Wie Cobots Produktivität, Sicherheit und Kosteneinsparungen in CNC-Werkstätten steigern

Was ist ein Cobot und warum sollten CNC-Werkstätten sie in Betracht ziehen? Erfahren Sie mehr über Vorteile und Anwendungen von Cobots für die CNC-Bearbeitung.

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Was ist ein Cobot?

Kollaborative Roboter, kurz „Cobots“, gewinnen in Fertigungs- und Industrieumgebungen – besonders in Werkstätten – an Beliebtheit. Im Gegensatz zu traditionellen Robotern arbeiten Cobots sicher um Menschen herum und müssen nicht hinter Barrieren oder Schutzzäunen eingehaust werden. Dank ihrer eingebauten Sicherheitsfunktionen arbeiten Cobots kollaborativ mit ihren menschlichen Kollegen, unterstützen bei Aufgaben und übernehmen repetitive, monotone und langweilige Arbeit. In Werkstätten bestücken Cobots Maschinen Tag und Nacht. Sie halten die „Spindel am Drehen“, indem sie Teile konsistent ohne Pausen be- und entladen – das erhöht den Durchsatz und reduziert Maschinenleerlaufzeiten.

Cobots unterscheiden sich grundlegend von traditionellen Industrierobotern, die man mit großen Fabriken und Montagelinien assoziiert. Sie sind kleiner, günstiger und flexibler. Die Unterschiede im Detail:

• Sicherheit. Cobots benötigen keine Schutzzäunen oder Barrieren und können Arbeitsbereiche mit Menschen teilen. Eingebaute Sicherheitsfunktionen lassen sie verlangsamen oder komplett stoppen, wenn ein Mensch in ihren Arbeitsbereich gelangt.
• Flexibilität. Cobot-Arme bieten die Flexibilität, diverse Aufgaben zu bewältigen. Sie sind nicht auf eine einzelne Aufgabe oder Operation beschränkt und können bei Bedarf umgesetzt werden. Cobots können zwischen verschiedenen Maschinen auf dem Shopfloor rollen und zwei Maschinen gleichzeitig bestücken.
• Benutzerfreundlichkeit. Cobots sind einfacher zu programmieren als traditionelle Roboter. Die neueste Generation – wie Productive Robotics' OB7 – benötigt gar keine Programmierung und kann Aufgaben durch physisches Vorführen „gelernt“ werden.

Cobots variieren in Größe und Spezifikationen für die Handhabung einer breiten Palette von Teilen. Werkstätten können den passendsten Cobot je nach Teilgrößen und Maschinenzellenumgebung wählen.

Traglast und Reichweite. Die Traglast eines Cobots ist das Gewicht, das der Roboterarm heben kann. Cobots decken einen Bereich maximaler Gewichte ab. Die Reichweite ist die Distanz, die der Roboterarm erreichen kann. Wenn Sie beispielsweise zwei Maschinen bestücken wollen, benötigen Sie einen Roboterarm mit längerer Reichweite für beide Maschinen.

Gelenkiger Arm und Gelenke. Cobot-Arme bieten Flexibilität für die CNC-Maschinenbestückung und ein breites Spektrum industrieller Aufgaben. Mit sieben Bewegungsachsen hat ein OB7-Cobot einen einzigartigen Vorteil in der CNC-Maschinenbestückung: Er kann um die CNC-Maschine herumgreifen und Teile laden, ohne den Zugang für den Bediener zu blockieren – was mit einem sechsechsigen Cobot nicht möglich ist. Zudem ermöglicht OB7s siebenachsige Bewegung das Erreichen um Hindernisse und das Einpassen in engere Räume.

Kollaborative Roboter arbeiten mit Maschinenbedienern

Cobots werden in Werkstätten immer beliebter, weil sie perfekt für Maschinenbestückungsaufgaben geeignet sind. Genau wie ein Mensch be- und entladen Cobots Maschinen – aber sie machen keine Pausen, werden nicht krank und gehen nicht in Urlaub. Cobots übernehmen die mühsamen, repetitiven und fehleranfälligen Aufgaben, die Arbeiter als monoton empfinden oder die Produktionsengpässe verursachen. Durch die Übernahme des Bestückungsprozesses maximieren Cobots die Spindelauslastung und entlasten Bediener für wertvollere Aufgaben.

Cobots bieten Einfachheit und Wert in der Fertigung

Viele Cobots bieten „einfache Programmierung“, erfordern aber dennoch eine Programmiersprache, die für Programmierunerfahrene schwierig ist. Cobots wie der OB7 von Productive Robotics benötigen gar keine Programmierung, was sie für Maschinenbediener einfach macht. Sie „zeigen“ ihm einfach, was zu tun ist, und der Cobot lernt. Die Einrichtung einer Maschinenbestückungszelle und der Start der Automatisierung können an einem Tag erfolgen.

