In welcher Pose muss der TCP ankommen?
G5	Montageaufnahme	Sind andere Bauteile bei der Ablage im Weg?

Eigenes Schema C – abstrakte Erreichbarkeitskette: Auftrag → Werkstückdaten → Greifer und Schwerpunkt → TCP und Bezugssystem → mehrere notwendige Posen → simulierte Kollisionsfreiheit → Schnittstellen zur Peripherie → Sicherheitsprüfung durch Verantwortliche. Fehlt ein Glied, lautet das Ergebnis „offen“ statt „passt schon“.

Die Benennung von Achs- und Werkzeugkoordinaten vertiefst du in Industrierobotik und virtuelle Roboterzellen – Koordinatensysteme eines Roboters unterscheiden. Ein Werkzeug kann zwar räumlich nahe an einer Position sein, dort aber nicht mit der benötigten Orientierung montieren. Planungsfehler entstehen außerdem durch unberücksichtigte Schutzzaunbereiche, Zuführungen, Sensorleitungen, Not-Halt-Konzepte oder nicht nachgewiesene Stillsetzbedingungen.

Fabrikatdaten und Planungsannahmen sauber trennen

Belegtyp	Dokumentiertes Beispiel	Aussagegrenze
Herstellerdaten	KUKA KR 6 R700-2: 6 kg Nenn-Gesamtlast, 726 mm maximale Reichweite	Kein Nachweis für den Modell-TCP mit Greifer
Herstellerdaten	KUKA KR 6 R500 Z200-2 SCARA: 6 kg Nenn-Gesamtlast, 500 mm maximale Reichweite	Keine nachgewiesene Neigung um eine Horizontalachse
Lizenzierte Bauformabbildung	Tecnowey tecno-840 als Portal-Fotobeispiel	Keine überprüften aktuellen Leistungswerte in diesem Kurs
Synthetischer Modellwert	Im folgenden Beispiel eine Werkstückmasse von 0,55 kg	Kein realer Katalogwert und kein Nachweis für Lastreserve

Die KUKA-Produktseiten unter KUKA Produkte und Leistungen sind Herstellerquellen: Die gezeigten Daten müssen bei einer realen Auswahl für die exakt bezeichnete Ausführung und Versionslage neu geprüft werden. Herstellerangaben sind nicht automatisch neutrale Tests. Vergleiche Fabrikate erst nach Abgleich identischer Bewertungsmaßstäbe und lasse offene Daten sichtbar.

Fachvideo 3: KUKA – Robots & Automation, „KR SCARA in Series Production: Over 40 KUKA Robots in use at MSG“, veröffentlicht 24.02.2026 (englisch). Das Video zeigt eine Anwendung mit SCARA- und Sechsachsrobotern und digitaler Simulation. Betrachte es als Hersteller-Fallbericht, nicht als unabhängige Sicherheits- oder Leistungsmessung. Videoquelle.

Gefährdungen, Zuständigkeiten und Stopppunkte

Gefahren entstehen im Zusammenspiel

Quetschen und Stoßen: Ein Greifer, Roboterarm oder bewegtes Werkstück kann Menschen gegen feste Teile drücken. Unerwartete Bewegung: Ein automatischer Wiederanlauf, gespeicherte Energie oder fehlerhaft eingeschätzter Nachlauf macht den Gefahrenraum kritisch. Scharfe Werkstückkanten: Bereits ein stillstehendes Teil kann schneiden. Heiße Werkstücke: Verbrennung, heiße Oberflächen und mögliche Sekundärgefahren müssen im Schutzkonzept berücksichtigt werden. Sensoren, Förderer und Spannvorrichtungen erzeugen zusätzliche Gefahrstellen.

