Was ist ein Cobot?
Cobots sind die neueste Technologie in der Robotik und haben die Welt der Automatisierung erheblich verändert. Der Name Cobot ist eine Ableitung von "kollaborativer Roboter". Diese Roboter sind kollaborativ, weil sie sicher mit Menschen zusammenarbeiten können. Dies ist möglich, weil sie mit empfindlichen Sensoren ausgestattet sind, die dem Roboter ein "Gefühl" geben. Wenn der Roboter in seiner Arbeit unterbrochen wird, schaltet er in einen Sicherheitsmodus. Herkömmliche Roboter würden einfach ihren Weg fortsetzen und dabei möglicherweise Menschen verletzen.
Neben den kollaborativen Funktionen haben Roboter noch einige andere Vorteile. Cobots haben das Spielfeld für kleine und mittlere Hersteller geebnet. Jahrzehntelang hatten große Hersteller den Vorteil der Automatisierung durch den Einsatz traditioneller Industrieroboter. Diese großen, teuren und komplexen Roboter wurden jedoch für hohe Stückzahlen und gleichbleibende Produktionsprozesse konzipiert - im Gegensatz zu der für kleinere Hersteller typischen Produktion mit geringen Stückzahlen und hohem Mischungsverhältnis.
Die Vorteile von Cobots
Cobots verfügen über einige einzigartige Merkmale, die die Automatisierung für ein breiteres Spektrum von Unternehmen möglich machen. Sehen Sie sich die Vorteile von Cobots unten an.
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Kompakt
Cobots sind kleine, kompakte Roboter und können daher fast überall in einem Produktionsprozess eingesetzt werden, ohne zu viel Platz zu beanspruchen. -
Installieren und Programmieren
Ein Cobot kann von jedem leicht installiert und einfach programmiert werden. Mit praktischen Apps und Software für Smartphones und Desktops ist ein Cobot im Handumdrehen einsatzbereit. -
Flexibel
Ein Roboter kann leicht neue Abläufe erlernen und ist daher in der Lage, an verschiedenen Stellen im Produktionsprozess zu arbeiten. -
Mobil
Cobots sind nicht schwer und leicht zu transportieren. Auf einer mobilen Werkbank montiert, können sie problemlos neue Aufgaben an einem anderen Standort innerhalb eines Unternehmens übernehmen. -
Konsistent und präzise
Cobots führen Aktionen immer auf die gleiche Weise und mit genau der gleichen Kraft aus. Dies gewährleistet gleiche Qualität und genau platzierte Teile. -
Positive Auswirkungen auf die Arbeitnehmer
Die Arbeitnehmer werden von monotonen oder gefährlichen Tätigkeiten verschont und können sich durch kreativere Arbeit weiterentwickeln. -
Senkung der Produktionskosten.
Durch den Einsatz von Cobots werden die Prozesse rationalisiert und die Produktion gesteigert. Letztlich führt dies zu einem besseren Endergebnis.
Auswirkungen von Cobots auf Arbeitnehmer
Produktionsarbeiten wie das Verpacken von Waren, das Auffüllen von Lagerbeständen oder die Arbeit am Fließband werden mit Begriffen wie "monoton" und "repetitiv" beschrieben. Außerdem ist diese Art von Arbeit häufig die Ursache für RSI (Repetitive Strain Injury). Eine Erkrankung, die durch die häufige Ausführung der gleichen Bewegung verursacht wird.
Kreative und lösungsorientierte Aufgaben bereichern die Arbeit und tragen zur persönlichen Entwicklung der Mitarbeiter bei. Außerdem fördert es die Vielfalt und Flexibilität und schafft ein attraktives Arbeitsumfeld. Faktoren wie diese sorgen dafür, dass die Mitarbeiter mehr Freude an ihrer Arbeit haben, sich stärker engagieren und produktiver werden.
