Was ist ein Cobot? Ein Leitfaden für kollaborative Roboter

Was genau sind Cobots und was können sie für die CNC-Bearbeitung und andere Fertigungsverfahren leisten? Unser Leitfaden beantwortet alle Ihre Fragen.

Ursprung von Cobots

Roboter gehen auf die 1950er Jahre zurück, als George Devol den ersten bekannten „Industrieroboter“, Unimate, patentierte die die Automatisierung in Fabriken einführte. In den 1960er Jahren erweiterte General Motors seine Schweißanlagen um Roboter, und bald folgten andere große Hersteller diesem Beispiel.

Während diese Roboter leistungsfähig und schnell waren, waren sie auch massiv, teuer und in der Nähe von Menschen unsicher. Sie operierten in Käfigen, hinter Zäunen oder komplett in getrennten Räumen. Sie waren auch „feste“ Automatisierung, was bedeutet, dass sie für eine einzige Aufgabe entworfen und gebaut wurden. Wenn die Aufgabe aufgrund von Produktions- oder Prozessänderungen nicht mehr benötigt wurde, wurde der Roboter obsolet.

In den späten 1990er Jahren wurden die ersten echten kollaborativen Roboter oder Cobots von J. Edward Colgate und Michael Peshkin entwickelt. Diese wurden entwickelt, um sicher zu sein, eng mit Menschen zusammenzuarbeiten und sich wiederholende Aufgaben zu übernehmen, die die Arbeit der Menschen erleichtern würden.

Heutzutage werden Cobots in der Fertigung und anderen Industrien immer beliebter, um Waren zu verpacken, Maschinen zu warten, Produkte aufzufüllen oder an Fließbändern zu arbeiten. Durch die Zusammenarbeit mit Menschen bieten Cobots eine sichere Zusammenarbeit sowie eine verbesserte Produktqualität durch Konsistenz und Präzision. In diesem Blog betrachten wir die vielen Vorteile von Cobots und was Cobots von herkömmlichen Industrierobotern unterscheidet.

Was ist der Unterschied zwischen Robotern und kollaborativen Robotern?

Es gibt mehrere Unterschiede zwischen herkömmlichen Robotern und kollaborativen Robotern oder Cobots. Cobots sind kleiner, günstiger und einfacher zu bedienen. Der Hauptunterschied besteht jedoch darin, dass kollaborative Roboter so konzipiert sind, dass sie Arbeitsräume sicher mit Menschen teilen und keine Käfige oder Zäune benötigen. Sie sind mit Sicherheitsfunktionen ausgestattet, die sie weitaus weniger gefährlich machen als herkömmliche Roboter.

Cobots sind im Allgemeinen auch einfacher zu programmieren als herkömmliche Roboter. Cobots unterscheiden sich jedoch in ihrer Benutzerfreundlichkeit. Die neueste Generation von Cobots, wie der OB7 von Productive Robotics, bietet überhaupt keine Programmierung. Sie lernen, ihre Aufgaben durch physisches Lehren auszuführen:indem sie die Bewegungen zeigen und durch sie führen, anstatt herkömmliche Robotercodierung oder -programmierung zu verwenden.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied ist die Tatsache, dass Cobots Flexibilität und Agilität bieten. Anstatt für eine einzelne Aufgabe oder Anwendung entworfen, gebaut und programmiert zu werden, können Cobots eine Vielzahl von Aufgaben ausführen und auf mehreren Arbeitsstationen eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Cobot Produkte zu Beginn des Tages zusammenbauen und dieselben Produkte am Ende des Tages verpacken. Ebenso kann ein Cobot mehrere Maschinen bedienen und problemlos zwischen ihnen hin- und herrollen.

