Kollaborationsroboter (oder Cobots) wurden entwickelt, um die Interaktion zwischen Maschine und Mensch in der Produktionsumgebung zu fördern.
Sie wurden Ende der 1990er Jahre von zwei Professoren der Northwestern University, J. Edward Colgate und Michael Peshkin, entwickelt und sind seitdem immer leistungsfähiger und sicherer geworden. Das dänische Unternehmen Universal Robots brachte sie in den 2000er Jahren auf den Markt, verkaufte 2008 das erste Produkt und öffnete damit die Tür zur intelligenten Fertigung.
Doch wie läuft die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine ab? Wie unterscheiden sie sich von herkömmlichen Robotern? Und können sie die Produktion wirklich verbessern? In diesem Artikel werden wir all diese Fragen beantworten.
Cobots-Roboter: was sie sind, Unterschiede zu Robotern und Hauptmerkmale
Kollaborationsroboter sind innovative Roboter, die die Zusammenarbeit und Interaktion zwischen Arbeiter und Maschine erleichtern sollen. Das heißt, sie können den Betreiber entlasten und ihn bei den riskantesten und schwersten Aufgaben unterstützen.
Diese Zusammenarbeit wird durch einige grundlegende Merkmale ermöglicht, die Cobots von herkömmlichen Robotern unterscheiden (z. B. Leichtigkeit, Design, innovative Ausrüstung mit Sicherheitssensoren). Zum einen erleichtern sie die Integration der Maschine in den Arbeitsplatz und zum anderen erhöhen sie ihre (künstliche) Intelligenz, um die Produktivität durch die Automatisierung fast aller Aufgaben zu verbessern und zu maximieren.
Die wichtigsten Unterschiede zu herkömmlichen Robotern
Cobots unterscheiden sich von klassischen Robotern durch ihre Flexibilität und Leichtigkeit. Roboter sind in der Regel massiv, schwer und stationär. Sie nehmen große Räume ein, und Menschen müssen einen angemessenen Abstand zu ihnen einhalten und die durch Sicherheitsbarrieren abgesteckten Grenzen respektieren.
Kollaborative Roboter hingegen sind eine echte Revolution in der Welt der Industrierobotik. Sie sind leicht, kompakt und haben ein anthropomorphes Design, das einige menschliche Züge nachahmt. Einige dieser Cobots zeichnen zum Beispiel die Merkmale des Arms nach und kopieren sogar dessen Bewegungen.
Außerdem können Cobots den Raum mit Menschen teilen, wenn die Arbeitsbereiche dies zulassen. Sie sind nämlich so konzipiert, dass der Arbeiter verschiedene Aufgaben in engem Kontakt mit der Maschine ausführen kann, und werden – nach einer Risikoanalyse – in den meisten Fällen ohne Schutzbarrieren und in völliger Sicherheit eingesetzt.
Was die Produktivität betrifft, so sind die traditionellen Roboter bei großen Stückzahlen sehr leistungsfähig, zeichnen sich aber durch eine hohe Steifigkeit aus. Cobots hingegen sind flexibel und lassen sich auch bei unterschiedlichen Aufgaben leicht einsetzen.
Merkmale, die Cobots einzigartig machen
Kollaborative Roboter lassen sich leichter in eine Arbeitsumgebung einfügen als herkömmliche Roboter (für die – neben den bereits erwähnten Schutzbarrieren – passende Räumlichkeiten erforderlich sind). Sie sind vielseitig und programmierbar, um verschiedene, insbesondere anstrengende Aufgaben in herausfordernde Umgebungen auszuführen und automatisieren die für den Arbeiter mühsamen und repetitiven Aufgaben.
Die Nähe zwischen Mensch und Maschine ist auch deshalb von Vorteil, weil die Erfahrung des Arbeiters mit der Präzision und Ausdauer des Roboters kombiniert werden kann. Beide arbeiten an denselben Bauteilen, aber mit unterschiedlichen Aufgaben, wodurch die Produktion gesteigert und die Fehlerquote gesenkt wird.
Dank der geringen Größe dieser mechanischen Arme werden die Produktionsabläufe nicht verändert und sie sind schnell zu installieren. Sie erfordern keine besonderen elektrischen Anpassungen. Dank der einfachen und intuitiven Programmierschnittstelle können die Cobots außerdem perfekt in eine bestehende Produktionslinie integriert werden und alle Arbeiter (auch ohne vorherige Erfahrung mit kollaborativer Robotik) können ihre Funktionen schnell einrichten.
Und schließlich verbrauchen Cobots wenig Energie und minimieren so Verschwendungen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Cobots Folgendes bieten:
- innovatives Design;
- Flexibilität;
- Leichtigkeit in Struktur und Bewegung;
- einfache Programmierung;
- erhöhte Sicherheit;
- begrenzte Grundfläche;
- Zusammenarbeit mit den Arbeitnehmern.
Alles Eigenschaften, die sie zu einzigartigen und hervorragenden Verbündeten bei der Steigerung der Produktivität machen.
