ROI mit Cobots maximieren: 7 bewährte Tipps für erfolgreiche Integration

Einen Cobot in Fertigungsabläufe einzubinden, ist mehr als nur ein Roboterarm. Nutzen Sie diese Tipps, um das Maximum aus Ihrer Investition herauszuholen.

Keine Zeit zum Lesen? Sehen Sie sich das Video an!

Würden Sie jemals eine Maschine – sagen wir eine neue CNC-Maschine – kaufen und sie in einer Ecke Ihres Betriebs verstauben lassen, statt sie zu nutzen? Natürlich nicht! Ausrüstung ist eine große Kapitalinvestition, die laufen muss, um zum ROI beizutragen.

Und doch stehen in großen wie kleinen Fabriken kollaborative Roboter (Cobots) in ungeöffneten Kartons, statt das zu tun, was sie am besten können: Produktivität steigern. Wir sehen das immer wieder, wenn wir Hersteller besuchen, die uns um Rat zur Cobot-Automatisierung bitten.

Warum kauft ein Unternehmen einen Cobot, setzt ihn aber nicht ein? Oft fehlt es an Zeit oder Know-how. Heutige Cobots unterscheiden sich stark von den Industrierobotern vor wenigen Jahrzehnten, erfordern aber dennoch Planung und Geschick für den Betrieb.

Lassen Sie sich nicht davon abhalten, Cobots in Ihre Abläufe einzubinden! Sie können sich zum Erfolg einrichten, wenn Sie wissen, welche Fähigkeiten und Merkmale Sie bei einem Cobot (und Cobot-Anbieter) suchen müssen, und die Einrichtungsaufgaben antizipieren, die mit der eigenständigen Integration einhergehen. Hier sind unsere sieben Tipps für den erfolgreichen Start.

1. Festlegen, wie der Cobot mit seiner Umgebung interagiert

Oft fokussieren wir uns auf den Cobot-Arm, doch er ist nur eine Komponente eines automatisierten Arbeitsbereichs oder einer Zelle. Bevor Sie ihn einsetzen, beantworten Sie diese Fragen:

• Wo wird er im Arbeitsbereich platziert? Kann der Cobot in den Raum gerollt werden, in dem früher der Mitarbeiter stand, oder muss der Arbeitsbereich erst umgestaltet werden?
• Beschränkt der Cobot nach der Platzierung den Mitarbeiterzugang zum Bereich?
• Wenn der Cobot eine CNC-Maschine bestücken/bedienen soll: Wie wird er mit dieser interagieren? Muss er elektronisch integriert werden, oder kann er physische Bedienelemente betätigen (Türen öffnen/schließen, Teile be-/entladen, Startknopf drücken)?

Wichtig: Arbeitsbereiche sind für Menschen konzipiert, deren inhärente Flexibilität und Geschicklichkeit vielfältige Bewegungen erlauben. Typische Cobots (und Industrieroboter) haben sechs Gelenke – sie sind deutlich weniger manövrierfähig als ein menschlicher Arm und Hand. Im Gegensatz dazu haben Cobots wie Productive Robotics' OB7 sieben Achsen (Gelenke), was ihnen eine der menschlichen Arm ähnliche Manövrierfähigkeit verleiht.

Generell gilt: Mehr Achsen gleich mehr Flexibilität und Vielseitigkeit. Siebenachsige Cobots passen in engere Räume, greifen um, zwischen und durch Hindernisse herum oder können seitlich des Arbeitsbereichs platziert werden – mehr Platzierungsoptionen. Suchen Sie ein Modell, das keine Arbeitsplatzumgestaltung erfordert, um sowohl Cobot als auch Mitarbeiter unterzubringen.