Cobots sind für menschliche Interaktion konzipiert

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Cobots verfügen über integrierte Sicherheitsfunktionen, die es ihnen ermöglichen, sicher neben Menschen zu arbeiten, ohne dass Käfige oder Zäune erforderlich sind. Das bedeutet, dass ein Cobot anhalten oder langsamer werden kann, wenn eine Person gegen ihn stößt oder seinen Arbeitsbereich betritt. Es gibt vier verschiedene kollaborative Robotermodi für die menschliche Interaktion:

1. Sicherheitsbewerteter überwachter Stopp

2. Handführung

3. Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung

4. Leistungs- und Kraftbegrenzung

Cobots haben andere Funktionen, die für eine enge menschliche Interaktion ausgelegt sind:

• Kompakte Größe/geringer Platzbedarf (plus die Möglichkeit, an Decken, Tischen oder Wagen montiert zu werden).

• Leichte Roboterarme mit abgerundeten Kanten zur Minimierung der Verletzungskräfte.

• Sensoren zum automatischen Stoppen oder Verlangsamen der Bewegung.

• Handähnliche Greifer und andere geschickte Optionen für viele Anwendungen.

Es ist wichtig zu beachten, dass Cobot-Sicherheitsmerkmale allein einen Cobot nicht sicher machen. Es ist immer notwendig, eine angemessene Risikobewertung durchzuführen, um die Sicherheit der Anwendung und der beteiligten Personen zu bestimmen.

Auswirkungen auf Mitarbeiter und berufliche Verantwortlichkeiten

Indem sie Arbeitsbereiche mit Menschen teilen, arbeiten Cobots Seite an Seite mit Arbeitern, um sie von sich wiederholender, redundanter Arbeit zu entlasten. Cobots übernehmen die langweiligen, schmutzigen und gefährlichen Aufgaben und ermöglichen es den Arbeitern, sich auf andere höher qualifizierte Aufgaben zu konzentrieren, die dem Unternehmen einen Mehrwert bieten.

Beispielsweise kann ein Cobot eine CNC-Maschine bedienen, indem er den sich wiederholenden Prozess des Be- und Entladens von Teilen übernimmt, während sich der Bediener auf die Qualitätsprüfung und die Vorbereitung verschiedener Aufträge konzentriert. Dies steigert nicht nur den Durchsatz, indem die Maschinen konstant am Laufen gehalten werden, sondern macht die Arbeit interessanter, herausfordernder und erfüllender und kann sogar zu neuen Verantwortlichkeiten führen.

• Arbeits- und Aufgabenflexibilität mit Cobots

Cobots-Arme sind mit mehreren Bewegungsgraden gebaut. Die meisten Cobots haben sechs Freiheitsgrade, aber OB7 von Productive Robotics hat sieben , das mehr Flexibilität und Geschicklichkeit bietet, um Hindernisse zu umgehen und an engere Stellen zu gelangen. Cobots bieten die Flexibilität, sich zwischen Maschinen zu bewegen und einfach von einem Job zum anderen zu wechseln. Sie können mit vielen Greiferoptionen ausgestattet werden, sodass sie mit einer Vielzahl von Materialien geschickt arbeiten können und keine Schäden verursachen. Diese Flexibilität in Kombination mit Benutzerfreundlichkeit ermöglicht es Ihnen, Cobots einfach zu implementieren und ihnen innerhalb von Minuten eine Aufgabe beizubringen.

Sehen Sie sich an, wie Sie einen Cobot einrichten und ihm die CNC-Maschinenbeschickung beibringen können:

• Entwicklung der Arbeit mit Robotik

Der Arbeitskräftemangel in der verarbeitenden Industrie erschwert die Suche nach Fachkräften. Da viele Fertigungsjobs unbesetzt bleiben, erfüllen Cobots den Bedarf von Unternehmen, ihre Produktion zu optimieren, indem sie alltägliche, langweilige oder unerwünschte Jobs automatisieren. Cobots verschaffen Herstellern einen Wettbewerbsvorteil durch ihre Kosteneffizienz, Benutzerfreundlichkeit und Implementierung.

