Überlegungen bei der Integration von Cobots in eine Einrichtung

Was ist ein Cobot?

Kollaborative Roboter oder Cobots sind eine Art von Industrierobotern, die darauf ausgelegt sind, mit menschlicher Arbeit zusammenzuarbeiten, anstatt sie vollständig zu ersetzen. In den letzten Jahren haben sie durch ihre einfache Handhabung und oft einfachere Integration in die Anlagenprozesse einen größeren Anteil an der Automatisierungswelt gewonnen.

Cobots werden hauptsächlich in Anwendungen eingesetzt, bei denen der Prozess einfach und unkompliziert ist und oft ein High-Mix-Low-Volume ist. Sie bewegen sich normalerweise langsamer als ihre Robotergegenstücke und sollten aufgrund von Näherungssensoren aufhören, sich zu bewegen, wenn sie ein Objekt in ihrem Weg berühren. Ihre langsamere Bewegung in Kombination mit einer hohen Kollisionsempfindlichkeit (d. h. vollständiger Betriebsstopp) hilft, Verletzungen zu vermeiden.

Industrieroboter sind so konzipiert, dass sie in umzäunten Bereichen mit geringer oder gar keiner Möglichkeit arbeiten, einen Mitarbeiter zu berühren, da ihre höheren Geschwindigkeiten und ihre geringere Kollisionsempfindlichkeit wahrscheinlich zu Verletzungen oder zum Tod führen würden. Umgekehrt haben Cobots normalerweise keinen schützenden Käfig um ihren Arbeitsplatz. Sie gelten im Allgemeinen als sicher in der Nähe von Arbeitern, aber erkundigen Sie sich unbedingt nach den entsprechenden Sicherheitsanforderungen.

Da von Cobots erwartet wird, dass sie den Arbeitsaufwand für die Arbeiter reduzieren, anstatt sie zu ersetzen, können die Programmierzeiten reduziert werden. Arbeiter können die komplizierteren Aufgaben übernehmen, während der Roboter sich wiederholende Arbeiten oder schweres Heben verrichtet.

Cobot-Programmierung

Cobots werden anders programmiert als Industrieroboter, für die normalerweise ein dedizierter Roboterprogrammierer, Ingenieur oder eine speziell in Roboterprogrammiersprachen und Best Practices geschulte Person erforderlich ist. Im Gegensatz dazu werden Cobots mit breiten Bewegungen programmiert und können oft ohne viel Hilfe der Steuerung erfolgreich programmiert werden.

„Sie müssen kein Roboterprogrammierer oder Roboteringenieur oder Automatisierungstechniker sein, um den Cobot einzurichten und zum Laufen zu bringen“, sagte Joe Campbell, Senior Manager, Strategic Marketing and Applications Development bei Universal Robots, zu Control Automation Redakteure während eines Interviews.

Abbildung 1. Die Programmierung eines Cobots ist im Allgemeinen eine einfache Aufgabe. Bild mit freundlicher Genehmigung von Universelle Roboter

Die Programmierung eines Cobots kann so einfach sein wie das manuelle Bewegen des Arms durch verschiedene Punkte, die der Bediener auf der gewünschten Bahn wünscht. Während dieser Routine muss der Cobot in einen Programmiermodus versetzt werden, in dem der Roboter leicht von Hand bewegt werden kann.

Ein weiteres Beispiel für einfach zu programmierende Cobot-Systeme ist ein Palettier-Cobot. Der Bediener kann mit wenigen einfachen Schritten verschiedene Paletten und Prozesse programmieren. Zuerst definieren sie eine „Box“ um die Palette, um ihre Größe zu erhalten, dann das Palettenmuster, gefolgt von der Ladung. Nachdem alle verschiedenen Parameter definiert wurden, wird der Bediener aufgefordert, einen Punkt zu programmieren, und die neue Routine ist abgeschlossen.

Cobots in der Fertigung

Cobots können verschiedenen Fertigungs- und Anlagenprozessen hinzugefügt werden. Allerdings sind nicht alle Prozesse gleich, und die genaue Anwendung sollte vor dem Hinzufügen eines Cobots in Betracht gezogen werden.

Cobots bieten Herstellern, die Arbeitskräftelücken schließen möchten, einen einzigartigen Vorteil. Die Einbindung eines Cobots kann aktuellen Mitarbeitern helfen, ohne zusätzliche Arbeitskräfte oder Gehaltsabrechnung mehr zu produzieren. Sie können billiger zu implementieren sein als Industrieroboter, oft um die Hälfte bis ein Drittel der Kosten eines herkömmlichen Robotersystems. Durch die Reduzierung der professionellen Programmier- und Sicherheitsausrüstung im Vergleich zur Industrierobotik können erhebliche Einsparungen erzielt werden.