2. Prüfen, ob Sie wirklich einen Integrator brauchen

Ein Automatisierungsintegrator kann eine Option für die Cobot-Implementierung sein; jedoch benötigen viele Cobot-Anwendungen keinen. OB7-Cobots haben viele eingebaute Fähigkeiten und Funktionen, die sie zu fast „Plug-and-Play“-Lösungen für diverse Aufgaben machen. Beispiele:

• Siebenachsige Arme für das Erreichen um Hindernisse und in enge Räume
• Einfache Schritte zum physischen „Lehren“ der Arbeit statt traditioneller Programmierung
• Eingebaute Sicherheitsfunktionen wie niedrigere Betriebsgeschwindigkeiten, variable Geschwindigkeitseinstellungen, Sensoren zur Personenerkennung, glatte und kühle Oberflächen

Bedenken Sie: Nicht alle Integrator sind mit Cobots vertraut und behandeln das Projekt wie einen Industrieroboter, der ein Full-Scale-Integrationsprogramm erfordert. Viele Integrator-Leistungen – Programmierung, Sicherheitsystemdesign – sind bei den meisten Cobot-Anwendungen gar nicht nötig, wenn diese richtig konzipiert sind.

Fragen Sie Ihren Cobot-Lieferanten, welche Unterstützung er bietet und was sie kostet, bevor Sie zusätzliche Mittel für einen Integrator ausgeben. Sie werden wahrscheinlich feststellen: Mit Planung des Arbeitsbereichs und Wahl der richtigen Zubehörteile können Sie die Einrichtung selbst vornehmen – mit etwas Hilfe Ihres Cobot-Anbieters.

3. Die Wichtigkeit der Bereitstellung (Staging) der vom Cobot zu handhabenden Arbeit

Unterschätzen Sie nicht die Bedeutung richtiger Bereitstellung und Teilepräsentation für optimale Cobot-Leistung. Während Cobots hochpräzise in ihren Bewegungen sind und konsistente Wiederholung gewährleisten, können sie nicht zwischen einem korrekt orientierten Teil und einem, das aus der Ausrichtung ist, unterscheiden.

Daher sind sorgfältige Vorbereitung und Planung der Bereitstellung der vom Cobot zu handhabenden Arbeit kritisch. Beispiele:

• Teile in einem Tablett ausrichten
• CNC-gefertigte Vorrichtung mit beweglichen Teilen
• Förderbänder, die mit Rutschen und Tabletts ausgerichtet sind und mit korrekter Geschwindigkeit laufen

Vorrichtungen zu bauen, die Teile in Registrierung für den Cobot halten, ist ein Werkstückspannkostenfaktor, den viele potenzielle Kunden nicht einkalkulieren. Dies ist oft der Hauptgrund, warum Cobot-Implementierungen am Anfang scheitern. Sich dieses wichtigen Schritts bewusst zu sein, ist entscheidend für eine erfolgreiche Implementierung. Ihr Cobot-Lieferant kann eine großartige Quelle für Erfahrung und Unterstützung sein.

4. Maschinensicht (Machine Vision) für einfachere Implementierung in Betracht ziehen

Eine Möglichkeit, viele Herausforderungen und Anforderungen der Vorrichtung zu lösen, ist der Einsatz eines Machine-Vision-Systems. Während traditionelle Machine-Vision-Systeme komplex zu programmieren sind und eine steile Lernkurve haben, kommt eine neue Generation – wie OB-Vision – auf den Markt.

OB-Vision führt den Cobot zum Aufnehmen von Teilen – ohne Vorrichtungen. Auch hier ist keine Programmierung nötig. Die Vision-System-Kamera ist am Ende des Roboterarms integriert und „blickt“ auf den Arbeitsbereich, um die aufzunehmenden Teile zu finden. Statt Code zu schreiben, „zeigt“ man der Kamera einfach ein Musterteil, drückt einen Knopf – und los geht's.

5. Den richtigen Endeffektor für Ihre Anwendung finden

Endeffektoren sind fundamental für den Cobot-Erfolg. Genau wie man keinen Bohrer zum Nageln nutzt, muss man den besten Endeffektor (End-of-Arm-Tooling) für die Anwendung bestimmen. Was Sie nutzen, hängt ganz von den Teilen ab, die der Cobot handhabt. Ob Lackieren, Polieren, Schleifen, Entgraten oder CNC-Maschinenbestückung – jede Aufgabe erfordert einen anderen Endeffektor-Typ.