Gefährdung im Lehrmodell	Geeignete Frage an Fachverantwortliche	Stoppkriterium
Quetschen zwischen Greifer und Aufnahme	Wurde der gesamte Gefahrenraum einschließlich Werkzeug und Werkstück bewertet?	Zutritt und Schutzmaßnahmen sind ungeklärt
Unerwartete Roboterbewegung	Sind betriebliche Stillsetzung, Verriegelung und Wiederanlaufbedingungen geprüft?	Anlagenzustand oder Zuständigkeit unklar
Scharfkantiges Teil	Ist eine verletzungsfreie Übergabe durch das Anlagenkonzept nachgewiesen?	Exponierte Schnittkante im Zugangsbereich
Heißes Werkstück	Sind Temperatur, Prozessabschirmung und kontaktlose Handhabung beurteilt?	Temperatur oder Schutzkonzept unbekannt
Herabfallendes Teil	Wurde Greifverlust samt möglicher Flug- oder Fallbahn einbezogen?	Rückhaltung und Zutrittsschutz ungeklärt

Die DGUV erläutert trennende, bewegliche trennende und berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen, die Eignung von Verriegelungen und den Fall notwendiger Zuhaltungen. Ein Not-Halt ersetzt keine trennende Schutzeinrichtung und ist keine Erlaubnis, in einen aktiven Gefahrenraum zu treten. Auch ein kollaborativer Roboter ist nicht automatisch gefahrlos: Greifer und Werkstück sind häufig entscheidend. Siehe DGUV: Robotik und DGUV: FAQ.

Verantwortlichkeit, 4-Rang-Methode und Jugendbeschäftigung

Wer entscheidet? Lehrende und Ausbildende organisieren das theoretische Lernen; für reale Arbeit sind der Arbeitgeber/Betreiber, Hersteller beziehungsweise Integrator der Gesamtanlage und ausdrücklich beauftragte, fachkundige Personen innerhalb ihrer Zuständigkeiten verantwortlich. Sie klären Risikobeurteilung, betriebliche Gefährdungsbeurteilung, Schutzfunktionen, Prüfungen, Unterweisung und persönliche Bedienbefugnis. Eine Präsentation oder Computersimulation begründet keine Freigabe.

Die BGHM: 4-Rang-Methode betrifft insbesondere die sichere Instandhaltung. Sie fordert, den sichersten technisch möglichen Rang zu bevorzugen; Rang 1 bedeutet wirksam gegen Wiedereinschalten gesicherte Stillsetzung und Beherrschung gespeicherter Energien. Höhere Ränge verlangen zusätzliche Bedingungen und besondere Fachkunde. Diese Übersicht ist kein Arbeitsauftrag zum Öffnen, Überbrücken oder Bedienen einer Zelle. Niemand darf die Ränge als selbst gewählte Erlaubnis interpretieren.

Für Jugendliche gelten unter anderem § 22 Jugendarbeitsschutzgesetz zu gefährlichen Arbeiten und enge Ausnahmen für erforderliche Ausbildungsinhalte unter fachkundiger Aufsicht sowie § 29 zur Unterweisung. Eine Ausnahme gilt nicht automatisch; die konkrete Tätigkeit und Beschäftigungsform sind rechtlich und betrieblich zu prüfen. Dieser Kurs bietet deshalb nur Papier-, Bild-, Video- und Simulationsaufgaben ohne Maschinenkontakt. Auch Erwachsene benötigen die vorgeschriebenen Voraussetzungen.

Verbindliche Stopppunkte für das Lernen: Wenn für ein Modell keine eindeutige Werkstücktemperatur vorliegt, eine erreichbare Pose nicht nachgewiesen ist, Greifverlust oder Kollision möglich bleibt, eine Schutzfunktion nur behauptet wird oder Zuständigkeiten fehlen, dokumentiere „nicht entscheidbar“ und gib die Frage an die Fachverantwortlichen weiter. Niemals aus eigener Initiative Schutzbereiche öffnen, Werkstücke aus einer Anlage bergen, Störungen beheben oder eine reale Zelle testen.

Typische Fehlannahmen erkennen

„Die Nennreichweite reicht aus.“ Falsch: TCP-Orientierung und Hindernisse fehlen.
„Ein SCARA kann jede Einbaulage erreichen.“ Falsch: Die Kinematik begrenzt die Orientierung.
„Der Greifer wiegt fast nichts.“ Falsch: Greifer, Werkstück und Zusatzlast zählen.
„Ein Sicherheitszaun löst alles.“ Falsch: Zugänge, Übergaben, Nachlauf und Integration müssen zusammenpassen.
„Ein Cobot darf immer ohne Schutz arbeiten.“ Falsch: Werkzeug, Werkstück und konkrete Anwendung bestimmen das Risiko.
„Eine Simulation ist eine Bedienfreigabe.“ Falsch: Reale Nachweise und personelle Zuständigkeit bleiben erforderlich.

