Was ist der Unterschied zwischen Wiederholgenauigkeit und Absolutgenauigkeit? Die Wiederholgenauigkeit beschreibt, wie eng ein Industrieroboter eine eingelernte Position wieder trifft, typischerweise auf ±0,02 bis ±0,1 mm. Die Absolutgenauigkeit beschreibt, wie nah er an eine berechnete Koordinate kommt, ohne Korrektur oft nur auf 1 bis 3 mm. Welcher Kennwert zählt, hängt davon ab, ob Sie per Teach-in oder aus CAD-Daten programmieren.
Ein Industrieroboter trifft denselben Punkt tausendfach auf wenige Hundertstelmillimeter genau und liegt trotzdem mehrere Millimeter neben der Koordinate, die im Roboterprogramm steht. Dieser scheinbare Widerspruch beschäftigt jeden, der eine neue Applikation plant oder eine bestehende Zelle umbaut. Aufgelöst wird er über zwei Kennwerte, die im Alltag ständig verwechselt werden: Wiederholgenauigkeit und Absolutgenauigkeit.
In Kürze
Die Wiederholgenauigkeit beschreibt, wie exakt ein Roboter eine einmal angefahrene Position wieder erreicht, bei modernen Industrierobotern typischerweise ±0,02 bis ±0,1 mm. Die Absolutgenauigkeit beschreibt, wie nah er an eine rechnerisch vorgegebene Koordinate kommt, und liegt ohne Korrektur häufig bei 1 bis 3 mm, also um den Faktor 10 bis 100 schlechter. Beide Kennwerte werden nach ISO 9283 gemessen und verglichen. Für Punkt-zu-Punkt-Aufgaben zählt die Wiederholbarkeit, für Offline-Programmierung und Bahnaufgaben die Absolutgenauigkeit. Und beide driften im Betrieb, durch Verschleiß an Getriebe und Lagern, durch Temperatur und durch Verschmutzung.
Zwei Kennwerte der Robotergenauigkeit, ein häufiges Missverständnis
Die Wiederholgenauigkeit ist ein Maß für Streuung. Der Roboter fährt eine eingelernte Position mehrfach an, und gemessen wird, wie weit die einzelnen Anfahrten voneinander abweichen. Die Absolutgenauigkeit dagegen ist ein Maß für Richtigkeit: Wie weit liegt der Punkt, den der Roboterarm tatsächlich erreicht, von der Koordinate entfernt, die als gewünschte Position vorgegeben wurde?
Ein Bild aus dem Schießsport macht den Unterschied klar. Fünf Schüsse dicht beieinander, aber außerhalb des Zentrums: hohe Wiederholbarkeit, schlechte Absolutgenauigkeit. Genau so verhält es sich ab Werk in den meisten Robotersystemen. Moderne Roboter erreichen ihre extrem kleine Streubreite über hochauflösende Encoder und eine steife Mechanik, doch keiner dieser beiden Faktoren sagt etwas darüber aus, ob der angefahrene Punkt auch dort liegt, wo die Konstruktion ihn erwartet.
Warum ein wiederholgenauer Roboter noch nicht präzise ist
Die Steuerung kennt die Stellung jeder Achse nur über den Encoder am Motor, nicht über die tatsächliche Lage des Werkzeugs im Raum. Zwischen beiden liegen Getriebe, Lager und Strukturbauteile, deren reale Maße von den Nennwerten abweichen. Fertigungstoleranzen im Bereich weniger Zehntel summieren sich über sechs Achsen zu einem Fehler von mehreren Millimetern am Flansch.
Dazu kommt die Modellierung: Das kinematische Modell in der Steuerungssoftware beschreibt einen idealen Roboter. Getriebeelastizität, Durchbiegung unter Last und thermische Ausdehnung sind darin nicht abgebildet. Der Controller rechnet also sauber, aber mit leicht falschen Zahlen. Die Streuung bleibt trotzdem winzig, weil sich diese Fehler bei jeder Anfahrt identisch wiederholen. Weitere Begriffe rund um Kinematik und Robotik erklären wir in unserem technischen Glossar.
Präzision in der Praxis: Welcher Kennwert zählt in welcher Anwendung?