Endeffektoren können druckluftbetrieben (pneumatisch), mechanisch, elektronisch gesteuert oder vakuumbasiert mit Saugnäpfen oder anderen Vakuumoberflächen sein. Sogar kundenspezifische Endeffektoren für hochspezialisierte Funktionen sind möglich.

Sind Sie unsicher, welcher Endeffektor-Typ für Ihre Bedürfnisse am besten ist? Bitten Sie Ihren Cobot-Lieferanten, die Teile und Abläufe zu prüfen, für die Sie ihn einsetzen wollen.

6. Erwarten Sie Verfeinerung und Optimierung im laufenden Betrieb

Sobald Ihr Cobot eingerichtet ist und arbeitet, sind Anpassungen nicht ungewöhnlich. Eingehende Teile müssen präzise bereitgestellt sein, und Änderungen am Bereitstellungsort können eine Anpassung der Roboterposition erfordern. Oder Komponenten verschieben sich leicht aus der Position, bleiben aber innerhalb der Toleranz. Oder ein Rohmaterialwechsel erschwert dem Greifer das Aufnehmen etc.

Traditionelle Industrieroboter würden Offline-Zeit für Neuprogrammierung benötigen, aber ein lehrbarer Cobot wie der OB7 lässt sich viel einfacher und schneller anpassen. Er „lernt“, indem man ihm zeigt, was zu tun ist – er wird „gelehrt“, nicht „programmiert“. Einfach den Arm durch die gewünschten Bewegungen führen.

Der Vorteil: Ein Ingenieur oder Programmierer ist für grundlegende Änderungen an den Arbeitsanweisungen nicht nötig. Die meisten Produktionsmitarbeiter können den Roboterpfad oder die Bewegungen schnell und einfach modifizieren. Das hält die Produktivität hoch und die Ausfallzeiten minimal.

7. Für sicheren Betrieb planen

Immer wenn Robotik und Automatisierung in der Fertigung eingeführt werden, muss eine Risikobewertung durchgeführt werden. Dies stellt sicher, dass der Cobot sicher in die Anwendung integriert werden kann, und identifiziert Änderungen, die nötig sind, um Arbeiter zu schützen. Dazu gehören:

• Potenzielle Kontakt-/Kollisionspunkte zwischen Menschen und Cobot (im Stillstand und in Bewegung) suchen
• Bewegungsweg des Arms im Vergleich zu nahem Verkehr und Arbeitsbereichen bewerten
• Genügend Abstand zwischen Bedienern und Endeffektoren (besonders scharfen) gewährleisten
• Wahrscheinlichkeit von Kollisionen, Quetschstellen oder anderen Verletzungen bestimmen
• Schweregrad möglicher Verletzungen ermitteln

Achten Sie auf einen Cobot mit eingebauten Sicherheitsfunktionen, die Arbeiter schützen. Dazu können gehören:

• Betriebsgeschwindigkeiten von maximal 10 Zoll/Sekunde (ca. 25 cm/s)
• Mehrere Geschwindigkeitseinstellungen (z. B. langsamer „kollaborativer“ Modus und schnellerer „Standard“-Modus)
• Kraft- und Leistungsbegrenzung, die Geschwindigkeit und Impuls des Arms automatisch reduziert, wenn eine Person oder ein Gliedmaß erkannt wird
• Verriegelte oder passwortgeschützte Steuerungen für Geschwindigkeitsanpassungen

Mit einem verlässlichen Lieferanten zum Erfolg

Wenn Sie den obigen Tipps folgen, wissen Sie, welche Fähigkeiten und Merkmale Sie bei einem Cobot suchen müssen – und Sie sind auf die Feinheiten der Einrichtung vorbereitet! Kritisch ist ein Lieferant, auf den Sie sich für Vorschläge und Hilfe verlassen können. Bei Productive Robotics haben wir die Erfahrung und Kompetenz, die Ihnen Zeit und Geld sparen – kontaktieren Sie uns!