Kollaborative Roboter sind eine Art Industrieroboter, der im selben Raum wie Menschen arbeiten kann. Sie werden in Produktionsstätten und Logistikzentren in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt und helfen, Arbeitskräftemangel zu beheben und die Arbeitseffizienz zu verbessern. Diese Seite bietet eine detaillierte Erläuterung der Definition von kollaborativen Robotern, wie sie sich von Industrierobotern unterscheiden, und
Was ist ein kollaborativer Roboter?
Definition von kollaborativen Robotern
Der Hintergrund der Geburt von kollaborativen Robotern
Markttrends für kollaborative Roboter
Vorteile und Herausforderungen der Einführung kollaborativer Roboter
Vorteile der Implementierung Herausforderungen bei
der Implementierung
Lesen Sie den Leitfaden für kollaborative Roboter
Kollaborative Roboteradoptionsfälle
Unterschiede zu Industrierobotern
So wählen Sie eine kollaborative Roboterübersicht
aus
Ein kollaborativer Roboter ist eine Art Industrieroboter, der mit einer Sicherheitsfunktion ausgestattet ist, die ihn sicher stoppt, wenn er mit einem externen Objekt wie einer Person in Kontakt kommt.
Das größte Merkmal dieses Systems ist, dass es in den gleichen Raum wie Menschen eingeführt werden kann, ohne durch Sicherheitszäune getrennt zu werden, indem Roboter verwendet werden, die den Sicherheitsanforderungen entsprechen, die in den von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) festgelegten Sicherheitsstandards festgelegt sind, und indem Risikobewertungen des Systems durchgeführt werden, um die Sicherheit des Menschen zu bestätigen.
Seit Universal Robots 2008 erstmals kollaborative Roboter verkaufte, hat sich ihre Akzeptanz weltweit beschleunigt, da sie zur Automatisierung von Aufgaben eingesetzt werden, die herkömmliche Industrieroboter nicht mehr automatisieren.
In Japan verlangen die Arbeitsschutzvorschriften (Artikel 150-4), die 1983 zur Verhütung von Industrieunfällen eingeführt wurden, dass Industrieroboter von Sicherheitszäunen umgeben und von Menschen isoliert werden.
Der Begriff "Industrieroboter" wurde in der Mitteilung des Arbeitsministeriums Nr. 51 des gleichen Jahres weiter definiert als "Maschinen mit einem Antriebsmotor von mehr als 80 W.„ Dies wird allgemein als 80W-Regelung bezeichnet. Seitdem ist die Zusammenarbeit zwischen Industrierobotern und Menschen strikt eingeschränkt. Diese Regelung erreichte 2013 einen Wendepunkt, als eine große Deregulierung umgesetzt wurde. Das Ministerium für Gesundheit, Arbeit und Wohlfahrt hat die Mitteilung Nr. 1224-2 ausgestellt. Dies ermöglicht nun den Einsatz von Industrierobotern mit einer Leistung von 80 W oder mehr in Zusammenarbeit mit Menschen ohne Schutzzäune, sofern sie die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) festgelegten Sicherheitsanforderungen gemäß ISO 10218 und ISO/TS 15066 erfüllen. Roboter, die diese Bedingungen erfüllen, werden im Allgemeinen als kollaborative Roboter bezeichnet. Die wesentlichen Inhalte dieser Normen lauten wie folgt:
Die kollaborativen Roboter von Universal Robots haben die Fähigkeit, Kraft sicher zu erkennen und zu stoppen, wenn sie mit einer Person oder der Außenwelt in Kontakt kommen, mit einer Zuverlässigkeit von PL=d und Kategorie 3. Dies erfüllt die Leistungs- und Kraftbeschränkungen in Bedingung (4) oben, so dass sie in kollaborativen Roboteranwendungen verwendet werden können.
Einführung kollaborativer Roboter zur Reduzierung des Arbeitsaufwands an Fließbändern
Sankei Kogyo Co., Ltd., ein Hersteller von Fahrzeugaufhängungen und Lenkungsteilen in Ritto City, Präfektur Shiga, wollte die Produktivität verbessern, um seine Wettbewerbsfähigkeit zu stärken. Um dieses Problem anzugehen, führte das Unternehmen eine UR10e ein, um Teile in Montagemaschinen zuzuführen, und es gelang ihm, die Produktivität mit wiederholbaren Zykluszeiten zu stabilisieren.