Da Cobots keine Pausen machen, krank werden oder in den Urlaub fahren, laufen sie ganze Schichten lang unbeaufsichtigt und machen weiter, nachdem alle für die Nacht nach Hause gegangen sind. Dies eröffnet die Möglichkeit einer „Lights-out“-Fertigung außerhalb der Geschäftszeiten und die Möglichkeit, noch mehr Arbeit zu übernehmen. Stellen Sie sich vor, Ihre Bediener konzentrieren sich auf innovative oder komplexe Aufgaben, während Cobots die redundantere Arbeit mit minimalem Überblick erledigen!

Wofür werden kollaborative Roboter verwendet?

Aufgrund ihrer Vielseitigkeit, ihres geringen Platzbedarfs und ihrer Benutzerfreundlichkeit können Cobots Tausende verschiedener industrieller Aufgaben automatisieren, von der Verpackung und Montage bis hin zur Maschinenbeschickung und Qualitätsprüfung. Zu den üblichen Cobot-Aufgaben gehören:

Montage	Laserschneiden	Schraubendreher
Absacken	Maschinenbeschickung	Versiegelung
Entgraten	Materialhandhabung	Sortieren
Ausgabe	Verpackung	Sprühen
Fertigstellung	Malen	Schweißen
Kleben	Palettieren	Arbeitsassistent
Inspektion	Pick &Place
Labortests	Qualitätsprüfung

Die Identifizierung von Cobot-Anwendungen ist für jedes Unternehmen anders. Da Roboter Aufgaben nicht wie Menschen ausführen, ist es hilfreich, bestehende Prozesse in kurze, wiederholbare Schritte zu zerlegen, die ein Roboter bewältigen kann. Eine gute Faustregel ist, mit einer einfachen Aufgabe zu beginnen und sich dann auf komplexere Anwendungen auszudehnen. Sie können Prozesse identifizieren, die für Cobots geeignet sind, indem Sie sich auf diejenigen konzentrieren, die:

• Machen Sie sich wiederholende Bewegungen

• Erfordern sehr wenig oder gar keine Fähigkeiten

• Sind anfällig für Fehler oder Ablenkung durch Ermüdung

• Tragen Sie zur Maschinenleerlaufzeit bei

• Erfordern hohe Präzision

Arten von Cobots

Es gibt heute viele verschiedene kollaborative Roboter auf dem Markt, die alle ähnliche Vorteile und ihre eigenen Besonderheiten bieten. Die Bestimmung des richtigen Cobots für Ihre Anwendung hängt von mehreren Faktoren ab, die für Ihr Unternehmen und die spezifische Anwendung einzigartig sind. Typischerweise können Cobots wie folgt unterschieden werden:

• Nutzlast . Wie viel Gewicht sie heben und bewegen können, einschließlich Werkzeug.

• Kapazität erreichen . Wie weit sich der Arm ausstrecken und stabil halten kann.

• Bewegungsachse . Die Anzahl der Linien/Ebenen, um die sich ein Gelenk dreht.

• Lernbarkeit . Wie sie für die Arbeit eingerichtet sind (d. h. lehrbar vs. Programmierkenntnisse erforderlich)

• End-of-Arm-Tooling . Wie Mehrfingergreifer, Messschieber und Saugnäpfe.

• Eingebaute Sicherheitsfunktionen . Wie Sensoren, Kameras und variable Geschwindigkeitseinstellungen.

Häufige Cobot-Anwendungen

Die oben genannten Merkmale lassen sich in viele spezifische industrielle Anwendungen umsetzen, wie z. B.:

• CNC-Bearbeitung

Cobots werden häufig in der CNC-Maschinenbeschickung eingesetzt. Ein Cobot be- und entlädt eine Maschine wie ein menschlicher Bediener, macht aber keine Pausen. Ein Cobot von Productive Robotics ist in wenigen Stunden aufgebaut und lässt sich problemlos mit jeder Art von Maschine verbinden. Cobots sorgen dafür, dass CNC-Maschinen rund um die Uhr „Licht aus“ laufen, wodurch Leerlaufzeiten der Spindel vermieden und der Durchsatz erhöht werden.