Vollständiger beruflicher Modellauftrag mit Musterlösung

Auftrag und synthetische Ausgangsdaten

Erfundene Lernfirma „Montagewerk Musterfeld“, Arbeitsauftrag LM-R17. Eine Montagezelle soll kleine Metallhalter aus einer definierten Bereitlage aufnehmen und an zwei Aufnahmen positionieren. Variante A wird senkrecht abgelegt, Variante B muss vor der Ablage zusätzlich um eine horizontale Achse geneigt werden. Eine Variante besitzt scharfe Kanten; eine andere könnte aus einem vorgelagerten Prozess warm ankommen. Ziel ist ausschließlich die dokumentierte Vorplanung eines virtuellen Systems. Es werden keine echten Maschinen beschafft, programmiert oder bewegt.

Merkmal	Synthetischer Modellwert	Konsequenz
Werkstückmasse	0,55 kg je Teil	Bei der Lastbetrachtung berücksichtigen
Angenommene Greifermasse	0,75 kg	Einfache Massensumme zunächst 1,30 kg
Zusatzlast am Werkzeug	Im Modell unbekannt	Reserve und reale Herstellerprüfung bleiben offen
Varianten	A gerade Ablage, B mit 45 Grad Neigung	Freie Orientierung wird zum Auswahlkriterium
Bereitlage	Virtuelle Station P bei x = 200 mm, y = 250 mm, z = 120 mm	Bezugssystem dokumentieren
Ablage A	Virtuelle Station Q bei x = 550 mm, y = 300 mm, z = 150 mm	Erreichbarkeit prüfen
Ablage B	Virtuelle Station R bei x = 780 mm, y = 300 mm, z = 150 mm	Erreichbarkeit und Neigung prüfen
Werkstücktemperatur	Annahmebereich 20 bis 75 Grad Celsius	Ungeklärte thermische Gefahr = Stopppunkt
Fertigungsziel	300 Teile je Schicht, nur als Modellwunsch	Keine unbelegte Aussage zur realen Taktfähigkeit

Alle Koordinaten, Temperaturen, Mengen und Bewertungen dieser Aufgabe sind erfunden. Die Positionen beziehen sich auf ein angenommenes gemeinsames Modellkoordinatensystem, nicht auf den Ursprung irgendeines KUKA-Roboters. Den vermeintlichen Temperaturhöchstwert darf niemand als zulässigen Betriebswert deuten.

Kandidaten und Ausschlussbedingungen

Verglichen werden M6 (synthetischer Sechsachsarm), MS (synthetischer vierachsiger SCARA ohne Kipp-Zusatzachse) und MP (synthetisches dreiachsiges Flächenportal ohne Kipp-Zusatzachse). Es handelt sich um Lehrtypen, nicht um reale KUKA-, Tecnowey- oder andere Produktmodelle. Das Anforderungskriterium „45 Grad Werkzeugneigung an R“ ist ein Musskriterium; das gleiche gilt für nachgewiesene Kollisionsfreiheit, Schnittstellenverträglichkeit und ein durch Fachleute erarbeitetes Sicherheitskonzept. Die Plausibilität einer Kinematik ist keine Sicherheitszulassung.

Mussprüfung	M6	MS	MP
Werkzeug kann prinzipiell räumlich geneigt werden	Ja, abhängig von Achsgrenzen	Nein, im Lehrmodell keine Kippachse	Nein, im Lehrmodell keine Kippachse
Pose R kollisionsfrei nachgewiesen	Nur als offene virtuelle Prüfaufgabe	Offen	Offen
Greiferlast samt Trägheit nachgewiesen	Offen	Offen	Offen
Schutzkonzept und Zuständigkeit nachgewiesen	Offen	Offen	Offen

Ergebnis der ersten Sichtung: M6 bleibt als sinnvoller Vorplanungskandidat übrig, weil nur diese Lehrbauart das geforderte Kippen ohne zusätzliche Achse grundsätzlich abbilden kann. Das ist keine Betriebs-, Beschaffungs- oder Sicherheitsfreigabe. Wenn ein Auftrag nur planare Ablagen verlangt, ist MS oft erneut zu prüfen; bei ausgedehnten geradlinigen Transportwegen auch MP.

