Pick-and-Place mit dem Cobot: Anwendungen, Greifertechnik, Kosten und ROI
Pick-and-Place ist für die meisten Mittelständler der erste Cobot-Anwendungsfall, den sie in Betracht ziehen, und oft auch der richtige. Hier lesen Sie, welche Greifertechnik zu welchem Bauteil passt, was eine Zelle kostet und wann sich die Investition rechnet.
Ein Teil aufnehmen, bewegen, ablegen: Pick-and-Place klingt simpel, und genau darin liegt der Reiz. Es ist die Anwendung, mit der die meisten Mittelständler ihren ersten Cobot in Betrieb nehmen, weil sie überschaubar zu planen, schnell zu programmieren und vergleichsweise günstig ist. Gleichzeitig gibt es genug Stellschrauben, an denen ein Projekt scheitern kann, wenn man sie unterschätzt: Greifprinzip, Bauteillage und die Frage, ob eine Kamera nötig ist.
Warum Pick-and-Place der typische Einstieg ist
Im Vergleich zu Schweißen, Schleifen oder Qualitätsprüfung ist Pick-and-Place die Anwendung mit der geringsten Prozesskomplexität. Es zählt vor allem die Wiederholgenauigkeit der Bewegung, nicht die Kraftregelung oder ein aufwendiges Prozess-Know-how. Das macht die Projekte planbar: kurze Integrationszeit, überschaubares Risiko, schnelle Inbetriebnahme. Genau deshalb ist Pick-and-Place für viele Betriebe der Einstieg in die Automatisierung, bevor sie sich an komplexere Zellen wagen.
Der Haken: Weil der Einstieg so niedrig wirkt, wird die Planung manchmal zu knapp kalkuliert. Wer die Bauteillage, das Greifprinzip und die Taktzeit vorher nicht sauber klärt, erlebt bei der Inbetriebnahme Überraschungen, meist in Form von Nacharbeit am Greifer oder an der Zuführung.
Diese Aufgaben deckt Pick-and-Place ab
Unter dem Begriff verbirgt sich eine breite Palette an Handling-Aufgaben, die im Mittelstand bisher oft von Hand laufen:
- Maschinenbeladung und -entladung: Rohteile aus einer Palette entnehmen und in eine Maschine einlegen, Fertigteile entnehmen und ablegen.
- Verpacken und Kartonieren: Produkte in Kartons, Trays oder Blister setzen, oft im Takt einer vorgelagerten Anlage.
- Sortieren und Kommissionieren: Teile nach Merkmal trennen und in unterschiedliche Behälter einordnen.
- Umsetzen zwischen Prozessschritten: Werkstücke von einem Förderband auf ein anderes oder in eine Vorrichtung heben.
- Etikettieren und Prüf-Handling: Teile an eine Kamera- oder Waagestation führen und je nach Ergebnis weiterleiten.
Typische Branchen sind die Kunststoff- und Metallverarbeitung, die Elektronikfertigung, Lebensmittel- und Konsumgüterverpackung sowie die Logistik innerhalb der Produktion.
Welcher Greifer passt zu welchem Teil
Die Wirtschaftlichkeit einer Pick-and-Place-Zelle hängt stärker vom Greifer ab als vom Cobot selbst. Drei Prinzipien decken die meisten Fälle ab:
| Greifprinzip | Passt für | Besonderheit |
|---|---|---|
| Vakuumgreifer | Kartons, Folien, Bleche, glatte geschlossene Oberflächen | Meist am schnellsten, geringer Programmieraufwand, empfindlich bei porösen oder perforierten Flächen |
| Parallel- und Zweifingergreifer | Formstabile Einzelteile, Werkstückträger, Gussteile | Definierter Kraftschluss, robust, braucht meist einen klaren Greifpunkt am Bauteil |
| Adaptiv- und Formgreifer (mehrere Finger) | Unregelmäßige, empfindliche oder verformbare Geometrien | Höherer Anschaffungspreis, dafür flexibel bei wechselnden Teilen |
In der Praxis kombinieren Integratoren häufig mehrere Prinzipien in einem Werkzeugwechselsystem, etwa Vakuum für die Verpackung und einen Parallelgreifer für die Maschinenbeladung im selben Zellenlayout. Das erhöht die Flexibilität, kostet aber zusätzliche Komponenten und Programmieraufwand.
