Die 3 schwersten Entscheidungen bei der Wahl eines industriellen Roboters

Obwohl kollaborative Roboter verschiedene Vorteile bieten, gibt es einige Dinge, die man beachten sollte, wenn man mit dem Gedanken spielt einen Cobot in den eigenen Fertigungsprozess zu integrieren.

 

In einem anderen Artikel sind wir bereits auf die verschiedenen Vorteile von kollaborativen Robotern eingegangen und haben die Möglichkeiten, die sie öffnen erörtert. Es gibt aber auch einige Punkte, die man beachten sollte. Das gilt insbesondere dann, wenn man mit dem Gedanken spielt, einen Cobot im eigenen Unternehmen zu integrieren.

In diesem Artikel gehen wir auf die 3 – aus unserer Sicht – wichtigsten Faktoren ein, die man sich vor Augen führen sollte, bevor man mit dem Integrationsprozess eines Cobots beginnt. Diese 3 Punkte sind:

1. Einschränkungen gegenüber traditionellen Robotern
2. Notwendige Sicherheitsmaßnahmen
3. Technologische Begrenzungen

 

Es ist wichtig sich im ersten Schritt, bevor man sich für einen Roboter entscheidet, darüber klar zu werden, was man sich von der Automatisierung eines Prozesses erhofft und welche Anforderungen man daran stellt. Davon ausgehend, sollte man sich dann dafür entscheiden, welcher Typ Roboter diesen Anforderungen gerecht werden kann. Die hier aufgeführten Punkte können bei der Entscheidung eine Orientierung bieten.

Wir geben eine Orientierung, welcher Roboter der Richtige sein könnte
Quelle: Jametlene Reskp via Unsplash.com

 

1. Einschränkungen gegenüber traditionellen Robotern

Kollaborative Roboter sind kleiner, leichter und bewegen sich langsamer als traditionelle industrielle Roboter. Obwohl die dem Aussehen nach, den großen Knickarmrobotern ähnlich sind, und ebenso flexibel, führt ihre geringere Größe zu einigen Einschränkungen.

Cobots haben eine geringere Reichweite und können nur geringere Lasten tragen als ihre großen Verwandten. Außerdem können sich mit den hohen Taktzeiten, die die großen Typen ermöglichen nicht mithalten und sind unter Umständen weniger präzise.

Besonders in komplexen Anwendungen haben Cobots noch Potential für Verbesserungen: Aufgaben, bei denen viele Sensoren notwendig sind, der Roboter komplizierte Bewegungen ausführt, mehrerer Teile handhabt und solche, bei denen er lernen muss anstelle nur programmiert zu werden[i].

Möchte man also einen Prozess automatisieren, bei dem

  • Ein hohes Gewicht getragen werden muss,
  • Eine große Reichweite benötigt wird,
  • Oder eine hohe Taktzeit gefordert wird,

ist es möglicherweise besser, einen anderen Typus Roboter auszuwählen. Das muss nicht zwangsweise ein Knickarmroboter sein. Auch Portal- oder Deltaroboter können in Frage kommen. Hier gilt wieder: Es kommt auf den Prozess und die Anforderungen an[ii].

Cobots habe einige Einschränkungen, um sicherer im Umgang mit menschlichen Arbeitern zu sein
Quelle: Étienne Godiard via Unsplash.com

 

2. Notwendige Sicherheitsmaßnahmen

Obwohl kollaborative Roboter über mehr Sicherheitsfunktionen verfügen als das bei traditionellen industriellen Robotern der Fall ist, darf man eine Sache nicht vergessen: Es kommt nicht allein auf den Roboter an. Auch seine Einsatzumgebung und die Objekte, mit denen er arbeitet, haben einen Einfluss auf die Sicherheit.

Aus diesem Grund ist es trotz der vielen Sicherheitsfunktionen kollaborativer Roboter notwendig, für jeden Einsatz eines Cobots eine Risikoanalyse durchzuführen, sollte man vorhaben, ihn kollaborativ einzusetzen. Prinzipiell ist es aber auch möglich, Cobots mithilfe physischer Barrieren von menschlichen Arbeitskräften zu trennen.

Es gibt verschiedene globale Standards, die für die sichere Integration von Robotern beachtet werden müssen: ISO 10218-1 enthält Vorschriften für die Hersteller, während ISO 10218-2 sich mit der sicheren Integration am Einsatzort beschäftigt. Für Cobots gibt es außerdem eine zusätzliche Technische Norm – ISO/TS 15066 – in der auf die speziellen Anforderungen und Charakteristika kollaborativer Roboter eingegangen wird[iii].