Mehrkriterienvergleich mit rechnerisch nachvollziehbarer Lösung

Die folgende Matrix dient nur dem Unterricht und bewertet hypothetische Planungseindrücke, keine Herstellerleistung. Punkte je Kriterium: 0 = nicht erfüllt, 5 = sehr günstig; Gewichtung zusammen 100 Prozent. Rechenregel: Summe aus Gewicht mal Punktzahl, geteilt durch 5; das Ergebnis liegt zwischen 0 und 100 Modellpunkten. Musskriterien und Sicherheit können durch Punkte niemals aufgewogen werden.

Planungsaspekt	Gewicht	M6 Punkte	MS Punkte	MP Punkte
Werkzeugorientierung	30 %	5	1	2
Erreichbarkeit als vorläufige Planung	25 %	4	5	4
Peripherieintegration als Annahme	15 %	4	4	3
Variantenflexibilität als Annahme	15 %	5	2	3
Dokumentationsstand des fiktiven Kandidaten	15 %	3	3	2
Gewichtetes Modellresultat	100 %	86 von 100	58 von 100	56 von 100

Rechenweg für M6: (30 mal 5 + 25 mal 4 + 15 mal 4 + 15 mal 5 + 15 mal 3) geteilt durch 5 = 86. Für MS ergibt (30 + 125 + 60 + 30 + 45) geteilt durch 5 = 58, für MP (60 + 100 + 45 + 45 + 30) geteilt durch 5 = 56.

Eigene textbasierte Balkengrafik – künstliche Modellpunkte, kein Produkttest:

Kandidat	Schematischer Balken	Bewertung
M6	█████████████████░░░	86/100
MS	████████████░░░░░░░░	58/100
MP	███████████░░░░░░░░░	56/100

Musterentscheidung: M6 wird nur für eine vertiefte virtuelle Untersuchung ausgewählt. Vor jeder realen Planung fehlen unter anderem Freigaben für Werkstücktemperatur, Greiferhaltung und -abwurf, vollständige Erreichbarkeit aller Posen samt Störkonturen, Last- und Trägheitsberechnungen, Schnittstellen, Schutzkonzept, Risikobeurteilung der Integration sowie Verantwortlichkeiten. KUKA dient anhand nachprüfbarer Katalogseiten allein der Demonstration, wie Daten nachgeschlagen werden; das Modell M6 ist kein KUKA KR AGILUS und behauptet keine herstellerseitige Eignung. Realer Betrieb ist aus diesem Kurs nicht ableitbar.

Bewertungsraster für den Lernnachweis

Bewertungskriterium	Maximalpunkte	Erwartete Leistung
Anforderungen und Musskriterien	4	Last, Pose, Varianten und offene Daten klar getrennt
Kinematikvergleich	4	Sechsachs, SCARA und Portal sachlich und differenziert erläutert
Rechen- und Erreichbarkeitsargument	4	Lastsumme und Bewertungsmatrix richtig, Reichweite nicht mit Erreichbarkeit verwechselt
Gefährdungen und Stopppunkte	4	Quetschen, unerwartete Bewegung, scharf/heiß plus Zuständigkeit berücksichtigt
Quellen- und Fabrikatprüfung	4	KUKA-Quellen belegbar, Modellwerte als synthetisch markiert, keine erfundenen Daten
Fachliche Darstellung und Reflexion	4	verständliche Skizze, begründete Vorentscheidung und offene Prüfaufträge
Gesamt	24	Bewertung ausschließlich der theoretischen Arbeit

Auswertungsvorschlag: 22–24 Punkte = sehr überzeugend, 18–21 = überzeugend, 13–17 = teilweise erfüllt, 0–12 = wesentlich zu überarbeiten. Dies ist ein didaktischer Vorschlag, kein amtlicher Prüfungsmaßstab und keine Befähigungsbescheinigung.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz

Welche Bauart kann im Grundprinzip viele verschiedene räumliche Werkzeugorientierungen erreichen? (Sechsachs-Knickarm) (!Dreiachsiges Portal ohne Zusatzachse) (!Vierachsiger SCARA ohne Kippachse) (!Starre Werkstückaufnahme)

