Sechsachsige Cobots als Botschafter der Automatisierung

Leistungs- und kraftbegrenzte Roboter können einfacher eingesetzt werden, teilweise dank neuer Steuerungen

Haben kollaborative, sechsachsige Roboter einen Wendepunkt bei der Etablierung ihrer Nische in der Fertigung erreicht? Und könnten sie Herstellern Türen öffnen, um die Automatisierung insgesamt einzuführen?

„Wir sehen definitiv einen zunehmenden Trend zu die Anwendung von kollaborativen Robotern“, oder Cobots, sagte Claude Dinsmoor, General Manager des General Industry &Automotive Segments von Fanuc America. „In einigen Fällen können leistungs- und kraftbegrenzte Roboter einfacher einzusetzen sein, und plötzlich ermutigt es die Menschen, sich mit allen Bereichen der Automatisierung zu befassen. Für einige Kunden ist es so etwas wie ein Gateway.“

Gateway oder nicht, kollaborative Roboter stehen sicherlich im Mittelpunkt der Innovation.

Das Schweizer Unternehmen Stäubli Robotics hat kürzlich neue Sechsachsen-Kollaborationen vorgestellt. Unternehmen, die bereits im Sechs-Achsen-Kollaborationssektor etabliert sind, wie Fanuc, ABB und Denso, verbessern Steuerungen und Roboterüberwachungssoftware. Und die Kunden von Universal Robots finden innovative Möglichkeiten, die sechsachsigen kollaborativen Roboter des Unternehmens einzusetzen.

Stäubli hat kürzlich mit der TX2-Reihe von sechsachsigen, kollaborationsfähigen Robotern neue Roboterarme angeboten. Das Unternehmen montierte auch einen seiner TX2-Roboter auf einem automatisch geführten Fahrzeug und nannte ihn HelMo.

„Der TX2 ist unsere neuere Generation, er funktioniert mit unserer CS9 (Sicherheits-)Steuerung“, sagte Sebastien Schmitt, Robotics Division Manager bei Stäubli North America. „Es ist unsere Antwort auf die kollaborative Umgebung.“

Er wies auf die Flexibilität der TX2-Linie hin, die in einer bewachten Zelle eingesetzt oder sicher neben Menschen arbeiten kann, indem sie ihre Geschwindigkeit an die Betriebsumgebung anpasst.

„Sie müssen sich nicht entscheiden und sagen:„Werde ich in meiner Fertigung auf Zusammenarbeit setzen oder werde ich einen eingezäunten Roboter verwenden? Ich bin mir noch nicht sicher.‘ Brauche ich volle Produktionsgeschwindigkeit, was die Zusammenarbeit erschwert, oder muss ich oft mit meinem Roboter interagieren?“ Schmitt sagte.

Viele der Kunden von Stäubli sind Automobilzulieferer, aber die Roboter des Unternehmens werden auch in der Life-Science-Industrie eingesetzt, wo sich Lab 4.0, ähnlich wie Industrie 4.0, durchsetzt. Die TX2-Reihe umfasst Roboter mit geringer und mittlerer Traglast von 0,5 bis 34 kg (1,1 bis 75 lb) und kann an die Arbeit in sensiblen Umgebungen wie Feuchträumen und Reinräumen angepasst werden.

HelMo ist ein TX2-90L mit mittlerer Nutzlast auf einem AGV und wird über ein intuitives Navigationssystem mit Laserscanner betrieben. Laserscanner geben akustisches und optisches Feedback und leiten einen Stopp ein, falls sich ein Mensch oder Hindernis in der Nähe befindet.

HelMo wird für das Be- und Entladen von Maschinen, Verpackung und Montage eingesetzt, sagte Schmitt.

Nutzung eines virtuellen Zauns

Die neue RC8A-Steuerung von Denso macht es für Menschen sicherer, um ihre Roboter herum zu arbeiten, indem sie einen virtuellen Zaun erstellt. Ein neues Feature – Safety Motion – ist zusätzlich zu den Features und Funktionen, die bereits im RC8 verfügbar sind.

Safety Motion verwendet zwei optische Sensoren, einen oben und einen unten in einer Zelle, die der Steuerung mitteilen, dass sich ein Mensch dem Roboter nähert. In diesem Fall reduziert die Steuerung die Geschwindigkeit des Roboters schrittweise auf ein sicheres Niveau, abhängig von der Entfernung des Menschen. Wenn die Person die nächstgelegene Zone erreicht, reduziert der Roboter das Drehmoment seines Motors, um anzuhalten oder ausreichend zu verlangsamen, damit ein Bediener mit ihm interagieren kann. Wenn sich der Bediener entfernt, nimmt der Roboter automatisch seine normale Geschwindigkeit wieder auf, was dazu beiträgt, die Zeit, in der er angehalten wird, zu minimieren.

Zu den optionalen Zubehörteilen gehören ein Teaching Pendant mit einem 7,5-Zoll-Farb-Touchscreen und ein Mini-Pendant mit einem 128 x 64-Pixel-LCD-Display.