Was macht ein Cobot genau bei der Maschinenbestückung? Cobots übernehmen die „repetitiven“ Aufgaben, die ein Maschinenbediener normalerweise erledigt, wie:

• Maschinenschutztür öffnen und schließen
• Rohlinge oder Teile be- und entladen
• Material für Bearbeitung oder Inspektion bereitstellen
• Relevante Daten aufzeichnen
• Entgraten, Polieren, Schleifen

Ob Sie Tausende Teile oder nur 5 Teile fertigen – ein Cobot hält Ihre Maschinen konsistent am Laufen, bis der Job erledigt ist. Bediener können sich dann auf andere Aufgaben konzentrieren wie Nach-CNC-Qualitätsinspektion oder Einrichtung neuer Jobs. Cobots brauchen keine Pause und können „Lights-out“ arbeiten – Späne machen, während Sie nach Hause gehen.

Maschinenkompatibilität und Einrichtung

Cobots können alle Maschinentypen bestücken – Fräsmaschinen, Drehmaschinen, Pressen, EDM, Plasmaschneider, Schleifmaschinen, Pressen. Cobots der nächsten Generation wie der OB7 von Productive Robotics arbeiten mit jeder Maschinenmarke, ohne in die Maschine eingreifen zu müssen – das macht die Einrichtung einfach und schnell. OB7-Cobots haben zudem 7 Achsen oder Freiheitsgrade (wie ein menschlicher Arm), was einen entscheidenden Vorteil für Werkstätten bietet:

• Flexibilität, um um Türen herum und in Maschinen hineinzureichen: Ein Cobot wie der OB7 mit 7 Achsen bietet einen einzigartigen Vorteil für die Maschinenbestückung. Er kann seitlich der Maschinentür platziert werden und herum und in die Maschine hineingreifen, um das Teil zu laden, ohne den Zugang für den Maschinenbediener zu blockieren. Dies ist durch die zusätzliche Flexibilität und Geschicklichkeit der 7. Achse möglich – nicht machbar mit einem 6-Achsen-Cobot.

Viele Cobots kommen mit Rollständern, sodass Sie den Cobot vor eine CNC-Fräse, Drehmaschine oder andere Maschine rollen und positionieren können, um Rohlinge zu laden und Fertigteile zu entladen. Material wird auf einem Arbeitstisch für den Roboter bereitgestellt. Viele Werkstätten nutzen ihre eigenen Geräte, um kundenspezifisches Werkzeug, Vorrichtungen und Endeffektoren herzustellen.

Productive Robotics bietet Fräs- und Drehpakete an, die alle Roboterzubehörteile enthalten, die für die Arbeit mit Ihren Maschinen nötig sind. Diese einfache Lösung eliminiert die Notwendigkeit komplexer Integration und funktioniert mit allen Maschinentypen.

Große Serien oder High-Mix/Low-Volume

Der Wert, den Cobots für CNC-Bearbeitungsoperationen bei hohen Stückzahlen bringen, ist leicht verständlich. Cobots halten die Spindel ohne Pausen am Drehen und können sogar unbeaufsichtigt über Nacht und an Wochenenden für „Lights-out“-Fertigungsfähigkeiten laufen. Aber was, wenn Sie keine hohen Stückzahlen haben oder kundenspezifische Arbeit machen? Können Sie trotzdem von Cobots profitieren? Die Antwort ist ja.

Cobots glänzen auch in High-Mix/Low-Volume-Umgebungen, und viele kleine bis mittlere Werkstätten nutzen sie zu ihrem Vorteil. Ein großer Vorteil ist ihre Flexibilität und Fähigkeit, zwischen verschiedenen Maschinen zu wechseln. Beispiel: Sie fahren einen Job von 10 Teilen mit langer Zykluszeit – der Cobot erledigt den Job und entlastet Ihren Bediener, bis er fertig ist. Sie können den Roboter dann in wenigen Minuten auf einen anderen Job umstellen.

Cobots reduzieren auch Maschinenleerlaufzeiten, indem sie Second-Ops mit längeren Zykluszeiten übernehmen. Ihr kleiner Fußabdruck und ihre Flexibilität machen sie in High-Mix/Low-Volume (HMLV)-Umgebungen genauso nützlich wie in Low-Mix/High-Volume (LMHV)-Umgebungen.

CNC-Maschinen mit Cobots beladen

Cobots können mit einer Reihe von Greifern ausgestattet werden, die für die Aufnahme aller Materialtypen geeignet sind – von Metall über Verbundwerkstoffe bis hin zu hochdichten Polymeren und Blechen.