Welche Aufgabe passt häufig zu einer typischen SCARA-Kinematik? (Planare Kleinteilmontage mit vertikaler Zustellung) (!Beliebige Neigung um jede Raumachse ohne Zusatzachsen) (!Reine manuelle Lagerverwaltung) (!Unbegrenzter Transport quer durch eine Fabrik)

Wie bewegt sich ein einfaches kartesisches Flächenportal? (Entlang zueinander rechtwinkliger Linearachsen) (!Nur entlang frei rotierender Schultergelenke) (!Durch ausschließlich pneumatische Handgriffe) (!Immer auf frei fahrenden Bodenrädern)

Warum reicht eine maximale Herstellerreichweite allein nicht aus? (Weil Werkzeugorientierung und Hindernisse zusätzlich zählen) (!Weil Reichweite nur die Werkstückfarbe beschreibt) (!Weil Roboter grundsätzlich keine Gelenkgrenzen haben) (!Weil eine Reichweitenangabe stets eine Sicherheitsfreigabe ist)

Welche Masse gehört zur ersten vereinfachten Lastabschätzung? (Werkstück und Greifer sowie getragene Zusatzteile) (!Nur das leere Werkstück) (!Nur der Schaltschrank) (!Nur der Sicherheitszaun)

Worauf bezieht sich der dokumentierte Wert 726 mm beim genannten KR 6 R700-2? (Auf die maximale Reichweite der konkreten Hersteller-Ausführung) (!Auf eine garantierte kollisionsfreie Montagepose) (!Auf eine erlaubte Zutrittstiefe für Lernende) (!Auf die Länge jedes beliebigen Greifers)

Was ist bei einer unklaren Schutzfunktion im virtuellen Vergleich richtig? (Den offenen Punkt kennzeichnen und Fachverantwortliche einbeziehen) (!Einfach einen höheren Simulationswert vergeben) (!Die Schutztür vor Ort selbst testen) (!Die Verriegelung als entbehrlich behandeln)

Was kann ein scharfkantiges oder heißes Werkstück verändern? (Die Greifaufgabe und das notwendige Schutzkonzept) (!Nur den Dateinamen der Zeichnung) (!Ausschließlich die Farbe der Roboterverkleidung) (!Nichts an der Gefährdungsbeurteilung)

Welche Aussage über Jugendliche und gefährliche Tätigkeiten ist korrekt? (Es gelten besondere gesetzliche Grenzen und eng geregelte Ausnahmen) (!Jedes Lernvideo berechtigt zum Maschinenbetrieb) (!Eine Gruppenarbeit ersetzt fachkundige Aufsicht) (!Jede Lehrkraft kann Schutzfunktionen frei aussetzen)

Wozu dient die BGHM-Vier-Rang-Methode vor allem? (Zur sicherheitsorientierten Bewertung von Instandhaltungsarbeiten) (!Zur Wahl einer Roboterlackfarbe) (!Zur direkten Freigabe für ungeschulte Lernende) (!Zur Bewertung von Videoaufrufen)

Memory

Ordne jeweils einen Fachbegriff der treffenden Bedeutung zu.

Werkzeugmittelpunkt	Bezugspunkt für die Beschreibung einer Werkzeugpose
Sechsachs-Knickarm	Serielle Bauart mit sechs rotatorischen Bewegungsachsen
SCARA-Prinzip	Typische Bauart für planare Handhabung und vertikales Zustellen
Flächenportal	Kartesisches Handhabungssystem mit Bewegungen in einer Fläche und vertikal
Endeffektor	Am Roboter geführter Greifer oder ein Werkzeug
Verriegelte Schutztür	Zugang, bei dessen Öffnen gefährdende Bewegungen sicherheitsgerichtet beeinflusst werden müssen

Drag-and-drop-Zuordnung

Ordne den Prüffragen die passenden fachlichen Nachweise zu.

Gesuchter Nachweis	Zugehörige Frage
Last- und Schwerpunktprüfung	Wie wirken Werkstück, Greifer und getragene Zusatzausrüstung zusammen?
Posenprüfung im Modell	Ist die erforderliche Orientierung am Ablagepunkt erreichbar?
Peripherieabgleich	Passen Zuführung, Sensorik und Vorrichtung in das Zellkonzept?
Gefährdungsbeurteilung	Wer bewertet konkrete Risiken für Beschäftigte im Betrieb?
Fabrikatsdatenblatt	Wo sind die Kennwerte der exakt bezeichneten Produktvariante dokumentiert?