Die “Sicherheitsfrage”
Die Sicherheit von Cobots ist ein Thema, das weitere Untersuchungen verdient. Wie wir schon erwähnt haben, erfordern die meisten kollaborierenden Roboter keine Absperrungen, Vorsichtsmaßnahmen sind dennoch erforderlich, um die absolute Sicherheit des Personals zu gewährleisten.
Eine dieser Maßnahmen ist die Geschwindigkeitsbegrenzung, wie sie in der technischen Norm UNI EN ISO 10218-2:2011 in der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG enthalten gefordert wird. Die Norm schreibt vor, dass der Cobot so eingerichtet sein muss, dass er seine Aktionen und Bewegungen abhängig von der Anwesenheit des Menschen ändert. So kann die Maschine die Geschwindigkeit reduzieren, sobald eine Person den Arbeitsbereich betritt, und nach dem Verlassen des Bereichs wieder zum Normalbetrieb zurückkehren.
All dies ist dank hochentwickelter und zuverlässiger Sensoren und Bewegungssteuerungssysteme möglich, die die Anwesenheit von Menschen (und anderen Hindernissen) im Arbeitsbereich genau und sofort erkennen.
Einige Cobots sind mit weiteren nützlichen Sicherheitseinrichtungen ausgestattet, wie z. B. einer empfindlichen Oberfläche, die bei Kontakt mit Personen sofort stoppt, und einer Begrenzung der Werkzeugausrichtung, falls der Betreiber einen Gefahrenbereich betritt.
Kollaborative Robotik und Industrie: Welche Zukunft?
Der Industriesektor ist sich der positiven Auswirkungen bewusst, die Cobots und ganz allgemein die kollaborative Robotik am Arbeitsplatz haben können.
Die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Maschine kann die Arbeitnehmer von bestimmten schweren, sich wiederholenden und risikoreichen Aufgaben entlasten und es ihnen ermöglichen, sich auf andere Tätigkeiten zu konzentrieren. Darüber hinaus können Cobots in verschiedenen Projekten eingesetzt werden, um Zeit und Gesamtkosten zu reduzieren, ganz zu schweigen von den Energieeinsparungen beim Gesamtverbrauch.
Die Sensoren, mit denen sie ausgestattet sind, sind so empfindlich, dass sie in allen Phasen des Fertigungsprozesses ein Höchstmaß an Präzision gewährleisten und die Qualität und Genauigkeit der Produktion sicherstellen.
Aus diesem Grund ist die Anschaffung dieser neuen intelligenten Maschinen ein wachsender Trend. Die Studie Global Collaborative Robot Market – 2023 von Interact Analysis schätzt, dass der globale Markt für kollaborative Roboter bis 2028 ein Volumen von 10,8 Milliarden US-Dollar erreichen wird, mit einem jährlichen Wachstum von 40,1%.
Warum Cobot-Roboter in der Metall- und metallverarbeitenden Industrie einsetzen?
Wie wir gesehen haben, kann der Einsatz von Cobots in Ihrem Maschinenpark die Produktion innovativ verbessern, aber vor allem den Betreiber bei den gefährlichsten oder schwersten Arbeiten unterstützen.
Die kollaborative Robotik kann problemlos in verschiedenen Sektoren eingesetzt werden, darunter im Maschinenbau oder in der Metallindustrie. Es handelt sich um eine Innovation, die den Anforderungen der intelligenten Fertigung – intelligentes Management von Prozessen und Menschen – am besten gerecht wird und es uns ermöglicht, mit der Zeit Schritt zu halten und stets Produkte anzubieten, die den sich wandelnden Anforderungen des Marktes gerecht werden.
Vor allem im mechanischen und metallurgischen Bereich können Cobots die Präzision von Bearbeitungsvorgängen verbessern und das Fehlerrisiko minimieren. Sie sind in den folgenden Phasen nützlich:
- Montage: für den Zusammenbau von Teilen aus Metall, Kunststoff und anderen Materialien; Verschrauben und Befestigen verschiedener Komponenten.
- Schweißen: zum sicheren Schweißen von Bauteilen in verschiedenen Verfahren (einschließlich Lasertechnik).
- Handhabung: zur Automatisierung des Be- und Entladens von Material.
Somit sind kollaborierende Roboter eine Spitzentechnologie, die die Unternehmensleistung und den Produktionsprozess verbessern kann, ohne den Menschen zu ersetzen, sondern vielmehr seine Arbeit zu perfektionieren.
Bei Metal’s sind wir dabei, Projekte abzuschließen, die den Einsatz von Cobots zur Automatisierung verschiedener Phasen unseres Prozesses vorsehen, insbesondere zur Durchführung von Vorgängen wie:
- MIG- und WIG-Schweißen;
- Laserschweißen;
- Bürsten;
- Kondensatorentladungsschweißen.
Die kollaborative Robotik kann nahtlos in die bestehende Produktionslinie integriert werden, um komplexe Aufgaben auszuführen, die ein hohes Maß an Präzision und Qualität der Verarbeitung erfordern. Sie können die Betreiber von anstrengenden Aufgaben entlasten, die Endbearbeitung (Erhöhung des Präzisionsniveaus), die Beständigkeit der Produktion verbessern und unseren Maschinenpark weiter erneuern.
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