Werkzeugoptionen. End-of-Arm-Tooling oder Greifer sind die „Finger“, die der Roboter zum Aufnehmen von Teilen nutzt. Diese können elektrisch, pneumatisch oder kundenspezifisch für diverse Gegenstände und Werkstückmaterialien sein. Es gibt diverse Werkzeugoptionen für unterschiedliche Teilgrößen. Sie können auch empfindliche Materialien und kleine Teile handhaben.

Dual-Greifer: Ein Dual-Greifer ist eine weitere zeitsparende Option, die es ermöglicht, zwei Greifer in einem zu nutzen. Mit einem Dual-Greifer können Sie ein fertiges Teil entladen und sofort einen neuen Rohling laden – der zusätzliche Weg zur und von der Maschine entfällt. Ideal für die Drehmaschinenbestückung und reduziert Maschinenwartezeit beim Nachladen erheblich, was die Zykluszeit stark verkürzen kann. Video: Dual-Greifer

Productive Robotics fertigt eigene Cobot-Greifer und Dual-Greifer. Zudem sind alle Cobots von Productive Robotics mit anderen End-of-Arm-Tooling-Optionen am Markt kompatibel.

Die 4 wichtigsten Vorteile von Cobots für CNC-Maschinen

Roboter-Maschinenbestückung bietet viele Vorteile für Werkstätten jeder Größe – einschließlich Lights-out-Produktion, verbesserter Teilequalität und Bedienerproduktivität. Hier sind die zentralen Vorteile:

1. CNC-Maschinenproduktivität steigern

• Durchsatz und Optimierung der Maschinenlaufzeit

Wenn Werkstätten an Produktivität denken, denken sie an Durchsatz. In einer typischen 8-Stunden-Schicht kann ein Mensch einen Job von 20 Teilen fahren, der die gesamte Schicht dauert. Ablenkung oder vielfältige Verantwortlichkeiten lenken den Fokus ab, die Maschine steht still. Mit einem Cobot wird Maschinenleerlauf eliminiert, Maschinen laufen an maximaler Kapazität. Durch konsistentes, unbeaufsichtigtes Arbeiten maximieren Cobots Durchsatz und steigern Produktivität.

• Qualität, Genauigkeit und Konsistenz

Verbesserte Teilequalität ist Top-Priorität für Werkstätten. Cobots erledigen Aufgaben konsistent mit Genauigkeit und Präzision, minimieren Fehler durch Fehlbeladung von Rohlingen aufgrund von Bedienerermüdung oder Ablenkung. Teilequalität und Bedienerproduktivität steigen.

• Reduzierung repetitiver manueller Aufgaben

Unternehmer wissen, dass die Zeit eines Bedieners besser in Arbeit investiert ist, die menschliches Geschick und Erfahrung erfordert. Indem Cobots die redundanten, repetitiven und gedankenlosen Aufgaben übernehmen, können Bediener anspruchsvollere, interessantere und abwechslungsreichere Arbeit verrichten.

2. Cobots lassen sich problemlos auf neue Prozesse umstellen

Mit größerer Flexibilität und Portabilität integrieren sich Cobots nahtlos in bestehende Arbeitsstationen. Die neueste Generation kollaborativer Roboter macht es internem Personal einfach, den Cobot einzurichten und zwischen verschiedenen Maschinen zu bewegen.

• Schnelle und einfache Cobot-Bereitstellung

Internes Personal kann einen OB7-Cobot von Productive Robotics in wenigen Stunden einrichten – kein externer Integrator nötig. Einfach anschließen, positionieren und die nötigen Bewegungen „lehren“.

• Einfache Programmierung

Die meisten kollaborativen Roboter werden mit traditioneller Roboterprogrammierung programmiert. Andere bieten „einfache Programmierung“ oder simples Coding. OB7-Cobots sind die neueste Generation und benötigen gar keine Programmierung oder Coding. Sie werden ihre Aufgaben „gelehrt“, indem Sie ihnen jeden Schritt zeigen. Trotz einfacher Design sind diese Cobots hochintuitiv und bewältigen komplexe CNC-Bearbeitungsjobs mit Präzision und Qualität.

Lehrbarkeit. Wenn Sie einem Menschen beibringen können, eine CNC-Maschine zu bestücken, können Sie auch einem OB7-Cobot beibringen, es zu tun. „Lehren“ erfordert das physische Vorführen der Bewegungen am Arm über den Steuergriff. Keine Coding- oder Programmierkenntnisse nötig. Diese einfache Lehre macht es jedem leicht bedienbar – unabhängig vom Erfahrungslevel.