Kollaborative Roboter wurden entwickelt, um den ungedeckten Automatisierungsbedarf zu decken, bei dem die Automatisierung aufgrund der Einschränkungen herkömmlicher Automatisierungsgeräte nicht möglich war. Herkömmliche Industrieroboter wurden eingeführt, um die Kosten zu senken und die Qualität in Massenproduktionslinien zu verbessern, aber sie erforderten Sicherheitszäune, um den Roboter und die umgebende Ausrüstung bei der Installation zu umgeben. Dies bedeutete, dass sie nicht dort eingeführt werden konnten, wo der Platz begrenzt war oder wo menschliches Eingreifen für die Handhabung einer Vielzahl von Produkten oder für Setup-Änderungen erforderlich war.
Technologische Innovationen führten zur Entwicklung kollaborativer Roboter mit integrierten Sicherheitsfunktionen, und die Einführung von ISO-Sicherheitsstandards trug ebenfalls erheblich zu ihrer weit verbreiteten Einführung bei. Dies waren damals wegweisende Sicherheitsstandards, die die inhärente Sicherheitsauslegung von Maschinen priorisierten und die notwendigen Sicherheitsschutzmaßnahmen für jedes System als funktionale Sicherheit kombinierten, die je nach Schädigungsgrad den Kontakt mit Menschen ermöglichten. Dies ermöglichte es, kollaborative Roboter ohne Sicherheitszäune in die gleichen Räume wie Menschen einzuführen. Infolgedessen wurden kollaborative Roboter zunehmend an verschiedenen Arbeitsplätzen auf der ganzen Welt eingeführt, was zu verbesserten Arbeitsumgebungen und erhöhter Produktivität beiträgt.
Der Markt für kollaborative Roboter ist seit dem Verkauf des ersten Roboters im Jahr 2008 rasant gewachsen. Laut einem im September 2023 veröffentlichten Bericht der International Federation of Robotics (IFR) wird der Anteil kollaborativer Roboter am Industrierobotermarkt bis 2022 rund 10 %des Gesamtabsatzes erreichen.
Verschiedene Forschungsunternehmen haben ihre Zukunftsprognosen veröffentlicht, und in vielen Fällen wird erwartet, dass der Markt zweistellige Wachstumsraten beibehalten wird. Zum Beispiel wird laut "Robot Future Predictions 2023", veröffentlicht von Nikkei BP im Februar 2024, der globale Markt für kollaborative Roboter voraussichtlich von 126,9 Milliarden Yen im Jahr 2021 auf 2,9727 Billionen Yen im Jahr 2033 wachsen.
Der größte Vorteil von kollaborativen Robotern ist, dass sie auf kleinem Raum installiert werden können. Dadurch können sie in begrenzten Räumen installiert werden, in denen herkömmliche Industrieroboter nicht installiert werden können. Kollaborative Roboter sind nicht nur leicht und kompakt, sondern können auch ohne Sicherheitszäune installiert werden, was den Aufwand an Ausrüstung reduziert und die Konfiguration der Anlage vereinfacht. Für Systeme einer bestimmten Größe können periphere Ein-/Ausgabegeräte direkt mit der angeschlossenen Robotersteuerung verbunden und gesteuert werden, ohne eine SPS zu verwenden, wodurch die Notwendigkeit entfällt, ein Bedienfeld zu verkleinern oder zu installieren.
Kollaborative Robotersysteme können flexibel eingeführt und angepasst werden. Diese Funktion wird durch eine Benutzeroberfläche ermöglicht, die auch für unerfahrene Benutzer einfach zu bedienen ist. Darüber hinaus gibt es eine breite Palette von Peripheriegeräten von Drittanbietern, die über Plug-Ins ohne Design mit Robotern integriert werden können. Dies bedeutet, dass Aufgaben und Vorgänge auch nach der Einführung des Systems einfach geändert oder geändert werden können. Darüber hinaus erleichtern die geringe Größe und das geringe Gewicht des Roboters das Verschieben des Aufstellungsorts des Roboters. Herkömmliche Industrieroboter erfordern lange Ausbildungszeiten und die Anzahl der Personen, die sie bedienen können, ist sehr begrenzt. Wenn nach der Einführung Anpassungen erforderlich sind, ist außerdem die Unterstützung eines Ingenieurs erforderlich, was flexible Änderungen erschwert. Kollaborative Robotersysteme können dieses Problem lösen.