Denso ist das einzige Robotikunternehmen, das Simulationen in seinem Programmiergerät anbietet, sagte Dave Robers, Regional Sales Manager.

„Simulation wird sehr, sehr wichtig, denn wenn Sie sich nicht sicher sind, wie der Roboter zu einem bestimmten Punkt fahren wird oder wie seine endgültige Position sein wird, wenn er dort ankommt An diesem Punkt besteht die Gefahr, dass Ihr Roboter abstürzt oder Ihre Werkzeuge oder Ihre Ausrüstung beschädigt werden“, sagte er.

Mit Abmessungen von 12,5 x 14 x 3,69″ (31,75 x 35,56 x 9,37 cm) bleibt die RC8A die weltweit kleinste Industrierobotersteuerung mit einer Leistung von 3 kW. Die kompakte Größe spart wertvolle Werksfläche und erleichtert die Integration.

Densos ORiN Open-Ressource-Schnittstellen-Netzwerksystem ermöglicht dem RC8A die Kommunikation mit über 100 verschiedenen Gerätetypen.

Verbesserung der Leichtigkeit und Geschwindigkeit

Fanucs neue R-30iB Plus-Steuerung macht seine Sechsachsen-Roboter einfacher und schneller zu bedienen.

Das R-30iB verfügt über ein neues iPendant mit verbesserter Bildschirmauflösung und Verarbeitungskapazität. Die Benutzeroberfläche iHMI verfügt über einen symbolbasierten Bildschirm, der eine vertraute Erfahrung mit intuitiven Anleitungen für die Einrichtung und Programmierung bietet. Es enthält auch Tutorials von der Haupthomepage, die wie die für Fanuc-CNCs gestaltet sind und einen einfacheren Übergang zum Einsatz von Robotern ermöglichen.

Das Unternehmen hat die Verarbeitungsleistung sowohl für die Hardware als auch für die Software im R-30iB Plus verbessert, und der Signalverarbeitungszyklus wurde verkürzt. Im Vergleich zu früheren Controllern wurde das Timing der Signalausgabe verbessert, was die möglichen Anwendungen auf Systeme erweitert, die ein hohes Maß an Positioniergenauigkeit erfordern, wie z. B. Laseranwendungen.

„Mit den höheren Verarbeitungsgeschwindigkeiten konnten wir die Programmierschnittstelle auf dem Pendant schneller, schneller und reaktionsschneller machen“, sagte Dinsmoor von Fanuc America. „Mit der Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit können wir auch die logische Verarbeitung des Roboters beschleunigen, damit er eine schnellere logische Verarbeitung und Ausführungszeit bewältigen kann.“

Die Vision-Funktion des R-30iB Plus verfügt über eine neue Kameraschnittstelle, die die Bildübertragung von der Kamera um das Vierfache beschleunigt, zusammen mit einer vereinfachten Kabelkonfiguration.

„Außerdem haben wir in unserer Architektur eine integrierte maschinelle Bildverarbeitung, bei der wir es Ihnen ermöglichen können, eine einfache Kamera und ein Kabel anzuschließen und sie in die Funktion des Roboters zu integrieren. Wir stellen fest, dass andere Aktionen wie die in den Roboter integrierte maschinelle Bildverarbeitung ebenfalls schneller sind“, sagte Dinsmoor. „Also versuchen wir noch einmal, zu verbessern, was der Roboter tut und wie schnell er es tut.“

Für die Sicherheit der Bediener

ABB hat eine neue Version seiner Roboterüberwachungssoftware SafeMove2.

Wie der erste SafeMove enthält SafeMove2 eine Reihe von Funktionen, darunter sichere Geschwindigkeitsbegrenzungen, sichere Stillstandsüberwachung, sichere Achsbereiche sowie Positions- und Orientierungsüberwachung. Dadurch kann der Zaun viel näher am Roboter installiert werden, was eine effizientere Nutzung der Bodenfläche ermöglicht.

"Sie können mehr Roboter auf demselben Raum unterbringen", sagte Henrik Jerregard, globaler Projektmanager für Robotersteuerungen bei ABB in Västerås, Schweden.

"Beide Versionen haben die grundlegenden Funktionen, um sicherzustellen, dass der Roboter innerhalb des typischen Bereichs der Roboterreichweite bleibt", sagte er. „Mit der zweiten Iteration ist es viel flexibler. Wir ermöglichen mehr Funktionen wie zusätzliche Zonen, Bereiche und Werkzeuge und können diese in RobotStudio simulieren, der Simulations- und Offline-Programmiersoftware von ABB.

Ein weiterer Aspekt von SafeMove2 ist, dass es eine softwarebasierte Sicherheitslösung anstelle einer hardwarebasierten Lösung bietet. Als Ergebnis können Benutzer mit geringeren Investitionen sowie erhöhter Flexibilität und Zuverlässigkeit rechnen.