Laut Campbell wird der Arbeitskräftemangel in absehbarer Zeit „nicht verschwinden“.

Abbildung 2. Ein Cobot, der in einem Lagerhaus arbeitet. Bild mit freundlicher Genehmigung von Universelle Roboter

Cobots bieten möglicherweise eine schnelle Bearbeitungszeit beim Installationsprozess. Infrastruktur- und Ausfallzeiten können auf nur drei oder vier Wochen reduziert werden, während herkömmliche Robotersysteme zwischen 12 und 16 Wochen vom Start bis zur endgültigen Installation benötigen. „Einige unserer Partner verpflichten sich sogar, den Cobot vier Stunden nach der Auslieferung an die Fabrik in Produktion zu nehmen“, sagt Campbell.

Cobot-Anwendungen

Da Cobots generell leichter in Produktionsprozesse zu integrieren sind, haben sie ein breites Branchenspektrum. Traditionell scheuen kleinere Unternehmen die Robotik aufgrund der hohen Anschaffungskosten und der Schwierigkeit, nach der Implementierung von Industrierobotern geändert zu werden. Mit Cobots können KMU (kleine und mittlere Unternehmen) Robotik mit schnellerer Integration und günstigeren Investitionen einsetzen.

Darüber hinaus müssen Cobots nicht unbedingt während ihrer gesamten Nutzungsdauer in ihrer ursprünglichen Konfiguration arbeiten. Einige Hersteller haben Cobots auf Wagen, die die Mitarbeiter leicht zwischen den Arbeitsplätzen bewegen können, um nützliche Arbeitskräfte dort bereitzustellen, wo sie benötigt werden. Campbell erklärt:„Die Auslastung des Cobots ist sehr hoch und die Investitionsschwelle aufgrund der Flexibilität viel niedriger.“

Schweißen ist eine weitere nützliche Anwendung für Cobots. In den USA herrscht derzeit ein Mangel an qualifizierten Schweißern. Laut Campbell gibt es „heute irgendwo zwischen 75 und 85.000 offene Schweißjobs. Das soll in den nächsten 10 Jahren nur wachsen.“

Abbildung 3. Ein Cobot, der unter Aufsicht der Arbeiter mühsame Schweißnähte durchführt. Bild mit freundlicher Genehmigung von Universelle Roboter

Cobots werden in vielen Fällen eingesetzt, um den Schweißermangel zu lindern. Sie sind nützlich bei Anwendungen, bei denen sich wiederholende Schweißnähte häufig sind, oft kleine Schweißnähte an kleinen Teilen. Diese Schweißnähte können mühsam sein, daher kann ein Cobot den Arbeitern Zeit für schwierigere Schweißnähte geben. Dieses Setup kann von Vorteil sein, da es ermöglicht, dass menschliche Arbeit in schwierigere Schweißnähte eingesetzt wird, bei denen eine höhere Marge für ihre Arbeit erzielt wird.

Die Zukunft der Cobots

Cobots bieten einen anderen Ansatz für die Automatisierung als die traditionelle Industrierobotik. Sie sollen als arbeitssparendes System anstelle eines Arbeitsersatzsystems verwendet werden. Campbell betont, dass er „seit Jahrzehnten noch nie einen Arbeitsplatzverlust durch Automatisierung gesehen oder gehört hat. Es ist einfach nicht der Fall. Entweder automatisieren Roboter Aufgaben, die Menschen nicht ausführen können oder nicht übernehmen werden.“

Dies schafft einen einzigartigen Vorteil bei bestimmten Anwendungen, bei denen der Roboter sich wiederholende Aufgaben unter der Aufsicht eines Fabrikarbeiters übernimmt. Sie können auch Kunden helfen, deren Preise für Industrierobotik nicht gelten. Cobots haben niedrigere Anfangsinvestitionskosten und ihre Gesamtkosten sind oft günstiger, da sie weniger Sicherheitsinfrastruktur benötigen und geringere Programmierkosten haben.

Wenn Hersteller Cobots in ihre Prozesse integrieren möchten, müssen sie ihre Idee von Robotern, die „gefährlich“ sind, hin zu Cobots, die kollaborativ sind, ändern. Cobots verfügen über mehrere Sicherheitsprotokolle und können in Umgebungen betrieben werden, die die herkömmliche Robotik nicht kann. Sie funktionieren gut bei langsameren, sich wiederholenden Aufgaben und können sogar auf einer mobilen Plattform arbeiten. Der Mangel an Arbeitskräften in der Fertigung hat dazu beigetragen, dass der Cobot mehr zu einem wichtigen Akteur in der Fertigungsindustrie geworden ist und alles von kleineren Betrieben bis hin zu großen Unternehmen wie Ford und anderen großen Herstellern erreicht.

Wo sehen Sie Cobots in Zukunft?