Kreuzworträtsel

Greifer	Welche Einrichtung hält das Werkstück am Roboter?
Portal	Welche Bauform benutzt meist lineare Bewegungsachsen über einer Arbeitsfläche?
Scara	Welche typische vierachsige Bauart ist für planare Montage geeignet?
Reichweite	Welcher Kennwert bezeichnet die geometrische maximale Entfernung in der Produktbeschreibung?
Peripherie	Wie nennt man Zuführung, Sensorik und sonstige Einrichtungen um den Roboter herum?
Quetschen	Wie heißt eine mechanische Gefährdung beim Einklemmen zwischen Teilen?

LearningApps

Öffne über die folgende Suchansicht nur geeignete Lernangebote und überprüfe ihre Qualität kritisch; Suchtreffer sind keine geprüften Maschinenanleitungen.

Lückentext

Ein Roboterarm mit sechs rotatorischen Achsen heißt

. Ein typischer vierachsiger Roboter für planare Montage heißt

. Ein kartesisches Handhabungssystem besitzt oft geradlinige

. Der Bezugspunkt am Werkzeug wird als

bezeichnet. Greifer und Werkstück müssen bei der

berücksichtigt werden. Eine maximale Reichweite allein beweist nicht die

. Neben dem Roboter gehört die Zuführung zur

. Ein Einklemmen zwischen bewegten und festen Teilen wird als

bezeichnet. Eine unklare Anlage verlangt einen dokumentierten

. Eine virtuelle Übung ersetzt niemals die persönliche

.

Offene Aufgaben

Bearbeite alle zwölf Aufgaben ohne realen Anlagenkontakt. Die Lösungen dienen der Selbstkontrolle und beschreiben mögliche Muster, keine universellen Betriebsentscheidungen.

Leicht

Begriffskarte: Zeichne auf Papier einen Roboter mit drei beschrifteten Zellbestandteilen. Musterlösung: Manipulator, Endeffektor, Zuführung; Schutztechnik und Steuerung können zusätzlich eingezeichnet werden.
Bauartenbild: Stelle Sechsachs-, SCARA- und Portalprinzip mit je einem Satz gegenüber. Musterlösung: Sechsachs = räumliche Orientierung; SCARA = planare Montage; Portal = geradlinige Achsen.
Medienprotokoll: Betrachte zwei eingebettete Bilder und notiere jeweils eine sichtbare Eigenschaft sowie eine unbekannte Kenngröße. Musterlösung: Gelenke sichtbar, zulässige Last am betrachteten Greifer unbekannt.
Gefahrenkarten: Gestalte drei Warnkarten zu Quetschen, scharfem Teil und heißem Teil. Musterlösung: Gefahr, möglicher Kontaktweg und Verweis an zuständige Fachkraft sind getrennt genannt.

Standard

Lastblatt: Berechne für das Modell 0,55 kg Werkstück plus 0,75 kg Greifer und erläutere eine Grenze. Musterlösung: 1,30 kg ohne zusätzliche Last; Schwerpunkt und Dynamik fehlen.
Posenskizze: Markiere die virtuellen Punkte P, Q und R auf kariertem Papier und ergänze die geforderte 45-Grad-Neigung. Musterlösung: Die Position R ist eine Lageangabe; die zusätzliche Neigung ist ein separates Orientierungsmerkmal.
Peripherieposter: Gestalte eine Zellübersicht aus Zuführung, Sensor, Greifer, Ablage und Zutrittsschutz. Musterlösung: Alle Schnittstellen werden benannt und Zugangsschutz ist von Betriebslogik unterschieden.
Fachgespräch: Formuliere fünf theoretische Interviewfragen an eine ausbildende Fachkraft zu Freigaben und Dokumentation; das Interview findet ohne Anlagenbegehung statt. Musterlösung: Fragen betreffen Verantwortlichkeit, Unterweisung, Risikobeurteilung, Datenblatt und Stopppunkt.

