Cobots — Ansätze zur Automatisierung auch für KMU
Text: Dr. Michael Schuricht
Im Zuge der Automatisierung wird in vielen Branchen immer häufiger auf Robotik gesetzt. Besonders sog. 4D-Aufgaben werden besonders oft an Roboter übertragen. 4D steht dabei für Dirty (schmutzig), Dangerous (gefährlich), Dear (teuer/fehleranfällig) und Dull (stumpf/wiederholend/langweilig).
Damit die mechanischen Helfer in der Fertigung, in Lagern oder im Gesundheitswesen sicher eingesetzt werden können, wird der Kontakt zu den menschlichen Kollegen so gut wie möglich unterbunden. Das bedeutet, dass sie in völlig menschenfreien Zonen oder in Käfigen arbeiten oder, wenn sie sich in der freien Welt bewegen, in ihrer Kraft und in ihren Fähigkeiten eingeschränkt werden, damit sie keinen Schaden anrichten können. Damit schränkt man jedoch gleichzeitig deren Einsatzmöglichkeiten und Leistungsfähigkeit ein. Unternehmen, die in ihren Prozessen nicht ganz auf menschliche Eingriffe verzichten können, brauchen darüber hinaus Möglichkeiten, die Interaktion zwischen Robotern und Menschen zu erhöhen.
Hier kommen die sog. Cobots (dt. kollaborative Roboter) ins Spiel. Cobots sind vielfältig einsetzbar und können für die unterschiedlichsten Aufgaben verwendet werden. In Optik und Funktion ähneln Cobots einem menschlichen Arm. Aufgrund ihrer Agilität, Kommunikationsfähigkeit und der vergleichsweise unkomplizierten Bedienbarkeit eignen sich Cobots hervorragend, um Prozesse und Tätigkeiten auch in kleinen Unternehmen zu automatisieren. Menschliche Arbeit lässt sich mit verhältnismäßig geringem Aufwand erweitern, ergänzen und optimieren. Sicherheit hat dabei immer oberste Priorität. Die empfindliche Sensorik der Cobots überwacht die Zusammenarbeit und schaltet das Gerät bei geringster Gefahr sofort ab.
Wie die nachfolgende Grafik zeigt, sind Cobots ein großes Wachstumsfeld. Das Volumen des weltweiten Markts für kollaborative Roboter wird im laufenden Jahrzehnt voraussichtlich auf bis zu acht Milliarden US-Dollar wachsen. Es wird angenommen, dass bereits im Jahr 2023 die Umsätze der Branche die Marke von einer Milliarde US-Dollar übersteigen. Cobots werden konventionelle Industrieroboter aber nicht vom Markt verdrängen. Mit Cobots lassen sich vielmehr neue Anwendungen erschließen. Aktuell liegt ihr Anteil an allen abgesetzten Industrierobotern bei etwa fünf Prozent. Experten erwarten jedoch einen deutlichen Anstieg in den kommenden Jahren.
Vorteile von Cobots
Cobots verfügen über einige einzigartige Merkmale, die die Automatisierung für ein breiteres Spektrum von Unternehmen möglich machen. Im Folgenden sind einige Beispiele genannt:
Kompakt
Cobots sind kleine, kompakte Roboter und können daher fast überall eingesetzt werden, ohne zu viel Platz zu beanspruchen.
Installieren und Programmieren
Ein Cobot ist leicht zu installieren und einfach zu programmieren. Mit praktischen Apps und Software für Smartphones und Desktops ist ein Cobot im Handumdrehen einsatzbereit.
Flexibel
Ein Cobot kann leicht neue Abläufe erlernen und ist daher in der Lage, verschiedenste Tätigkeiten zu erlenen und (auch nur kurzfristig) zu übernehmen.
Mobil
Cobots sind nicht schwer und können leicht bewegt werden. Auf einer mobilen Werkbank montiert, können sie leicht neue Aufgaben an einem anderen Ort innerhalb eines Unternehmens ausführen.
Konsistent und präzise
Cobots führen Aktionen immer auf die gleiche Weise und mit genau der gleichen Kraft aus. Dies gewährleistet eine gleichbleibende Qualität.
Positive Auswirkungen auf die Mitarbeiter
Die Mitarbeiter werden von monotonen oder gefährlichen Tätigkeiten verschont und können sich durch kreativere Arbeit weiterentwickeln.
Kostensenkung
Durch den Einsatz von Cobots werden Prozesse gestrafft und die Produktion wird gesteigert. Letztendlich führt dies auch zu einem besseren finanziellen Ergebnis.
Einsatzmöglichkeiten
Cobots sind sehr flexibel, da sie mit verschiedenen Werkzeugen ausgestattet werden können. Sie passen sich damit den Anforderungen der unternehmerischen Praxis so an, dass sie in vielen Bereichen im Unternehmen eingesetzt werden. Im Folgenden werden die häufigsten Anwendungsfelder kurz vorgestellt.
Schleifen und Polieren
Das Polieren, Entgraten oder Schleifen erfordert Feinfühligkeit und Kontrolle. 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 perfekt 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 immer die gleiche Kraft aufwendet.
Pick and Place (Greifen und Platzieren)
Pick and Place bedeutet ganz einfach das Aufnehmen und Bewegen von Objekten. Zum Beispiel können Teile aus einem Behälter entnommen und auf einem Fließband sortiert werden. Pick-and-Place-Anwendungen sind in ihren Grundzügen sehr einfach, aber je mehr Werkzeuge erforderlich sind, desto komplizierter wird es.
Kommissionierung von Behältern
Die Behälterkommissionierung ist vergleichbar mit Pick-and-Place, nur dass hier die Objekte nicht in einer standardisierten Weise angeliefert 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, können sich die menschlichen Kollegen auf anspruchsvollere Tätigkeiten konzentrieren. 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. Die Kartons werden mit elektrischen Vakuumgreifern aufgenommen und auf die Paletten gesetzt. Neue Technologien machen eine externe Luftzufuhr und Schläuche überflüssig, was die Integration erleichtert, die Kosten senkt und weniger Lärm und Verursachung verursacht.
Qualitätsprüfung und Inspektion
Cobots können für Qualitätsprüfungen und -kontrollen in einer Vielzahl von Branchen nützlich sein. So kann ein Roboter beispielsweise Objekte in eine Prüfvorrichtung einlegen und anschließend sortieren. Ein gutes Beispiel sind in diesem Zusammenhang Leiterplatten oder Proben in einem Labor. Dank der Bildverarbeitungstechnologie kann ein Cobot nicht nur Pick and Place Aufgaben durchführen, sondern auch gleich die visuelle Prüfungen übernehmen.
Kleben und Versiegeln
Kleben und Dichten sind hervorragende Aufgaben für einen Cobot. Eine Dichtungs- oder Klebespritze wird am Ende des Roboterarms 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. 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.
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Hinweis zur Praxisrelevanz
Innovatoren erreichen mehr Umsatz und Gewinn, neue Kunden und Märkte. Trends früh erkennen, daraus Bedürfnisse richtig und rechtzeitig ableiten, neue Lösungen zum Erfolg entwickeln — das ist ihr Geschäft. Sie arbeiten intern im Netzwerk und extern mit Partnern. Marketing und Vertrieb sind früh eingebunden. Innovationen beginnen mit Ideen und gelingen durch strukturiertes Management.