Beim Punktschweißen, beim Palettieren und in klassischen Handling-Zyklen wird jede Position per Teach-in eingelernt. Der systematische Absolutfehler steckt dann bereits in der eingelernten Stellung und stört nicht. Entscheidend ist allein, dass der Roboter diesen Punkt in jedem Zyklus reproduziert, auch bei hoher Geschwindigkeit und Beschleunigung.
Umgekehrt sieht es in jeder Anwendung aus, in der die Positionen aus einem CAD-Modell kommen. Offline-Programmierung, Bahnschweißen, Kleben, Entgraten oder spanende Bearbeitung setzen voraus, dass der Roboter eine berechnete Koordinate ohne Nacharbeit trifft. Hier begrenzt die Absolutgenauigkeit die Leistungsfähigkeit der Anlage, und hochgenaue Applikationen verlangen zusätzlich eine hohe Bahngenauigkeit entlang der Sollbewegungen. Auch beim Tausch eines Roboters gegen ein Ersatzgerät zeigt sich der Unterschied sofort: Ohne absolute Korrektur passt kein Roboterprogramm eins zu eins auf die neue Maschine.
Präzision verlieren, weil die Umgebung den Roboter angreift?
Schweißspritzer, Staub und Hitze beschleunigen den Verschleiß an Achsen, Dichtungen und Kabeln, und genau dieser Verschleiß verschiebt die Genauigkeit. Wir fertigen maßgeschneiderte Schutzhüllen, die diese Einflüsse von Ihrem Roboter fernhalten.
Schutzlösungen ansehen →Messung und Validierung: Wie wird die Genauigkeit eines Roboters geprüft?
Die Messung folgt in der Regel der ISO 9283, die seit 1998 die Prüfverfahren für Pose-Genauigkeit und Pose-Wiederholgenauigkeit von Industrierobotern festlegt. Die Norm legt fest, welche Punkte in einem Würfel im Arbeitsraum angefahren werden, wie oft, mit welcher Last und unter welchen Parametern für Geschwindigkeit und Beschleunigung. Erst dadurch werden Datenblattwerte verschiedener Roboterhersteller überhaupt vergleichbar.
Erfasst wird die reale Lage mit einem externen Messsystem, meist einem Lasertracker, teilweise ergänzt durch optische Sensoren. Wie eine solche Messung praktisch abläuft, erklären wir bei den Methoden und Werkzeugen der Kalibrierung. Solche hochpräzise arbeitenden Systeme lösen deutlich feiner auf als der Roboter selbst, sonst wäre die Aussage wertlos. Aus den Sensordaten ergeben sich Positioniergenauigkeit, Streubreite und Bahnabweichung. Wichtig für die Validierung: Ein statisch ermittelter Wert sagt wenig über das Verhalten bei voller Nutzlast und hoher Dynamik aus. Wer eine enge Toleranz einhalten muss, lässt unter Prozessbedingungen messen, nicht im Leerlauf.
Was verschlechtert die Genauigkeit des Roboters im Betrieb?
Beide Kennwerte sind keine Konstanten. Spiel im Getriebe, gealterte Schmierung und ausgeschlagene Lager vergrößern zuerst die Streuung, also die Wiederholbarkeit. Temperaturgänge über eine Schicht verschieben zusätzlich das gesamte Koordinatensystem, was vor allem die Absolutgenauigkeit trifft.
Der am stärksten unterschätzte Faktor ist die Umgebung. Abrasiver Staub, Schweißspritzer, Öl und aggressive Reinigungsmittel greifen Dichtungen, Faltenbälge und Kabelpakete an. Dringt Schmutz erst einmal in einen Achsantrieb ein, verschleißen die Verzahnungen messbar schneller, die Abweichung wächst und die Abstände zwischen zwei Kalibrierungen werden kürzer. Bei einem Kunden aus der spanenden Fertigung haben wir die Achsen und Kabelpakete zweier stark belasteter Roboter mit maßgeschneiderten Schutzhüllen versehen, was die ungeplanten Stillstände um rund 40 % reduziert hat. Welche Rolle die Umgebung für die Lebensdauer einer Schutzhülle spielt und wie sich Wartungsintervalle sinnvoll planen lassen, zeigt unser Leitfaden zur Wartung von Industrierobotern.
Kalibrierung und Robotersteuerung: was lässt sich korrigieren?