Schwer

Variantennachweis: Begründe für zwei unterschiedliche Werkstückorientierungen die Eignung oder Nichteignung der drei Lehrbauarten. Musterlösung: Ohne Kippzusatzachse scheiden Modell-SCARA und Modell-Portal für die geforderte horizontale Neigung aus.
Quellenprüfung: Erstelle eine Tabelle mit zwei echten KUKA-Quellen und trenne die dort veröffentlichten Angaben von vier Modellannahmen. Musterlösung: 6 kg und 726 mm zum genannten KR AGILUS sind belegt; 0,55 kg und 45 Grad stammen aus dem Lehrmodell.
Stopppunktanalyse: Prüfe drei unbekannte Sicherheitsannahmen im fiktiven Auftrag und formuliere die zuständige nächste Stelle. Musterlösung: Temperatur, Greifverlust und Zugangsschutz bleiben offen; die Fachverantwortlichen müssen prüfen, nicht Lernende handeln.
Entscheidungsvorlage: Verfasse eine Seite mit gewichteter Matrix, einer Vorentscheidung und allen offen gebliebenen Musskriterien. Musterlösung: M6 erzielt 86 Modellpunkte und wird nur zur virtuellen Vertiefung empfohlen; reale Freigabe bleibt ausgeschlossen.

Lernkontrolle

Transferfrage: Was ändert sich, wenn Variante B keine 45-Grad-Neigung mehr verlangt? Lösung: SCARA und Portal werden erneut prüfbar; eine endgültige Auswahl erfordert zusätzliche Daten.
Prüfrechnung: Begründe, warum aus 1,30 kg addierter Masse keine 1,30-kg-Freigabe folgt. Lösung: Schwerpunkt, Trägheit, Beschleunigung und zusätzliche getragene Last fehlen.
Sicherheitsvergleich: Warum reicht der Hinweis „Cobot“ bei einem heißen scharfkantigen Werkstück nicht aus? Lösung: Das Werkstück und das Werkzeug können unabhängig von begrenzten Roboterkräften verletzen.
Quellenkritik: Vergleiche eine KUKA-Produktseite mit der DGUV-Fachinformation. Lösung: Hersteller dokumentieren Varianten und Anwendungen; die DGUV beschreibt unabhängige Präventionsanforderungen.
Entscheidungsmatrix: Rechne die M6-Punktzahl nach und diskutiere ein hartes Ausschlusskriterium. Lösung: 86 Punkte; nicht nachgewiesene Sicherheit wird nicht durch einen Punktwert aufgewogen.
Verantwortung: Ein Jugendlicher möchte die Roboterzelle für ein Foto betreten. Beurteile die Situation. Lösung: Kein Zutritt auf eigene Initiative; gefährliche Arbeiten sind besonders beschränkt, betriebliche Aufsicht und Freigabe sind Sache der Verantwortlichen.

Lernnachweis

Du legst ein theoretisches Portfolio vor mit (1) einem beschrifteten Bauartenblatt zu Sechsachs, SCARA und Portal, (2) einer Tabelle mit nachgewiesenen Herstellerangaben und klar markierten Annahmen, (3) einer Werkstück- und Greiferanalyse, (4) einem Modell der benötigten Posen und Peripherie, (5) einer begründeten Vergleichsmatrix mit korrekter Rechnung, (6) einer Gefahren- und Stopppunktübersicht und (7) einem kurzen Reflexionsabschnitt über fehlende Nachweise. Die Lehrkraft bewertet nach dem Raster des Modellauftrags mit maximal 24 Punkten. Nachgewiesen wird allein fachliches Planungs- und Begründungswissen, keine Bedienqualifikation.

Selbstcheck: Kannst du Reichweite von Erreichbarkeit trennen? Benennst du mindestens drei Gefährdungen? Unterscheidest du Quellenbelege und synthetische Daten? Kannst du erklären, warum selbst die bestbewertete virtuelle Variante ohne Prüfung nicht eingesetzt werden darf? Offene Antworten gehören in die Dokumentation, nicht in improvisierte Maschinenversuche.

