Einsatzfall

Schrauben & Verschrauben mit Cobots — Drehmomentkontrolle und Modellauswahl

Stand: 2026-07-01 · Kategorie: Cobots

Schrauben und Verschrauben zählen zu den häufigsten manuellen Montagetätigkeiten im produzierenden KMU-Mittelstand: gleichförmig, ergonomisch belastend und fehleranfällig bei manueller Ausführung (vergessene Schrauben, falsches Anzugsmoment). Ein Cobot übernimmt dabei die Positionierung des Schraubers, die Gewindevorpositionierung und die prozesssichere Dokumentation des Anzugsmoments. Diese Seite beschreibt die technischen Besonderheiten dieses Einsatzfalls, grenzt ihn vom allgemeinen Montage-Einsatzfall ab und listet quellenbelegte Modellempfehlungen für den KMU-Einsatz.

Abgrenzung zu allgemeiner Montage

Die Seite Montage & Handling behandelt das gesamte Spektrum von Cobot-Montageaufgaben: Pick-and-Place, Schrauben und Klebstoffauftrag. Diese Seite vertieft ausschließlich den Teilprozess Schrauben und Verschrauben mit seinen spezifischen Anforderungen:

Merkmal	Allgemeine Montage	Schrauben / Verschrauben
Hauptwerkzeug	Greifer, Saugnapf, Dosierpistole	Elektrischer oder pneumatischer Schrauber mit Drehmomentsensor
Schlüsselkriterium	Handhabungspräzision, Zykluszeit	Drehmomentkontrolle, Winkelüberwachung, Gewindevorpositionierung
Wiederholgenauigkeit	± 0,1 mm bis ± 0,05 mm	≤ ± 0,05 mm für sichere Gewindeerfassung — kritischer als bei Pick-and-Place
Qualitätsdokumentation	Optional	Häufig gefordert: Drehmomentkurve je Verschraubung, besonders in regulierten Branchen
Werkzeugkomplexität	Einfacher Greifer genügt für viele Aufgaben	Schrauber + Zuführeinheit (Schraubenvereinzelung) + Drehmomentsensor

Drehmomentkontrolle — das zentrale Qualitätsmerkmal

Beim manuellen Schrauben ist das Anzugsmoment von der Werkerermüdung, dem Werkzeugverschleiß und der Erfahrung abhängig. Der Cobot-Einsatz ermöglicht:

Prozesssicheres Anzugsmoment: Der Schrauber erreicht ein definiertes Endmoment und schaltet ab; das Erreichen wird im Prozesslog dokumentiert.
Winkelüberwachung (Angle Monitoring): Zusätzlich zum Moment wird der Drehwinkel nach Anzug überwacht — erkennt Gewindefressen und schief sitzende Schrauben.
Traceable Fastening: Drehmomentkurve und Ergebnis je Verschraubung lassen sich an ein übergeordnetes MES- oder Qualitätssystem übergeben.

Guardrail A1: Drehmomentvorgaben und Toleranzfenster sind bauteil- und normspezifisch (z. B. VDI 2230⁴ für Schraubenverbindungen). Die hier beschriebenen Konzepte (Winkelüberwachung, Traceable Fastening) sind von Schraubersystemen verschiedener Hersteller unterstützt — die konkrete Implementierung ist werkzeug- und steuerungsabhängig. Angaben ohne Gewähr, können Fehler enthalten.

Anforderungen an den Cobot

Kriterium	Typischer Richtwert	Hinweis
Wiederholgenauigkeit (Herstellerangabe)	≤ ± 0,05 mm	Für die sichere Gewindevorpositionierung — besonders bei kleinen Gewinden (M3–M6) kritisch. Herstellerangaben gelten unbeladen nach ISO 9283⁵; im Realbetrieb unter Schrauberlast sind 20–40 % höhere Abweichungen möglich Discount (Belegkette: § Quellen).
Traglast	3–12 kg	Elektrischer Schrauber inkl. Zuführschlauch und Adapterplatte: typisch 1,5–5 kg Schätzung / unbestätigt. Schwerere Druckluft-Schrauber oder kombinierte Schrauber-Greifer-Einheiten nähern sich dem oberen Ende des Korridors. Werkzeuggewicht und Schwerpunkt beim Hersteller erfragen.
Reichweite	600–1300 mm	Für typische Arbeitsplatz-nahe Verschraubungszellen oft 700–900 mm ausreichend. Größere Baugruppen oder weiträumige Vorrichtungen: 1000–1300 mm erforderlich. Wert zellspezifisch.
Kraftregelung / Nachgiebigkeit	Integriert oder per Kraft-Moment-Sensor	Beim Aufsetzen des Schraubers auf den Schraubenkopf sind geringe Kontaktkräfte nötig, um Schrauben- und Bauteilbeschädigung zu vermeiden. Integrierte Compliance (z. B. über Gelenk-Drehmomentsensoren oder externe Kraft-Moment-Sensorik) verbessert die Prozesssicherheit. Nicht alle Cobots bieten ausreichende integrierte Kraftregelung — Herstellerdokumentation prüfen.
Tool-Schnittstelle / Flansch	ISO 9283-Flansch oder proprietär; Schnellwechselsystem empfohlen	Schnellwechselsysteme (z. B. ATI, Stäubli MCS) ermöglichen das Umrüsten zwischen Schrauber und anderen Werkzeugen ohne Neuprogrammierung der TCP-Transformation. Sinnvoll bei variierenden Teilefamilien.