Eine einfachere Systemkonfiguration reduziert die für Design und Konstruktion erforderlichen Arbeitsstunden und verkürzt die Anzahl der Tage, die nach dem Kauf eines Roboters für die Einrichtung der Ausrüstung erforderlich sind. Dadurch können die Vorteile der Automatisierung früher realisiert werden. Auch nach der Installation kann die Betriebsrate durch eine flexible Änderung des Standorts und der Aufgaben verbessert werden, und die Vorteile der Automatisierung können auch nach der Wiederherstellung der Investition noch lange genutzt werden. Bei herkömmlichen Industrierobotern war es üblich zu schätzen, wie viele Jahre es dauern würde, die Gesamtinvestition auf der Grundlage des erwarteten Jahresumsatzes der Produktionslinie, in der sie installiert waren, zurückzuerhalten. Dies machte es schwierig, Investitionsentscheidungen für Produktionslinien mit kurzer Produktlebensdauer oder schwierigen Prognosen zu treffen.
Der Prozess der Einführung und Bedienung von kollaborativen Robotern bietet den Mitarbeitern die Möglichkeit, neue Fähigkeiten zu erwerben. Durch den Einsatz von kollaborativen Robotern zur Automatisierung einfacher, sich wiederholender Aufgaben und körperlich anstrengender Aufgaben, die herkömmliche Industrieroboter nicht automatisieren konnten, können Menschen für andere Aufgaben mit hohem Mehrwert freigesetzt werden. Da auch diejenigen ohne Erfahrung leicht lernen können, kollaborative Roboter zu bedienen, ist es möglich, Personal zu entwickeln, das in der Lage ist, Roboter im Unternehmen einzusetzen. Die Bereitstellung von Möglichkeiten zur Verbesserung der Fähigkeiten erhöht auch die Motivation der Mitarbeiter und macht das Unternehmen zu einem attraktiveren Arbeitsplatz.
Zu den Herausforderungen, mit denen kollaborierende Roboter im Vergleich zu Industrierobotern konfrontiert sind, gehören ihre geringere Nutzlastkapazität und ihre langsame Betriebsgeschwindigkeit. Dies sind Probleme, die nicht einfach gelöst werden können, da sie einen Kompromiss mit der Sicherheit beinhalten. Die Aufprallkraft (Impuls F), die durch den Kontakt zwischen einem Menschen und einem Roboter verursacht wird, wird berechnet, indem die Masse des Roboters (m) einschließlich des Werkstücks mit der Geschwindigkeit zum Zeitpunkt der Kollision (v) multipliziert wird (F = mv). Einfach ausgedrückt, ist die Aufprallkraft eines Systems, das schwere Objekte mit hoher Geschwindigkeit bewegt, groß und unsicher.
Um dieses Problem zu lösen, ist es möglich, einen Roboter mit einem leichten Körper zu wählen oder einen Roboter zu verwenden, der mit einer Sicherheitsfunktion wie einem Flächensensor ausgestattet ist, der den Roboter verlangsamt oder pausiert, wenn sich eine Person nähert.
Erfahren Sie mehr darüber, wie kollaborative Roboter die Art und Weise verändern, wie wir über Automatisierung und den Prozess der Einführung nachdenken.
Das Konzept der Anlagenautomatisierung hat sich seit dem Aufkommen von kollaborativen Robotern dramatisch verändert. Dieser Leitfaden erklärt die Veränderungen im Vergleich zu herkömmlichen Vorurteilen.
Dieser Leitfaden bietet leicht verständliche Erklärungen, wie kollaborative Roboter einen Beitrag leisten können, bevor Sie darüber nachdenken, sie einzuführen.
Dies ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung, die die Punkte erläutert, die berücksichtigt werden müssen, um kollaborative Roboter reibungslos einzuführen und einzusetzen.