3. Sicherheit und flexible Automatisierung

• CNC-Roboter schützen Arbeiter und sparen Platz

Eingebaute Sicherheit. Cobots sind mit Sicherheit im Fokus designed. Sie beinhalten Kraft- und Leistungsbegrenzungsfunktionen, die den Roboter anweisen, zu stoppen oder zu verlangsamen, wenn sich eine Person nähert. Diese Sicherheitsfunktionen reduzieren Verletzungen und minimieren Risiken. Cobots können auch mit höheren Geschwindigkeiten laufen und auf sichere kollaborative Geschwindigkeiten umschalten, wenn ein Mensch ihren Arbeitsbereich betritt.

Kompakter Fußabdruck. Leicht, flexibel und klein – Cobots beanspruchen wenig Stellfläche. Sie passen in Werkstätten und können auf Tischplatten, Wagen, Boden oder Decke montiert werden. Cobots wie der OB7 bieten zusätzliche 7-Achsen-Flexibilität, um um Objekte herumzugreifen und in engere Räume zu gelangen.

Portabilität und Flexibilität. Viele Cobots kommen mit Rollständern, die einfaches Bewegen zwischen Maschinen erlauben. Keine komplexe Neukonstruktion Ihrer Fertigungsausrüstung, keine zeitaufwändige Integrationsarbeit nötig.

4. Geringere Kosten

Cobots sind günstiger als traditionelle Industrieroboter. Sie benötigen keine teure Sicherheitsausrüstung und nicht die hohen Kosten eines Automatisierungsintegrators. Cobots von Productive Robotics sind zudem am kosteneffizientesten, da sie in den USA designed und gefertigt werden. Ein Cobot-Paket von Productive Robotics kommt komplett mit allen Komponenten, die für die Integration in Ihre Bearbeitungszelle nötig sind.

• ROI und Maschinenamortisationszeit

Durch Maximierung der Maschinenlaufzeit oder -verfügbarkeit bietet ein Cobot schnellen Return on Investment. Lights-out-Produktion eröffnet Unternehmen die Möglichkeit, mehr Arbeit anzunehmen, die Bilanz zu verbessern und Wettbewerbsvorteile zu erzielen. Weitere Faktoren können den ROI beeinflussen, wie Personalkosten und Skalierbarkeit der Produktion. Da jedes Unternehmen einzigartig ist, ist es immer am besten, den eigenen ROI zu berechnen, um Kosten und Einsparungen zu verstehen.

Häufige Fragen zu kollaborativen Robotern

Wie werden Cobots meine Mitarbeiter beeinflussen?

Cobots und Menschen arbeiten kollaborativ in einer geteilten Umgebung, die Produktionseffizienz und Produktivität steigert. Beim Hinzufügen eines Cobots an einen Arbeitsplatz entdecken Mitarbeiter schnell, dass er ihnen mehr Zeit für die interessanten und anspruchsvollen Teile ihrer Arbeit gibt – oder um ganz neue Fähigkeiten zu erlernen. Dem Cobot verschiedene Aufgaben beizubringen und all sein Potenzial zu entdecken, führt auch dazu, dass Menschen neue, interessante Wege finden, wie der Cobot bei weiteren Aufgaben helfen kann.

• Cobots sind mit menschlicher Interaktion im Fokus designed

Bessere Ergonomie. Wenn der Cobot die repetitive Bewegung (Heben, Bücken, Drehen) übernimmt, verbessert sich die Ergonomie und Ermüdung wird reduziert.

Physische Sicherheit. Neben Sensoren, die den Arm verlangsamen oder stoppen, wenn sich eine Person oder ein Gliedmaß nähert, werden Cobots mit abgerundeten Ecken und ohne Quetschstellen gefertigt – das hält Arbeiter sicher, selbst wenn die Maschine nicht bewegt.

Für welche Fertigungsarten eignen sich Cobots?

Cobots sind nicht auf CNC-Maschinenbestückung beschränkt. Sie können eine breite Palette von Fertigungsaufgaben bewältigen, die wiederholbare Bewegungen erfordern und Genauigkeit und Präzision verlangen. Häufige Aufgaben, die ein Cobot übernehmen kann:

• Drehen
• Fräsen
• Entgraten
• Laser- und Plasmaschneiden
• Bohren
• Schleifen
• Fräsen (Routing)
• Gravieren

Weitere häufige industrielle Aufgaben:

• Verpacken
• Produktmontage
• Qualitätsinspektion
• Kunststoffspritzguss
• Schweißen
• Dosieren
• Führen

Einstieg in die Cobot-Automatisierung für CNC-Maschinen

Mehr über Maschinenbestückung mit Cobots erfahren:

1. Kostenloses E-Book herunterladen: Robotic Integration for Machine Shops
2. Unsere Video-Ressourcen ansehen für weitere Beispiele von Cobots in Aktion an CNC-Maschinen
3. Fallstudien prüfen von Werkstätten, die mit Cobots Wettbewerbsvorteile erzielen
4. Sich für eines unserer kommenden Webinare oder Events registrieren, um OB7 live zu sehen

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