• Herstellung

Die Möglichkeiten zur Verbesserung von Fertigungsabläufen und Produktivität durch Cobot-Integration sind nahezu unbegrenzt. Ein Cobot übernimmt viele qualitäts- und effizienzsteigernde Aufgaben, wie zum Beispiel:

• Einlegen von Teilen in einen Wärmebehandlungsofen oder eine Blechumformmaschine

• Löcher bohren, auf Bleche klopfen oder Schrauben drehen

• Endbearbeitungsaufgaben wie Schleifen, Polieren oder Entgraten

• Laser- oder Plasmaschneiden

• Schweißen

• Qualitätsprüfung nach der CNC-Bearbeitung (mit Hilfe einer 3D-Kamera oder eines Sensors)

• Logistik

Von Herstellern, die fertige Teile versenden, bis hin zu Organisationen, die sich ausschließlich mit Lagerhaltung und Logistik befassen, können Cobots für Aufgaben wie Verpacken (z. B. Befüllen von Kisten oder Palettieren), Heben, Stapeln, Pick-and-Place-Vorgänge und Sortieren eingesetzt werden.

Branchen, die von Cobots profitieren

Große und kleine Unternehmen aus allen Branchen profitieren von Cobots. Bearbeitung/Fertigung und andere Prozesse, die konsistente, wiederholbare Schritte erfordern, sind perfekte Kandidaten für die Cobot-Automatisierung. Da Cobots konstant und ununterbrochen arbeiten, erledigen sie Aufgaben jedes Mal gleich. Dies führt zu einer Reduzierung menschlicher Fehler, verbesserten Qualitäts-/Sicherheitsanforderungen und einer höheren Mitarbeiterzufriedenheit. OEMs und Zulieferer können außerdem geringere Ausschuss- oder Nacharbeitsquoten erzielen.

• CNC-Bearbeitung und Präzisionsfertigung

Bei CNC-Bearbeitungsanwendungen übernehmen Cobots den Be- und Entladeprozess, einschließlich:

• Maschinentür öffnen und schließen

• Drücken der Starttaste

• Be- und Entladen von Rohlingen oder Teilen

• Bereitstellen von Material zur Bearbeitung und Prüfung

• Relevante Daten aufzeichnen

Darüber hinaus ist im CNC-Maschinenbetrieb die Konzentration auf die Steigerung des Durchsatzes der Schlüssel. Während ein Bediener, der eine Maschine bedient, selten anwesend ist, um das Teil am Ende des Zyklus zu wechseln, hält ein Cobot die Maschinen konstant am Laufen und eliminiert Maschinenstillstände. Cobots eignen sich auch gut für kurze Bearbeitungszyklen, indem sie kontinuierlich an Aufträgen arbeiten, einen Bediener von dieser Aufgabe entlasten und es ihm ermöglichen, sich auf andere Aufgaben zu konzentrieren.

Die Anzahl der Bewegungsachsen kann auch die Flexibilität bestimmen, die ein Cobot haben muss, um runde Objekte zu erreichen, sie aufzunehmen und zu drehen, Knöpfe zu greifen und zu drehen, Knöpfe zu drücken und vieles mehr. Der OB7-Cobot von Productive Robotics hat sieben Gelenke, was für die Bestückung von CNC-Maschinen von Vorteil ist. Aufgrund der 7. Achse kann der Cobot neben der Maschinentür platziert werden und in die Maschine greifen, um das Teil zu laden, ohne den Zugang für den Maschinenbediener zu blockieren.

• Metallverarbeitung

Cobots können mit Greifern oder Vakuumsaugnäpfen ausgestattet werden, um Rohlinge oder Bleche für viele Fertigungsvorgänge aufzunehmen, zu bewegen und zu laden, einschließlich Stanzen, Laserschneiden, Stanzen, Scheren, Biegen, Falten und Gießen. Sie können auch bei sekundären Operationen zur Endbearbeitung oder Wärmebehandlung behilflich sein.