Universal Robots werden täglich in über 100.000 Produktionsumgebungen eingesetzt
Applikationsmaschinen-Bearbeitung, Materialhandhabung
Montage
Materialhandhabung
Maschinenbedienung
Maschinenbedienung
Montage, Qualitätsprüfung
Industrie
Industrieroboter sind in der Regel von Sicherheitszäunen und Schutzeinrichtungen umgeben und können nur in von Menschen isolierten Umgebungen betrieben werden. Auf der anderen Seite verfügen kollaborative Roboter über eingebaute Sicherheitsfunktionen, die Leistung und Kraft begrenzen können, so dass sie im selben Raum wie Menschen ohne Sicherheitszaun betrieben werden können, solange die menschliche Sicherheit bestätigt werden kann.
Industrieroboter, einschließlich Peripheriegeräte, sind Großanlagen, die nach der Installation an einem Ort nur sehr schwer verlagert werden können. Kollaborative Roboter hingegen sind klein und leicht, und ihre Gerätekonfiguration ist einfach, was eine flexible Verlagerung auch nach der Installation ermöglicht.
Industrieroboter sind in der Regel Großgeräte, die einen bestimmten Platz zwischen dem Sicherheitszaun und dem Roboter benötigen und viel Platz beanspruchen. Kollaborative Roboter sind kleine und kompakte Geräte, die auf begrenztem Raum installiert werden können, sodass sie ohne größere Layoutänderungen in bestehende Linien eingeführt werden können.
Das Programmieren von Industrierobotern erfordert Fachwissen und komplexe Vorgänge. Kollaborative Roboter verfügen über eine einfach zu bedienende Oberfläche und intuitive Programmiermethoden, so dass sie in kurzer Zeit erlernt werden können. Es ist auch möglich, Robotikpersonal intern zu schulen.
Sobald ein Industrieroboter eingerichtet ist, ist es sehr schwierig und kostspielig, seinen Betrieb und sein Layout anzupassen. Kollaborative Roboter lassen sich auch nach der Installation flexibel in Programmierung und Werkzeugen verändern und leicht verlagern, so dass sie auch bei Änderungen der Produktionslinie weiterhin flexibel eingesetzt werden können.
Industrieroboter werden eingeführt, um die Massenproduktion und Aufgaben im Umgang mit schweren Objekten zu automatisieren. Der Umfang der Automatisierung umfasst in der Regel auch die Automatisierung mehrerer Prozesse auf einmal. Kollaborative Roboter sind ideal für die Automatisierung sich wiederholender Aufgaben, die von Menschen ausgeführt werden, wie Werkstücktransfer, Inspektion, Boxen, Palettieren, Schweißen und Polieren. Da Menschen im selben Raum arbeiten können, ist es für Menschen einfach, bei Setup- und Produkttypänderungen zu intervenieren, was es ermöglicht, klein anzufangen und nur einen Teil der Linie zu automatisieren.
Industrierobotersysteme erfordern Großgeräte, darunter nicht nur die Arme, sondern auch Sicherheitszäune, Sicherheits-SPSen und Transportgeräte für Vor- und Nachprozesse, und die Investitionskosten sind im Allgemeinen hoch, wenn man die Konstruktions-, Herstellungs- und Baukosten mit einbezieht. Kollaborative Robotersysteme sind in der Regel teurer als herkömmliche Industrieroboter, wenn man nur den Arm betrachtet, aber weil sie eine einfache Gerätekonfiguration haben und mit 100 V arbeiten können, können die Kosten des gesamten Systems oft reduziert werden.
Kollaborative Roboter in der Automobilindustrie
Obwohl die Automobilindustrie bereits hoch automatisiert ist, bleibt eine große Chance für weiteres Wachstum. Kollaborative Roboter könnten eine höhere Effizienz in Anwendungen wie Maschinenbeladung, Inspektion und Montage in Antriebsstrang, Elektronik und Innenraumproduktion erzielen.
Um ein System zu bauen, das die platzsparende und Rekonfigurierbarkeit realisiert, die die Merkmale kollaborativer Roboter sind, ist es notwendig, ein Produkt mit einem leichten Arm und einer kleinen Installationsfläche auszuwählen. Wenn Sie ein Produkt auswählen, das keine Einschränkungen in Bezug auf die Installationsrichtung des Arms aufweist, z. B. Deckenmontage, Wandmontage oder Schrägmontage, können Sie es ohne Einschränkungen verwenden, wenn Sie es in Zukunft auf einen anderen Prozess umleiten.