Programmierung eines Roboters
Herkömmliche Roboter benötigen viel Wissen und Zeit, um Aktionen zu programmieren, und können nur einige wenige Aktionen ausführen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Robotern, die derzeit in der Industrie eingesetzt werden, ist ein Cobot einfach zu programmieren. Durch benutzerfreundliche Software und mobile Anwendungen können Cobots neue Aktionen erlernen. Sie können einen Roboter auch manuell in die gewünschte Position bringen und diese in der Software speichern. Da ein Cobot so einfach zu programmieren ist, kann er schnell in einen Prozess integriert werden, und es ist sogar möglich, ihn verschiedene Aufgaben ausführen zu lassen.
What are the costs of cobot automation?
Die Automatisierung von Prozessen in der Fertigung kann große Auswirkungen auf den Gesamtbetrieb haben. Sie verbessert nicht nur die Produktionseffizienz, sondern kann auch zur Kostensenkung und Qualitätssteigerung beitragen. Die große Frage ist: Stehen die Kosten in einem angemessenen Verhältnis zu dem Wert, den die Automatisierung bringen kann? Und wie steht die Automatisierung im Vergleich zu anderen Optionen wie der Einstellung von zusätzlichem Personal oder der Auslagerung von Aufgaben. Es ist also wichtig, Kosten und Nutzen im Vorfeld abzuwägen. Aber was genau kostet die Automatisierung mit Robotern?
Bei der Auswahl einer Automatisierungslösung spielen die Kosten für viele Unternehmen eine entscheidende Rolle. Um die Gesamtkosten richtig einschätzen zu können, ist es wichtig, zwei Schlüsselkategorien zu berücksichtigen: die Anlaufkosten und die Wartungskosten. Die Anlaufkosten beziehen sich auf alle Ausgaben, die anfallen, bevor das Automatisierungssystem voll einsatzfähig ist. Dazu gehören verschiedene Faktoren wie die Kosten für Materialien wie Roboter, Greifer, Werkzeuge, Rahmen, Sensoren und Sicherheitsvorrichtungen. Hinzu kommen die Stunden, die für den Entwurf, den Bau und die Implementierung des Systems sowie für die Schulung des Bedienpersonals aufgewendet werden müssen, um es effektiv zu nutzen.
Kollaborativer Roboter vs. Industrieroboter
Industrieroboter und Cobots haben viele Gemeinsamkeiten, aber Cobots haben einige einzigartige Eigenschaften, die sie für ein viel größeres Publikum geeignet machen. Beide Roboter haben ihre Vor- und Nachteile. Es hängt sehr stark von der Aufgabe und den zu automatisierenden Produkten ab. Industrieroboter sind für große Unternehmen geeignet, die viele Teile auf standardisierte Weise herstellen. Kleinere Unternehmen können von der Flexibilität und Kosteneffizienz eines Cobots profitieren. Doch das eine schließt das andere nicht aus. Auch große Unternehmen können von den Vorteilen von Cobots profitieren.
Verschiedene Marken von Cobots
Im Laufe der Jahre ist die Zahl der Cobot-Hersteller erheblich gestiegen. Insgesamt gibt es mehr als 30 Unternehmen, die sich auf die Entwicklung und Produktion von kollaborativen Robotern konzentrieren. Das größte von ihnen ist Universal Robots. Sie liefern fast die Hälfte aller Cobots weltweit.
Jeder Cobot hat seine eigenen einzigartigen Merkmale und Spezifikationen. Für ein Automatisierungsprojekt ist es daher wichtig, die Anforderungen für eine erfolgreiche Integration zu kennen. Spezifikationen wie Reichweite, Tragfähigkeit, Genauigkeit, Geschwindigkeit und die Anzahl der Achsen sind wichtige Eckpfeiler, um festzustellen, ob ein Cobot für die Anwendung geeignet ist. WiredWorkers arbeitet hauptsächlich mit drei Marken zusammen: Universal Robots, Techman Robot, Fanuc und Franka Emika.