Guardrail A1: Die Richtwerte in der Tabelle (Traglast, Reichweite, Wiederholgenauigkeit) sind aus den quellenbelegten Modellspezifikationen der unten verlinkten Modelle und dem allgemeinen Montagespektrum abgeleitet. Jede Anforderung ist stark aufgaben- und zellenabhängig — Werte anhand des konkreten Einsatzfalls mit dem Integrator prüfen. Angaben ohne Gewähr, können Fehler enthalten.

Taktzeit und Realität

Herstellerangaben zur Taktzeit beziehen sich auf Leerfahrten ohne Prozesszeit. Beim Schrauben kommen folgende Zeitanteile hinzu, die in der Kalkulation oft unterschätzt werden:

Anzugszeit des Schraubers: Für M4–M8-Schrauben mit elektrischem Schrauber typisch 0,8–3 s je Verschraubung, abhängig von Moment, Gangzahl und Schrauberlänge Schätzung / unbestätigt.
Schrauben-Zuführzeit: Vereinzelung und Übergabe (Blasförderer, Magazin, Mundstück-Zuführung) typisch 0,5–2 s je Schraube — je nach System und Schraubengeometrie Schätzung / unbestätigt.
Anfahrt und Positionierung: Cobot-Verfahrzeit zwischen Schraubpositionen; bei kompakter Anordnung oft 0,5–1,5 s je Bewegung.
Drehmomentkontroll-Wartezeit: Nach dem Anzug wartet die Steuerung auf das OK-Signal des Schraubers (Moment erreicht, kein Fehler); typisch 0,1–0,3 s Software-Overhead.
Wiederholgenauigkeits-Schwankung unter Last: ISO-9283-Werte gelten unbeladen; reale In-Cell-Abweichung bei Cobots liegt erfahrungsgemäß 20–40 % über dem Datenblattwert³ Discount.

Die Zelleneffizienz — tatsächliche Nutzzyklen geteilt durch theoretisches Maximum — liegt für Cobot-Schraubzellen typischerweise unter 80 %, häufig bei 55–75 % bei mehrstufigen Verschraubungsfolgen. Diese Zahl ist eine redaktionelle Einschätzung auf Basis von Integrator-Erfahrungswerten Schätzung / unbestätigt — kein normierter Benchmark existiert öffentlich für diesen Wert. Für die eigene Wirtschaftlichkeitsberechnung: konservativen Nutzungsgrad ansetzen und im TrueCost-Report mit Ihren Prozesszeiten abgleichen.

Hinweis zu Discount-Kennzeichnungen: Werte mit Discount bezeichnen Realitätsabschläge gegenüber Herstellerangaben, hergeleitet aus unabhängigen Messquellen (Belegkette: § Quellen). Werte mit Schätzung / unbestätigt sind redaktionelle Einschätzungen ohne belastbare Primärquelle — bitte nicht als Fakten verwenden.

Top-3-Modelle aus bestehenden Datensätzen

Quellenbelegte Spezifikationen; jede Zahl trägt eine verlinkte Primärquelle auf der jeweiligen Modellseite.

Universal Robots UR5e

Traglast: 5 kg¹ Reichweite: 850 mm¹ Wiederholgen.: ±0,03 mm¹

Meistverkaufter Cobot im KMU-Segment; breites Werkzeug-Ökosystem (UR+ Marketplace) mit zertifizierten Schrauber-Endeffektoren mehrerer Hersteller; 6-Achs-Aufbau für flexible Zuführwinkel. Integrierte Gelenk-Drehmomentsensoren ermöglichen einfache Kraft-Compliance beim Aufsetzen. Reichweite 850 mm für kompakte Schraubzellen gut geeignet; bei großen Baugruppen UR10e in Betracht ziehen.

Technische Daten UR5e →

FANUC CRX-10iA

Traglast: 10 kg² Reichweite: 1249 mm² Wiederholgen.: ±0,04 mm²

10 kg Traglast deckt auch schwerere Schrauber-Kombinationswerkzeuge und Zuführsysteme ab; 1249 mm Reichweite für weiträumige Schraubbilder oder mehrseitig zugängliche Baugruppen. IP54/IP67 am Handgelenk. Tableau-basiertes Teach-in (FANUC CRX Tablet) vereinfacht das Einlernen neuer Schraubfolgen für häufige Teilewechsel im KMU-Betrieb.