Es gibt vor allem vier wichtige Funktionen, die die Sicherheit menschlicher Mitarbeiter in der Kooperation mit kollaborativen Robotern garantieren sollen

Sicherheitsbewerteter Stopp:

Wenn ein menschlicher Arbeiter einen mit Lichtschranken abgegrenzten Arbeitsbereich eines Roboters betritt, hält dieser an und fährt in eine, für den Menschen sichere, Stand-by Position. Der Roboter schaltet sich allerdings nicht ab. Verlässt der Mensch den festgelegten Bereich, arbeitet der Roboter automatisch weiter.

 

Handgeführte Bedienung:

Nachdem der Roboter einen kontrollierten Stopp vollzogen hat, kann der Mitarbeiter den Roboterarm von Hand bewegen und kontrollieren.

 

Geschwindigkeits- und Distanzüberwachung:

In diesem Fall passt der Roboter seine Arbeitsgeschwindigkeit an die Distanz zwischen ihm und dem Menschen an, die er über Sensoren und Laserschranken erkennen kann. Je näher der Mensch ihm kommt, desto langsamer bewegt sich der Cobot, bis er schließlich komplett anhält. Verlässt der Mensch den Arbeitsbereich, fährt der Roboter die Geschwindigkeit wieder hoch.

 

Kraftbegrenzung:

In Anwendungen, in denen es absichtlich oder unabsichtlich zu Kontakt zwischen einem Menschen und einem Cobot kommen kann, wird die Kraft des Roboters begrenzt. Der Kontakt kann entweder quasi-statisch sein – ein Körperteil wird zwischen dem Roboter und einem anderen Teil oder einer Wand eingeklemmt – oder vorübergehend sein – der Arbeiter wird getroffen, kann aber zurück, bzw. ausweichen[iv].

Unabhängig davon, wie sie erreicht wird: Die Sicherheit der Mitarbeiter muss – gerade bei einer kollaborativen Nutzung – garantiert werden.

Sicherheit ist wichtig, auch bei Cobots bleibt eine Risikoanalyse wichtig
Quelle: Troy Bridges via Unsplash.com

 

3. Technologische Begrenzungen

Obwohl diese Einschränkungen nicht nur für kollaborative Roboter gelten, ist es trotzdem wichtig sie an dieser Stelle zu erwähnen:

Manche Materialien sind auch für die neueste Generation von Greifern noch nicht ordentlich zu packen und tragen, ohne die Objekte zu beschädigen.

Je nach Material und Anwendung kann außerdem eine spezielle Bildverarbeitungslösung notwendig sein. Besonders metallene und spiegelnde Oberflächen können problematisch sein. Das macht die Integration komplizierter, kostspieliger und länger, als eine Anwendung, bei der eine Standardlösung ausreicht, die Anforderungen zu erfüllen.

Solche technologischen Einschränkungen beziehen sich, wie gesagt, auf alle Robotertypen. In Zukunft könnten diese Begrenzungen aber durch neue technologische Entwicklungen irrelevant werden, doch das bleibt abzuwarten.

 

Fazit

 

Obwohl sie viele Vorteile haben, gibt es einige Punkte, die man vor der Anschaffung eines Cobots beachten sollte:

  • Sie unterliegen einigen Einschränkungen, die traditionelle industrielle Roboter nicht haben.
  • Die Sicherheit der Mitarbeiter muss – gerade bei einem kollaborativen Einsatz – durch eine Risikoanalyse garantiert werden.
  • Jede Art von Roboter unterliegt technologischen Beschränkungen, diese könnten allerdings durch neue Entwicklungen in Zukunft irrelevant werden.

Diese Faktoren machen erneut deutlich: Es ist wichtig, sich – bevor man einen Automatisierungsprozess integriert – über die eigenen Anforderungen bewusst zu sein, und basierend auf diesen den passenden Roboter auszuwählen.

Wo soll es weitergehen?

Sie wollen mehr über Cobots erfahren? Lesen Sie sich unsere anderen Artikel durch:

Verweise

[i] Bouchard, Samuel, (November 09, 2017): “Cobots, Lean Robotics will help Automation Ease of Use, says Robotiq CEO”,  https://www.roboticsbusinessreview.com/manufacturing/cobots-lean-robotics-help-with-ease-of-use-says-robotiq-ceo/.

[ii] Festo Inc. (2020): “White paper: Robots. There’s one for every job – How to choose the right one”, https://www.automation.com/getmedia/367f437b-000a-4b7c-abeb-2194676db10a/WP_Robots-Overview_EN.pdf?ext=.pdf.

[iii] Dorsey, Kim (May 01, 2020): „Webinar: Collaborative Robots. Are they as safe as they sound?”, https://www.therobotreport.com/collaborative-robots-safe-sound/.

[iv] DGUV (August, 2017): “Kollaborierende Robotersysteme. Planung von Anlagen mit der Funktion ‚Leistungs- und Kraftbegrenzung‘“, https://www.dguv.de/medien/fb-holzundmetall/publikationen-dokumente/infoblaetter/infobl_deutsch/080_roboter.pdf.

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