Universal Robots
Universal Robots ist mit fast der Hälfte des Marktanteils der größte Cobot-Hersteller der Welt. Insgesamt hat das Unternehmen zwei verschiedene Serien mit insgesamt 7 verschiedenen Robotern herausgebracht. Die CB3-Serie mit dem UR3, UR5 und UR10. Und die E-Serie mit dem UR3e, UR5e, UR10e und UR16e. Zu den Unterschieden gehören eine höhere Präzision und Empfindlichkeit aufgrund eines eingebauten, werkzeugzentrierten Kraft-/Drehmomentsensors in der E-Serie. Die Roboter unterscheiden sich in Traglast und Reichweite.
Techman Robot
Die Cobots von Techman Robot sind einzigartig, da sie über ein integriertes Bildverarbeitungssystem verfügen. Eine Kamera ist am Kopf des Roboters angebracht und die dazugehörige Software ist mit intelligenten Bildverarbeitungsprogrammen ausgestattet. Dazu gehören Mustererkennung, Objektlokalisierung, Barcode-Scannen und Farberkennung. Die Software ist auch für Personen ohne Programmierkenntnisse leicht zugänglich. Mit den Modellen TM5-700, TM5-900, TM12 und TM14 gibt es vier Roboter, die sich in Traglast und Reichweite unterscheiden.
FANUC
Die Cobots von FANUC zeichnen sich auf dem Markt durch eine Vielzahl von Optionen, eine höhere Traglast, eine größere Reichweite und eine höhere Geschwindigkeit im Vergleich zu anderen Cobot-Serien aus. Diese kollaborativen Roboter sind sicherheitszertifiziert und können nahtlos mit Menschen zusammenarbeiten und die Effizienz Ihrer Abläufe verbessern. Ganz gleich, ob Sie ein mittelständisches oder kleines Unternehmen führen, neu in die Automatisierung einsteigen oder ein großes Unternehmen leiten, die cobot-Produktreihe von FANUC bietet genau auf Ihre Anforderungen zugeschnittene Lösungen.
Franka Emika
Der Panda von Franka Emika ist ein fortschrittlicher Roboter, der sich durch seine Sensibilität und extreme Präzision auszeichnet. In den sieben Gelenken dieses Roboterarms befinden sich Sensoren, die es dem Roboter ermöglichen, auch die empfindlichsten Gegenstände zu handhaben. Der Panda hat eine Reichweite von 850 Millimetern und eine Nutzlast von 3 Kilogramm.
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Verschiedene Werkzeuge für Cobots
Cobots sind so flexibel, weil sie mit verschiedenen Werkzeugen ausgestattet werden können. Mehrere Hersteller auf der ganzen Welt konzentrieren sich auf die Entwicklung von Werkzeugen für kollaborative Roboter, mit denen ein Cobot neue Aufgaben erlernen und noch flexibler werden kann. Die Werkzeuge lassen sich in mehrere Kategorien einteilen: Greifer, End of Arm Tooling (EOAT), Vision, Software, Range Extender, Sicherheits- und Versorgungssysteme.
Greifer
Greifer ermöglichen es dem Cobot, Dinge aufzunehmen und an anderer Stelle wieder abzulegen. Es gibt viele verschiedene Arten von Greifern für eine Vielzahl von Aufgaben. Dazu gehören Fingergreifer, Vakuumgreifer und magnetische Greifer. Jeder Greifer ist für unterschiedliche Aufgaben geeignet. Zum Beispiel weiche Greifer für Lebensmittel und Vakuumgreifer zum Aufnehmen von Kartons. Die Greifer haben auch ihre eigenen Spezifikationen, wie Nutzlast, Greifbreite und Greifkraft.
End of Arm Tooling (EOAT)
End of Arm Tooling ist ein Sammelbegriff für alle Arten von Werkzeugen, die an einen Cobot montiert werden können. Dazu gehören zum Beispiel Klebstoffspender, Schraubmaschinen, Schleifmaschinen, Werkzeugwechsler, Sensoren sowie Schweiß- und Lötwerkzeuge. Die Entwicklung dieser Werkzeuge hat in den letzten Jahren stark zugenommen, so dass Cobots immer mehr Produktionsunternehmen dabei helfen können, ihre Produktionskapazität zu erhöhen.