OER und Wikipedia

Geprüfte fachliche Grundlagen (Stand 28.10.2026):

DGUV Fachbereich Holz und Metall – Robotik – Grundbegriffe, Normenbezug und Schutzeinrichtungen.
DGUV – FAQ Robotik – Gefährdungen, Roboteranwendung, Integration und Schutzkonzepte; Normenausgaben im Original prüfen.
DGUV – Bildungsbereich Metall – Berufsbildungsbezug und typische Gefährdungen.
BGHM – 4-Rang-Methode für sichere Instandhaltung – nicht als Selbstanleitung zu verwenden.
JArbSchG § 22 und JArbSchG § 29 – gesetzliche Grenzen und Unterweisung.
KUKA – Produktübersicht, KR AGILUS und KR SCARA – Herstellerquellen, keine unabhängige Prüfung.
Industrierobotik und virtuelle Roboterzellen – Roboterbauarten nach Aufgabe vergleichen sowie Industrierobotik und virtuelle Roboterzellen – Koordinatensysteme eines Roboters unterscheiden – vorhandene MOOCwiki-Grundlagen.
Industrierobotik und virtuelle Roboterzellen – Reichweite und Erreichbarkeit beurteilen und Industrierobotik und virtuelle Roboterzellen – Roboter und Peripherie abstimmen – Vertiefungen.

Bildquellen, Urheber und Nutzungsrechte (die genannten Commons-Dateinamen stimmen mit den Einbindungen überein):

Eingebundene Datei	Nachweisseite	Urheber laut Commons	Lizenzbeleg
File:Industrial robot.jpg	Commons	KUKA Roboter GmbH; Bearbeitung Tony Wills	Gemeinfrei laut Commons
File:KUKA Robot and Target.jpg	Commons	Maximilien Brice	CC BY 4.0
File:Scara.gif	Commons	Alexgace	CC BY-SA 3.0
File:SCARA robot patent US4341502.png	Commons	Pasimi	CC BY-SA 4.0
File:Cartesian coordinate robot Diagram.png	Commons	Israel adilman	CC BY 4.0
File:Robot Portico tecno-840.jpg	Commons	Tecnowey	CC BY 3.0
File:Celula paletizado con robot antropomorfico y portico tecno-840.jpg	Commons	Tecnowey	CC BY-SA 3.0

Die textbasierten Schemata A, B und C sowie die Modellpunkt-Balkengrafik wurden für diesen Kurs neu konzipiert; sie enthalten keine übernommenen Produktzeichnungen und geben keinerlei geometrische Freigabe. Commons-Dateien behalten ihre jeweils angegebenen Lizenzen, insbesondere die Namensnennung und die Weitergabe unter gleichen Bedingungen, soweit in der jeweiligen Lizenz vorgeschrieben.

Videonachweise und Rechte: Diese Videos werden über die angebotene YouTube-Einbettung gezeigt; ihre Urheberrechte verbleiben bei den jeweiligen Berechtigten. Keine Creative-Commons- oder OER-Lizenz für die Videos behauptet; das Einbetten erlaubt keine eigenständige Wiederveröffentlichung.

Eingebettetes Video	Fundstelle	Kanal/Urheber	Rechtehinweis
https://www.youtube.com/watch?v=XDFK2vMG_pQ	KR AGILUS Deutsch, 2013	KUKA Group	YouTube-Nutzungsbedingungen; keine OER-Freigabe belegt
https://www.youtube.com/watch?v=Te5AfPQFz8U	KR SCARA, 2020	KUKA Group	YouTube-Nutzungsbedingungen; keine OER-Freigabe belegt
https://www.youtube.com/watch?v=bJaiyHpryjg	KR SCARA in Series Production, 2026	KUKA – Robots & Automation	YouTube-Nutzungsbedingungen; keine OER-Freigabe belegt

Enzyklopädischer Einstieg: Industrieroboter, Portalroboter. Prüfe Fachnormen, Rechtslage und Herstellerdaten weiterhin in den Primärquellen.

Verknüpfte Lernbereiche

Metalltechnik Maschinenwelt

Metalltechnik Sicherheitswelt

Beruflicher Transfer: In Fertigungsmechanik und Produktionstechnologie stehen Montageablauf und Layout im Mittelpunkt; in Mechatronik und industrieller Instandhaltung Steuerungsgrenzen und Schnittstellen; in Metalltechnik, Werkzeugmechanik und Werkstoffprüfung Werkstück- und Greifbedingungen; in technischer Produktgestaltung die nachvollziehbare Zeichnungs- und Datenblattdokumentation. In allen Berufen gehen Arbeitsschutz und Zuständigkeitsklärung einer praktischen Durchführung voraus.