Feste Position oder Vision-System
Die zweite entscheidende Weiche ist die Bauteillage. Liegen Teile immer an derselben Stelle, etwa aus einer Palette mit festem Raster oder einem Werkstückträger, reicht eine feste Programmierung ohne Kamera. Kommen Teile lose, überlappend oder in wechselnder Ausrichtung an, zum Beispiel aus einer Kiste oder direkt vom Band, braucht es ein Vision-System: eine Kamera mit Bildverarbeitung, die Position und Lage jedes Teils erkennt und an den Cobot übergibt.
Ein Vision-System erhöht Integrationsaufwand und Kosten spürbar, oft um mehrere Tausend Euro plus zusätzliche Programmier- und Einrichtzeit. Der Grund liegt selten in der Kamera selbst, sondern in der Bildverarbeitung: Beleuchtung, Kontrast und wechselnde Teilevarianten müssen zuverlässig funktionieren, auch bei Schichtwechsel und wechselndem Umgebungslicht. Wer diesen Aufwand in der ersten Kalkulation nicht einplant, unterschätzt das Projekt regelmäßig.
Merksatz
Feste Position spart Geld und Zeit. Lose oder wechselnde Teile brauchen ein Vision-System, das eigenständig geplant und getestet werden muss, nicht einfach nachträglich ergänzt werden kann.
Cobot oder Industrieroboter für Pick-and-Place
Für kleine bis mittlere Losgrößen, häufigen Produktwechsel und den Einsatz ohne trennenden Schutzzaun ist der Cobot im Vorteil: schnelle Umrüstung, geringerer Platzbedarf, einfache Programmierung auch ohne Robotik-Spezialisten. Bei sehr hohen Taktraten, etwa in der Serienverpackung mit mehreren Zyklen pro Sekunde, oder bei sehr schweren Lasten stößt die Kraftbegrenzung des Cobots an ihre Grenze. Dann ist ein klassischer Industrieroboter mit Schutzzaun oder eine Delta-Kinematik für Hochgeschwindigkeits-Pick-and-Place die passendere Wahl.
Für die meisten mittelständischen Anwendungen mit Taktzeiten im Sekundenbereich und wechselnden Chargen reicht die Cobot-Geschwindigkeit aus, besonders wenn zwei oder drei Zellen parallel statt eine sehr schnelle Zelle eingesetzt werden.
Was eine Pick-and-Place-Zelle wirklich kostet
Pick-and-Place ist die günstigste der gängigen Cobot-Anwendungen, weil Werkzeug und Peripherie schlank bleiben können, wenn die Bauteillage geklärt ist. Eine realistische Größenordnung für den Mittelstand:
| Position | Größenordnung |
|---|---|
| Cobot-Arm (je nach Reichweite und Traglast) | 18.000 bis 32.000 Euro |
| Greifer (Vakuum, Parallel- oder Adaptivgreifer) | 2.000 bis 12.000 Euro |
| Vision-System (nur bei loser oder wechselnder Bauteillage) | 8.000 bis 20.000 Euro |
| Zuführung, Fördertechnik, Vorrichtung | 5.000 bis 18.000 Euro |
| Integration, Programmierung, Sicherheitsabnahme | 8.000 bis 18.000 Euro |
Ohne Vision-System und mit fester Bauteillage landen viele Zellen zwischen 20.000 und 45.000 Euro. Mit Kamera und wechselnden Teilen liegen die meisten Projekte zwischen 40.000 und 80.000 Euro. Komplette Verpackungslinien mit mehreren Stationen und Fördertechnik können auch deutlich darüber liegen. Diese Bandbreite deckt sich mit dem, was Cobot-Integratoren in Discovery-Gesprächen für Einstiegsprojekte im Mittelstand nennen.
Wann sich die Investition rechnet
Bei Pick-and-Place ist die Zykluszeit der zentrale Hebel. Realistisch liegen die meisten Zellen bei fünf bis fünfzehn Sekunden pro Teil, abhängig von Gewicht, Greifprinzip und Weg. Läuft die Zelle im Zweischichtbetrieb und ersetzt sie eine repetitive Handarbeitsstation, ist die Amortisation bei dieser Anwendung meist am schnellsten unter allen Cobot-Einsätzen: häufig innerhalb von ein bis zwei Jahren, in einzelnen Fällen sogar darunter, wenn die Auslastung hoch und der Prozess stabil ist.