Werkzeugwechsler
Um einen Cobot besonders flexibel zu machen, gibt es auf dem Markt verschiedene automatische Werkzeugwechsler. Mit diesen Werkzeugen kann ein Roboter völlig autonom die Werkzeuge wechseln und so mehrere Arbeitsgänge durchführen. Bei einer Montageanwendung würde ein Cobot beispielsweise zunächst einen Greifer verwenden, um alle Teile an der richtigen Stelle zu platzieren, und dann einen Schraubendreher, um das Ganze zu befestigen. Letztendlich steigert dies die Produktivität des Roboters, erzeugt mehr Output und verkürzt seinen ROI.
Vision-Systeme
Bildverarbeitungssysteme geben dem Cobot Sichtbarkeit. Mit 2D- oder 3D-Kameras können kollaborative Roboter Objekte lokalisieren, Barcodes scannen und Muster erkennen. Dies bringt viele Vorteile mit sich, aber der größte Vorteil liegt in der Bereitstellung von Produkten. Normalerweise benötigt ein Cobot strukturierte Zuführungen von Objekten, um Gegenstände aufzunehmen. Mit Vision ist dies nicht immer notwendig, da der Roboter sieht, wo sich das Produkt befindet.
Range Extender
Range Extender ermöglichen es kollaborativen Robotern, ihren Aktionsradius in der X- und/oder Y-Achse zu vergrößern. Ein Cobot kann sich zum Beispiel vor einer großen Maschine hin und her bewegen, um eine Aufgabe an verschiedenen Stellen im Prozess auszuführen.
Sicherheit
Die Sicherheit umfasst alle Hilfsmittel, die zur Sicherheit der Mensch-Roboter-Kooperation beitragen. Denken Sie an Sensoren oder Bildschirme, die erkennen, wenn jemand dem Roboter zu nahe kommt.
Software
Für die Programmierung und Gestaltung einer kollaborativen Roboteranwendung steht eine Vielzahl von Software zur Verfügung. Jeder Roboter hat seine eigene intuitive, benutzerfreundliche Programmiersoftware. Darüber hinaus gibt es Simulatorsoftware, mit der eine solide Roboterintegration entworfen werden kann, bevor die tatsächliche Realisierung erfolgt.
Zuführungssysteme
Zuführsysteme sind Vorrichtungen, die dem Roboter die zu handhabenden Objekte anbieten. Zum Beispiel ein Werkzeug, das Schrauben immer an der gleichen Stelle ablegt, damit der Roboter (und die Schraubmaschine) die Schrauben aufnehmen und zum Endprodukt zusammenbauen kann. Aber auch vibrierende Platten, die dafür sorgen, dass angesammelte Objekte wieder voneinander getrennt werden.
Anwendungen von Cobots
Dank der verschiedenen Werkzeuge, der benutzerfreundlichen Software und der Flexibilität sind Cobots in der Lage, eine Vielzahl von Aufgaben zu erfüllen. Die Kombination verschiedener Fähigkeiten bedeutet, dass eine unendliche Anzahl von Aktionen zu einer vollständigen Automatisierungsanwendung kombiniert werden kann. Theoretisch kann ein Cobot alles lernen. In der Praxis gibt es einige Anwendungen, die am häufigsten vorkommen, wie unten dargestellt.
Schleifen und Polieren
Polieren, Entgraten oder Schleifen erfordert ein kontrolliertes Vorgehen. Dank der eingebauten Sensoren kann ein cobot jeder Kontur folgen und dabei eine konstante Kraft auf die Oberfläche ausüben. So kann der cobot eine gleichbleibende Qualität liefern. Perfekt für Holz, Edelstahl oder Metalloberflächen.