• Luft- und Raumfahrt und Automobil

OEMs und Zulieferer fordern eine gleichbleibende Teilequalität, die den Spezifikationen entspricht. In diesen Fertigungsumgebungen können Cobots Komponenten bearbeiten, Platten bohren und schrauben und Rohmaterialien zum Stanzen von Klein- und Miniaturkomponenten eingeben – alles ohne Ermüdung, Anstrengung oder Pause.

Vorteile der Arbeit mit Cobots

Die Implementierung von Cobots in Ihrer Anlage bietet mehrere Vorteile in Bezug auf die Steigerung von Effizienz und Produktivität. Ihre Vorteile sind zahlreich, und die folgenden sind einige der größten.

Einfache Programmierung und Einrichtung

Viele Anwender von Cobots sind Erstanwender und haben noch keine Erfahrung in der Roboterprogrammierung. Was also einen Cobot einfach und leicht zu handhaben macht, ist seine einfache Programmierung. Cobots, wie OB7, erfordern überhaupt keine Programmierung. Anstatt Codezeilen einzugeben, kann jeder OB7 lernen, indem er einfach den Arm durch die Bewegungen bewegt. Indem es ihm „zeigt“, wohin es sich bewegen soll, werden diese Bewegungen gespeichert und bei jedem einzelnen Zyklus genau verfolgt.

Cobots sind kooperativ und sicher

Die Einführung von Cobots in Ihrer Einrichtung bietet eine verbesserte sichere Arbeitsumgebung für die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter. Cobots arbeiten mit Ihren bestehenden Mitarbeitern zusammen, um sie bei Aufgaben zu unterstützen. Durch die Zusammenarbeit mit Menschen steigern Cobots die Produktivität, Effizienz und Qualität und bereichern gleichzeitig die Arbeitsumgebung.

ROI und schnelle Amortisationszeiten

Die Kapitalrendite (ROI) ist für Cobots schnell, da sie einfach einzurichten sind, nur minimale Integration erfordern und kostengünstiger als herkömmliche Cobots sind. Einige Cobots, wie der OB7 von Productive Robotics, haben bei Finanzierung einen ROI in nur einer Woche. Es gibt viele andere Faktoren, die bei der Bestimmung des ROI eine Rolle spielen. Jedes Unternehmen ist anders, daher ist es wichtig, bei der Berechnung Ihres ROI die Faktoren zu bewerten, die in Ihrem Unternehmen eine Rolle spielen.

Positive Auswirkungen auf Mitarbeiter

Die Einführung eines neuen Gerätes wie eines Cobots kann für Arbeiter einschüchternd sein. Die anfängliche Reaktion verflüchtigt sich jedoch schnell, da der Cobot sie frei macht, um lohnendere Teile ihrer Arbeit zu erledigen. In vielen Fällen haben die Mitarbeiter endlich Zeit, sich zu erholen und an übergeordneten Aufgaben und Schulungen zu arbeiten. In other cases, they even come up with new and creative ways that a cobot can help with their job.

Improving Automation with Cobots

For decades, automation has benefited large companies. Today, businesses large and small can implement collaborative robots without the high price tag, complex integration and difficult programming. Through their ease-of-use, affordability, and flexibility, cobots offer limitless options for businesses to compete in a changing manufacturing landscape.

Whether it is a fully automated factory floor or introducing cobots into manual workstations, cobots provide many benefits to businesses across all industries. They increase productivity, improve quality, and optimize efficiency.

Productive Robotics focuses on usability and providing solutions to non-experienced individuals who have no robotics experience or programming skills. OB7 cobots are designed to seamlessly integrate into production lines, teach easily, and redeploy quickly.

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Our robot specialists at Productive Robotics are here to answer your questions. Please get in touch to learn about our next generation of cobots and how they can help you achieve your production goals.