Zwei Effekte werden in der ersten Rechnung oft übersehen: die Entlastung von monotoner Handarbeit, die Krankheitstage und Fluktuation an diesen Arbeitsplätzen senkt, und die gleichbleibende Taktzeit, die nachgelagerte Prozesse planbarer macht. Wer nur die reine Lohnkostenersparnis rechnet, unterschätzt den tatsächlichen Nutzen häufig.
Förderung: Antrag vor Maßnahmenbeginn
Die früheren Direktzuschüsse Digital Jetzt und go-digital sind Ende 2024 ausgelaufen. Aktuell relevant ist vor allem der KfW ERP-Förderkredit Digitalisierung und Automatisierung (Programm 511/512): ein zinsgünstiges Darlehen, oft kombiniert mit einem Tilgungszuschuss. Dazu kommt die BAFA-Beratungsförderung, die die Konzept- und Planungsphase bezuschusst und bis Ende 2026 läuft, sowie regionale Länderprogramme. Bei allen gilt dieselbe Regel: Der Antrag muss vor Maßnahmenbeginn gestellt werden. Wer erst bestellt und danach fördert, geht leer aus. Da sich Förderfähigkeit und Konditionen laufend ändern, lohnt sich ein kurzer Abgleich mit der aktuellen Programmlage vor dem Projektstart.
Fazit
Pick-and-Place ist zu Recht der häufigste erste Cobot-Anwendungsfall im Mittelstand: überschaubar, planbar und mit der schnellsten Amortisation unter den gängigen Anwendungen. Der Erfolg hängt an zwei Entscheidungen, die vor der Bestellung fallen sollten: das passende Greifprinzip für das jeweilige Bauteil und die ehrliche Antwort auf die Frage, ob ein Vision-System nötig ist. Wer diese beiden Punkte klärt, bekommt eine Zelle, die schnell läuft und sich schnell rechnet.
Häufige Fragen
Was kostet eine Cobot-Pick-and-Place-Zelle?
Eine einfache, schlüsselfertige Zelle mit fester Position und Vakuum- oder Parallelgreifer liegt meist zwischen 20.000 und 45.000 Euro. Kommt ein Vision-System für lose oder wechselnde Teile dazu, landen die meisten Projekte zwischen 40.000 und 80.000 Euro. Komplette Verpackungslinien mit mehreren Zellen und Fördertechnik können auch deutlich darüber liegen.
Welcher Greifer passt für Pick-and-Place?
Vakuumgreifer eignen sich für glatte, geschlossene Oberflächen wie Kartons, Folienverpackungen oder Bleche und sind meist am schnellsten. Parallel- und Zweifingergreifer passen für formstabile Einzelteile, bei denen ein definierter Kraftschluss nötig ist. Adaptiv- und Formgreifer mit mehreren Fingern übernehmen unregelmäßige oder empfindliche Geometrien. Häufig kombinieren Integratoren mehrere Greifprinzipien in einem Wechselsystem.
Brauche ich für Pick-and-Place immer ein Kamerasystem?
Nein. Liegen Teile immer an derselben Position, etwa aus einer Palette mit fester Rasterung oder einem Vorrichtungsträger, reicht eine feste Programmierung ohne Vision-System. Erst wenn Teile lose, überlappend oder in wechselnder Ausrichtung ankommen, braucht es eine Kamera mit Bildverarbeitung, die Position und Lage erkennt. Das erhöht Kosten und Integrationsaufwand spürbar.
Wie schnell ist ein Cobot beim Pick-and-Place?
Je nach Bauteilgewicht, Greifprinzip und Weg liegen realistische Zykluszeiten meist zwischen fünf und fünfzehn Sekunden pro Teil. Reine Industrieroboter sind bei sehr hohen Taktraten oft schneller, weil sie nicht kraftbegrenzt sind. Für den Mittelstand reicht die Cobot-Geschwindigkeit in den meisten Fällen aus, besonders wenn mehrere Zellen parallel laufen.
Gibt es Förderung für eine Pick-and-Place-Zelle?
Direkte Investitionszuschüsse wie Digital Jetzt oder go-digital sind Ende 2024 ausgelaufen. Aktuell relevant ist der KfW ERP-Förderkredit Digitalisierung und Automatisierung (Programm 511/512), ein zinsgünstiges Darlehen mit Tilgungszuschuss, sowie die BAFA-Beratungsförderung für die Konzeptphase, die bis Ende 2026 läuft. Dazu kommen regionale Länderprogramme. Wichtig ist die Regel: Der Antrag muss vor Maßnahmenbeginn gestellt werden.