Schrauben
Einfache, sich wiederholende Schraubaufgaben sind ideal für einen Cobot. Mit den richtigen Werkzeugen und der richtigen Software kann der Roboter leicht so programmiert werden, dass er das Objekt mit einem Loch ausrichtet, Teile präzise platziert und kontinuierlich dieselbe Kraft aufwendet. Etwas, das für den Menschen unmöglich ist, das ein Cobot aber problemlos 40 Stunden pro Woche durchhalten kann.
Pick and Place
Pick and Place ist ganz einfach das Aufnehmen und Bewegen von Objekten. Zum Beispiel das Entnehmen von Teilen aus einem Behälter und das Sortieren auf einem Fließband. Pick-and-Place-Anwendungen sind in ihren Grundzügen sehr einfach, aber je mehr Werkzeuge erforderlich sind, desto komplizierter wird es. Zum Beispiel mit einem empfindlichen Greifer, einem Doppelgreifer oder Objekten mit unterschiedlichen Abmessungen.
Behälter-Kommissionierung
Die Kommissionierung von Behältern ist vergleichbar mit dem Pick-and-Place-Verfahren, nur dass hier die Objekte nicht in einer standardisierten Weise geliefert werden. Dank intelligenter Software und Vision-Technologie erkennt der Cobot die Objekte in einem Behälter und nimmt sie einzeln auf. Nützlich zum Beispiel für die Versorgung eines Förderbandes.
Maschinenbeschickung
Unter Maschinenbedienung versteht man das Einlegen von Teilen in eine CNC-Drehmaschine oder Biegemaschine. Während der Roboter seine Arbeit verrichtet, sind die menschlichen Bediener frei. Dadurch wird die Sicherheit der Mitarbeiter verbessert und sie haben mehr Zeit für höhere Aufgaben. Außerdem wird die Produktivität erhöht, und die Produktion kann auch nach der normalen Arbeitszeit fortgesetzt werden, was zu einem höheren Output und einer größeren Flexibilität des Unternehmens führt.
Palettieren
Die Palettierung (Stapeln von Kartons auf Paletten) kann mit kollaborierenden Robotern effizienter gestaltet werden und bringt viele Vorteile mit sich. Die Kartons werden mit elektrischen Vakuumgreifern aufgenommen und auf Paletten abgesetzt. Neue Technologien machen eine externe Luftzufuhr und Schläuche überflüssig, was die Integration erleichtert, die Kosten senkt und weniger Lärm und Verursachung verursacht. Neben dem Palettieren kann ein Cobot natürlich auch depalettieren.
Qualitätsprüfung und Inspektion
Cobots können sich bei Qualitätsprüfungen und -kontrollen in einer Vielzahl von Branchen als nützlich erweisen. Ein Roboter kann zum Beispiel Objekte in ein Prüfgerät legen und sie dann sortieren. Denken Sie an Leiterplatten oder Proben in einem Labor. Dank der Bildverarbeitungstechnologie kann ein Cobot auch visuelle Prüfungen durchführen. Eine gute Möglichkeit, die Qualitätskontrolle in der Produktion zu verbessern.
Kleben und Dichten
Kleben und Dichten sind hervorragende Aufgaben für einen Cobot. Am Ende des Roboters ist eine Dichtungs- oder Klebespritze angebracht. Der Roboter bewegt sich entlang des gewünschten Weges und gibt den Klebstoff oder die Dichtungsmasse gleichmäßig ab.
Schweißen
Schweißen ist eine Aufgabe, die mit äußerster Präzision ausgeführt werden muss, und das Schweißen mit Cobots bringt viele Vorteile mit sich. Cobots sind präziser als Menschen und liefern daher eine gleichmäßigere Qualität. Cobots können in einer Vielzahl von Anwendungen schweißen. Denken Sie an Mig/Mag, Tig, Punktschweißen, Lichtbogenschweißen, Ultraschallschweißen und Plasmaschweißen.