Es ist wichtig, die hohe Flexibilität von kollaborativen Robotern zu nutzen und ein System aufzubauen, das Verlagerungs- und Programmierungsänderungen aufnehmen kann. Hier sind drei Punkte zu beachten.
Auswahl eines kollaborativen Roboters ist es wichtig, seine Benutzerfreundlichkeit zu überprüfen. Es ist nicht nur wichtig, einfache Bewegungen zu lehren, sondern auch die einfache Einstellung von Sicherheitsfunktionen ist für ein kollaboratives Robotersystem äußerst wichtig. Darüber hinaus wird durch die Antizipation von Situationen, in denen komplexe Aufgaben in Zukunft automatisiert werden, die Überprüfung, welche Funktionen verfügbar sind und wie einfach sie zu bedienen sind, langfristig die weitere Nutzung sicherstellen. UR-Roboter sind standardmäßig mit Kraftsensoren ausgestattet, sodass Aufgaben, die manuelle Arbeit erfordern, wie Positionieren, Pressen und Montieren, einfach automatisiert werden können.
Kollaborierende Roboter haben die Fähigkeit, den Kontakt mit Menschen oder der Außenwelt zu erkennen und sicher anzuhalten, aber um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, ohne den Roboter so weit wie möglich anzuhalten, sind die oben genannten Funktionen allein unzureichend. Eine Vielzahl von Sicherheitsfunktionen ist wichtig. Es ist auch wichtig zu bestätigen, dass die Steuergeräte der installierten Sicherheitsfunktionen über eine Kategorie-3-Architektur und PL= d-Leistung verfügen und von einer externen Organisation ordnungsgemäß zertifiziert wurden.
Bei der Einführung eines kollaborativen Roboters muss auch die Wartungsfreundlichkeit berücksichtigt werden. Die Auswahl eines wartungsfreundlichen Produkts kann Betriebskosten und Ausfallzeiten minimieren. Es ist auch wichtig zu überlegen, ob Unterstützung für die Programmierung und Fehlerbehebung verfügbar ist.
UR Care
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Kollaborative Roboter sind revolutionäre Produkte, die im selben Raum wie Menschen arbeiten können. In diesem Artikel geben wir eine detaillierte Erläuterung der grundlegenden Definition von kollaborativen Robotern, der Unterschiede zwischen ihnen und Industrierobotern, der Vor- und Nachteile ihrer Einführung sowie Beispiele für ihre Einführung und wie man sie auswählt.
Die Einführung kollaborativer Roboter bringt viele Vorteile mit sich, wie eine verbesserte Produktivität und Sicherheit sowie eine bessere Auslastung der Humanressourcen. Darüber hinaus können Sie anhand von Fallstudien mehr über die tatsächlichen Verwendungsmethoden und -effekte erfahren.
Indem Sie Markttrends verstehen und den richtigen kollaborativen Roboter auswählen, können Sie die Produktivität und Effizienz verbessern.
Bei der Auswahl eines kollaborativen Roboters müssen Sie je nach Anwendung Faktoren wie Nutzlastkapazität, Hauptkörpergewicht, Installationsbereich, Benutzerfreundlichkeit, Sicherheitsfunktionen und Wartbarkeit berücksichtigen. Durch die Wahl des richtigen Roboters können Sie die Vorteile kollaborativer Roboter maximieren.
Es wird erwartet, dass sich kollaborative Robotertechnologie und -anwendungen weiterentwickeln werden, was zu einem breiteren Einsatz an einer Vielzahl von Arbeitsplätzen führen wird. Die zunehmende Einführung kollaborativer Roboter wird viele Menschen von sich wiederholenden Aufgaben befreien, sie in die Lage versetzen, neue Fähigkeiten zu erwerben und ein sicheres und lohnendes Arbeitsumfeld zu schaffen. Dies wird zur Verwirklichung einer nachhaltigeren Gesellschaft beitragen.
Automatisierung mit kollaborativen Robotern näher an Sie heranbringen - das ist das Thema unseres Blogs.