Technische Daten FANUC CRX-10iA →

Kawasaki RS005N

Traglast: 5 kg⁶ Reichweite: 705 mm⁶ Wiederholgen.: ±0,02 mm⁶

Kompakter 6-Achs-Industrieroboter mit herausragender Wiederholgenauigkeit von ±0,02 mm — besonders geeignet für enge Schraubenabstände und kleine Gewindeprofile (M3–M5). Mit 705 mm Reichweite für kompakte Schraubzellen ausgelegt. Als Industrieroboter ohne integrierte MRK-Funktion: Schutzeinrichtung oder Trennschutz gemäß Risikobeurteilung erforderlich. Starke DACH-Reseller-Präsenz über autorisierte Systemintegratoren.

Technische Daten Kawasaki RS005N →

Alle weiteren Modelle mit quellenbelegten Daten: Cobots-Übersicht · Technischer Vergleich

Nächster Schritt: Kosten kalkulieren

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Abgrenzung und Hinweise

Cobot vs. Industrieroboter: Bei sehr hohen Schraubtakten (wenige Sekunden pro Zyklus, Großserie) oder wenn kein kollaborativer Betrieb geplant ist, kann ein kompakter Industrieroboter (z. B. Kawasaki RS005N) mit höherer Dynamik wirtschaftlicher sein. Für die Entscheidung: Cobot vs. Industrieroboter — Entscheidungshilfe.
Risikobeurteilung: Beim kollaborativen Betrieb neben Werkerinnen und Werkern ist eine individuelle Risikobeurteilung nach ISO 10218⁷ und ISO/TS 15066⁷ erforderlich. Schrauber-Werkzeuge können als gefährliche Werkzeuge eingestuft werden — Power-and-Force-Limiting-Konfiguration oder Abtrennung prüfen.
Schrauben-Zuführsystem: Automatische Verschraubung funktioniert nur mit einer geeigneten Schraubenvereinzelung (Vibrationsförderer, Blasförderer, Magazin). Die Wahl des Zuführsystems beeinflusst Taktzeit und Gesamtinvestition erheblich.
Kleinserie und Typenwechsel: Bei häufigen Schraubentyp-Wechseln sind Schnellwechsel-Mundstücke und parametrische Programmierstile (Schraubpositionen als konfigurierbare Liste) entscheidend für die wirtschaftliche Nutzung.
Angrenzende Einsatzfälle: Montage & Handling allgemein · Elektronik-Montage · Qualitätsprüfung mit Cobots · Kleinserie & Losgröße 1 · Kleben & Dichten

Quellen

Universal Robots — UR5e Produktseite (Hersteller): universal-robots.com/products/ur5-robot/. Abgerufen 2026-06-25. Vollständige Specs: modelle/ur5e.html. Traglast 5 kg, Reichweite 850 mm, Wiederholgenauigkeit ±0,03 mm — Herstellerangabe.
FANUC — CRX-Serie Produktseite (Hersteller): fanuc.co.jp/en/product/robot/model/crx/. Abgerufen 2026-06-25. Vollständige Specs: modelle/fanuc-crx-10ia.html. Traglast 10 kg, Reichweite 1249 mm, Wiederholgenauigkeit ±0,04 mm — Herstellerangabe (CRX-10iA).
Unabhängige Belege für Realitäts-Discount Wiederholgenauigkeit: Pollák et al. (2020) — Unidirektionale Pose-Genauigkeit & Wiederholgenauigkeit des UR5 nach ISO 9283, Advances in Mechanical Engineering (SAGE): journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/1687814020972893. Semjon et al. (2020) — UR5 nach ISO 9283 nach mechanischer Belastung, Int. Journal of Advanced Robotic Systems (SAGE): journals.sagepub.com/doi/10.1177/1729881420904209. Abgerufen 2026-06-25. Korridor 20–40 % ist redaktionelle Aggregation, kein Einzelmesswert.
VDI — VDI 2230 Blatt 1 (Systematische Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen): vdi.de — VDI 2230 Blatt 1. Normative Grundlage für Drehmomentvorgaben bei Schraubenverbindungen im Maschinenbau.
ISO — ISO 9283:1998 (Manipulating industrial robots — Performance criteria and related test methods): iso.org/standard/22466.html. Norm zur Messung der Wiederholgenauigkeit von Industrierobotern. Abgerufen 2026-07-01.
Kawasaki Robotics — RS005N Produktseite (Hersteller): robotics.kawasaki.com — RS005N. Abgerufen 2026-06-26. Vollständige Specs: modelle/kawasaki-rs005n.html. Traglast 5 kg, Reichweite 705 mm, Wiederholgenauigkeit ±0,02 mm — Herstellerangabe.
ISO — ISO/TS 15066:2016 (Robots and robotic devices — Collaborative robots): iso.org/standard/62996.html. ISO 10218-1/-2 (Industrieroboter, Sicherheitsanforderungen): iso.org/standard/51330.html. Abgerufen 2026-07-01.