Löten
Löten ist eine Präzisionsarbeit, die mit einem kollaborierenden Roboter perfekt automatisiert werden kann. Cobots sind äußerst präzise, genauer als Menschen und liefern daher gleichbleibende Qualität. Cobots können sowohl Löten als auch Hartlöten.
Verschiedene Branchen für Cobots
Verschiedene Branchen für Cobots
Lebensmittelindustrie
Die Nachfrage nach Automatisierung in der Lebensmittelindustrie hat in den letzten Jahren zugenommen. Dafür gibt es mehrere Gründe wie die steigende Nachfrage, die strengere Lebensmittelsicherheit und die Sicherheit der Arbeitnehmer. In der Lebensmittelindustrie ist die Automatisierung komplexer als in anderen Branchen, da es für Roboter schwierig ist, Lebensmittelprodukte direkt zu handhaben. Mit dem Aufkommen von Cobots und neuer Greifertechnologie hat sich dies geändert.
Kunststoffindustrie
Die Kunststoffindustrie zeichnet sich durch eine Produktion mit hohem Mischungsverhältnis und kleinen Mengen aus. Mit anderen Worten: eine große Vielfalt von Produkten in kleinen Mengen. Diese Art von Produktionsverfahren ist schwer zu automatisieren, da sich der Produktionsprozess häufig ändert. Mit kollaborativen Robotern hat sich das geändert, denn sie lassen sich leicht umstellen und können neue Abläufe erlernen.
Verpackungsindustrie
In der Verpackungsindustrie gibt es eine steigende Nachfrage nach kleineren Serien und mehr Individualisierung. Cobots können darauf perfekt reagieren. Zu den Aufgaben, die ein Cobot übernehmen kann, gehören einfache Verpackungsaufgaben, wie das Einlegen von Produkten in Kartons. Darüber hinaus eignen sich Cobots perfekt zum Stapeln von Kartons auf Paletten. Die Aufgaben in der Verpackungsindustrie sind oft körperlich anstrengend und wiederholend. Wenn die Mitarbeiter davon entlastet werden, steigt die Produktivität und die Mitarbeiter sind zufriedener mit ihrer Arbeit.
Elektronikindustrie
In der Elektronikindustrie wird häufig mit kleinen Produkten gearbeitet, die vorsichtig gehandhabt werden müssen. Kollaborationsroboter sind mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, was sie sozusagen zu "sensiblen Robotern" macht. Daher eignen sie sich hervorragend für die Arbeit mit solchen Produkten. Cobots können daher zur Automatisierung von Prüfverfahren oder Qualitätskontrollen eingesetzt werden.
Pharmazeutische Industrie
In der pharmazeutischen Industrie wird häufig mit großen Mengen gearbeitet, und eine gute Kontrolle ist von großer Bedeutung. Außerdem ist es wichtig, dass die Fehlerquote so gering wie möglich ist. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich diese Branche hervorragend für die Automatisierung. Je größer die Produktionsmengen sind, desto vorteilhafter ist eine Automatisierung. Und da Roboter den gleichen Vorgang häufig und genau ausführen, wird auch die Fehlerwahrscheinlichkeit minimiert.
Automobilbranche
Die Automobilindustrie profitiert schon seit Jahren von der Automatisierung mit Robotern. Große Industrieroboter werden schon seit Jahren für die Montage von Autos eingesetzt. Entwicklungen wie kleine Seriengrößen und eine steigende Nachfrage nach kundenspezifischen Lösungen machen kollaborative Roboter auch für diese Branche interessant.
Metallindustrie
Auch in der Metallindustrie ist die Produktion von Kleinserien mit hohem Mischungsverhältnis immer häufiger anzutreffen. Eine große Vielfalt von Produkten in kleinen Stückzahlen. Diese Art von Produktionsumgebung ist ideal für kollaborative Roboter, da Cobots schnell umgerüstet werden können, wenn die Produktion es erfordert. Zu den Aufgaben, die Cobots in der Metallindustrie übernehmen könnten, gehören Schweißen, Löten oder das Beladen von CNC-Maschinen und Abkantpressen.