Eine Roboterkalibrierung identifiziert die realen kinematischen Parameter und hinterlegt sie in der Robotersteuerung. Dadurch sinkt die Absolutgenauigkeit typischerweise von einigen Millimetern auf wenige Zehntel, und Offline-Programme lassen sich ohne Nachteachen fahren. Die Wiederholgenauigkeit verbessert sie dagegen kaum, denn Spiel und Verschleiß sind mechanische Effekte, die keine Software wegrechnet. Welche Einflussgruppen danach übrig bleiben und wie sich die Robotergenauigkeit verbessern lässt, behandeln wir gesondert.
Daraus folgt eine einfache Regel für die Praxis: Wächst die Streuung, ist es ein Fall für Wartung und Instandsetzung. Bleibt die Streuung klein, während der Roboter systematisch danebenliegt, hilft die Kalibrierung des Roboters. Wie eine solche Maßnahme abläuft und wann sie sich rechnet, beschreiben wir in den Grundlagen der Roboterkalibrierung. In beiden Fällen gilt: Je sauberer die Mechanik bleibt, desto länger halten die korrigierten Werte, und desto stabiler bleiben Effizienz und Flexibilität in der Automatisierung.
Häufige Fragen zu Wiederholgenauigkeit und Absolutgenauigkeit
Die Wiederholgenauigkeit beschreibt, wie exakt ein Roboter eine bereits eingelernte Position wieder erreicht, also die Streuung zwischen mehreren Anfahrten. Die Absolutgenauigkeit beschreibt, wie nah er an eine rechnerisch vorgegebene Koordinate kommt. Ein Roboter kann sehr wiederholgenau arbeiten und trotzdem systematisch mehrere Millimeter neben der Sollposition liegen.
Bei modernen Industrierobotern liegt die Wiederholgenauigkeit meist zwischen ±0,02 und ±0,1 mm. Die Absolutgenauigkeit ist ohne Korrektur deutlich schlechter und bewegt sich häufig im Bereich von 1 bis 3 mm. Nach einer Kalibrierung sind je nach Robotertyp und Last 0,2 bis 0,5 mm realistisch.
Die Steuerung kennt die Achsstellung nur über die Encoder am Motor, nicht die reale Lage des Werkzeugs im Raum. Fertigungstoleranzen, Getriebeelastizität und ein idealisiertes kinematisches Modell erzeugen einen systematischen Fehler. Weil dieser Fehler bei jeder Anfahrt identisch auftritt, bleibt die Streuung winzig, während die absolute Abweichung bestehen bleibt.
Der übliche Rahmen ist die ISO 9283. Sie definiert die Messpunkte im Arbeitsraum, die Zahl der Wiederholungen sowie die Vorgaben für Last, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Erfasst wird die reale Position mit einem externen Messsystem, meist einem Lasertracker, damit die Werte verschiedener Roboterhersteller vergleichbar bleiben.
Für Punktschweißen, Handling und Palettieren nach Teach-in zählt vor allem die Wiederholgenauigkeit, weil der systematische Fehler bereits in der eingelernten Position steckt. Für Offline-Programmierung, Bahnschweißen, Kleben oder spanende Bearbeitung ist die Absolutgenauigkeit entscheidend, ebenso beim Tausch eines Roboters gegen ein Ersatzgerät.
Nein. Eine Kalibrierung korrigiert systematische Fehler in den kinematischen Parametern und verbessert dadurch die Absolutgenauigkeit erheblich. Spiel, Lagerschäden und Verschleiß im Getriebe vergrößern dagegen die Streuung, und das lässt sich nur mechanisch beheben. Ein wirksamer Schutz vor Staub, Spritzern und Hitze verlangsamt diesen Verschleiß spürbar.
Das Wichtigste im Überblick
Wiederholgenauigkeit und Absolutgenauigkeit beantworten zwei verschiedene Fragen: Wie reproduzierbar arbeitet der Roboter, und wie richtig arbeitet er. Wer per Teach-in programmiert, braucht vor allem den ersten Wert. Wer aus CAD-Daten heraus arbeitet, kommt ohne den zweiten nicht aus. Kalibrierung korrigiert systematische Fehler, Wartung und ein wirksamer Schutz vor Verschmutzung halten die Mechanik dort, wo die Korrektur gültig bleibt. Bei RCC entwickeln und fertigen wir seit 1998 in Toul maßgeschneiderte Schutzhüllen für Roboter von Fanuc, ABB, KUKA, Yaskawa und Stäubli, im Einsatz in Europa, Israel und Brasilien.
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