Eine häufige Anwendung, die SafeMove2 ermöglicht, sind kollaborative Anwendungen wie Maschinenbeladung oder Inspektion, sagte Jerregard. Mit der Sicherheitssoftware in Kombination mit Sicherheitssensoren kann ein Bediener zum Roboter gehen und sich das Werkstück ansehen, an dem der Roboter gerade arbeitet – da die App den Roboter verlangsamt und dann stoppt.

SafeMove2 integriert auch Sicherheitsfeldbus-Konnektivität in die IRC5-Robotersteuerungsfamilie von ABB sowie in die IRC5 Single-, Compact- und Paint-Steuerungen.

Partnermaterial werden

Universal Robots, ein dänisches Unternehmen, stellt drei kollaborative sechsachsige Roboter her, den UR3, UR5 und UR10. Sie haben eine Nutzlast von 6,6 bis 22 lb (3–10 kg) und eine Reichweite von 19,7 bis 51,2″ (500–1300 mm).

Task Force Tips, ein in Indiana ansässiger Hersteller von Feuerwehrausrüstung, installierte einen UR10-Roboter und zwei UR5-Roboter, um CNC-Maschinen zu bedienen. Ein vierter Roboter, ein UR5, ist auf einem Tisch mit Rädern montiert und wird zwischen den Aufgaben bewegt.

„Leichtgewichtig, einfach einzurichten, zu programmieren und einzusetzen, Universal Robots ermöglichen es Kunden heute, Produktionsanforderungen mit hohem Mix/niedrigem Volumen zu erfüllen, indem sie denselben Roboter in mehreren Anwendungen und Anlagen gemeinsam nutzen Standorte, ohne dass die Kosten für zusätzliche Roboter anfallen“, sagte Brian Dillman, Gebietsverkaufsleiter bei Universal Robots.

Task Force Tips CEO Stewart McMillan sagte:„Wir können den Tisch mit dem Roboter direkt an die Maschine rollen und dem Roboter in wenigen Minuten beibringen, Teile zu laden. Sie werden zu einer Art Partner für eine Person, die herumläuft und ihnen bei der Plackerei hilft.“

Die beiden sichtgeführten UR5-Roboter arbeiten im Tandem, wobei einer Rohlinge für Feuerwehrschlauchdüsen aufnimmt und in eine Fräsmaschine legt, dann das halb bearbeitete Teil nimmt und weitergibt an den zweiten UR5 zur weiteren Verarbeitung übergeben.

Sowohl die Roboterübergabe als auch die Sichtführung verwenden die Register des MODBUS-Kommunikationsprotokolls in der Steuerung der UR-Roboter.

Wenn die Krafterkennung eines Roboters ein verformtes Teil oder Bearbeitungsspäne in den Backen eines Spannfutters erkennt, versucht er, den Schmutz mit Druckluft wegzublasen, und wäscht dann das Spannfutter aus, wenn das nicht funktioniert. Wenn all dies fehlschlägt und das Teil immer noch nicht geladen werden kann, benachrichtigt der Roboter den Bediener.

Der Ellbogen des Roboters beugt sich, anstatt sich zu drehen

Hersteller, die einen Roboterarm auf engstem Raum unterbringen und die Zykluszeiten verkürzen möchten, könnten an der neuen Flexion-Serie von Epson Robotics interessiert sein.

Der „Ellenbogen“ an den Roboterarmen der Serie faltet sich in sich zusammen, anstatt sich zu drehen. Dadurch kann der Flexion N2, der erste verfügbare Roboter der Serie, in einem Raum arbeiten, der bis zu 40 % kleiner ist als vergleichbare sechsachsige Roboter, und die Bewegungseffizienz maximieren, um die Zykluszeiten zu verkürzen, sagte Epson. Der N2 hat eine Reichweite von 450 mm (17,7 Zoll), benötigt 460 mm (18 Zoll) Platz und hat eine Nutzlast von 2,5 kg (5,5 lb).

„Auf dem Elektronikmarkt, wo wir tonnenweise Roboter verkaufen, haben wir mit einigen unserer Kunden gesprochen und sie waren sehr begeistert von der Möglichkeit, dass wir die Größe dieses Roboters verkleinern könnten – damit sie ihre gesamte Fabrikfläche reduzieren könnten, “, sagte Rick Brookshire, Produktmanager der Gruppe. „Es begann in der Elektronikindustrie, aber als wir das Produkt eingeführt hatten, bekamen wir viele Anfragen aus der Medizin- und Automobilindustrie.“

Obwohl die sechsachsigen C4-Roboter von Epson im Vergleich zu den Angeboten der Konkurrenz kompakt sind, kann der sechsachsige C4-Roboter von Epson nicht einmal mit dem N2 des Unternehmens mithalten, wenn es um enge Räume geht, sagte er. Der C4 hat eine Reichweite von 600 mm (23,6 Zoll), benötigt jedoch 660 mm (26 Zoll) zum Arbeiten.

Der N2 kann entweder an der Decke oder auf einer Tischplatte montiert werden. Es verfügt über Optionen wie Sichtführung und Kraftmessung.