Mit 10 Punkten zur Pick and Place Applikation mit Cobots

Wer seine manuellen Pick and Place Arbeiten per Roboter beziehungsweise Cobot automatisieren will, steht vor einer Fülle an Angeboten. Die folgenden Fragen dienen als Leitfaden, um die richtige Lösung zu finden und diese schnell umzusetzen.

• 1. Gibt es fixe Positionen der Teile? Wenn der Cobot die Teile immer von einer festen Position greift und immer an einer festen Position ablegt, ist dies einfacher umzusetzen und der Prozess läuft stabiler als bei wechselnden Positionen.
  Ist keine fixe Position möglich, muss das System mit Sensorik, etwa per Kamera, die Teile finden, was den Implementierungsaufwand und die Kosten erhöht. Bei stark unterschiedlichen Lichtverhältnissen sind solche Kameras (Vision Systeme) jedoch fehleranfällig. In diesem Fall ist eine zusätzliche Abschattung gegen direkte Sonneneinstrahlung erforderlich.
• 2. Wie viele Teile soll der Cobot pro Arbeitsschritt bewegen? Um die Zykluszeit zu reduzieren, ist es oft sinnvoll, dass der Cobot mehrere Teile in einem Arbeitsschritt bewegt. Hierdurch sinkt die Zykluszeit deutlich. Je nach Prozess, dem maximalen Payload und der eingesetzten Greiftechnik ist dies jedoch nicht immer möglich.
• 3. Was für eine Zykluszeit benötige ich? Wie viele Teile müssen pro Stunde bearbeitet werden, oder wie viel Sekunden habe ich für den Arbeitsschritt zur Verfügung? Cobots sind meist langsamer als Industrieroboter und dadurch sind Cobots nicht für sehr schnelle Abläufe geeignet. Ein Industrieroboter kann zum Beispiel mit 8 m/s verfahren, ein Cobot hingegen mit 1,8 m/s. Zu schnelle Zykluszeiten können oft nicht mit Cobots umgesetzt werden – jedoch sind sie hierfür auch nicht konzipiert. Bedingt ist das durch die ISO TS 15066, die unter anderem die Kraft regelt, mit denen ein Cobot einen Werker an einer Körperstelle treffen darf, ohne ihn schwerwiegend zu verletzen.
• 4. Welche Greiftechnik wird benötigt? Vakuum oder magnetische Greifer sind meist sehr schnell in der Griffzeit. So kann beim Anfahren zum Teil bereits das Vakuum oder Magnetfeld aufgebaut werden und beim Anfahren zum Ziel kann dies bereits wieder gelöst werden. Das spart Zykluszeit. Bei porösen Teilen oder bestimmten Oberflächen ist diese Technik jedoch nicht einsetzbar und es kommen oft Backengreifer zum Einsatz.
• 5. Welches Gewicht haben die Teile? Definieren Sie das maximale Gewicht der Teile. Rechnen Sie je nach Greifer etwa 1,3 kg hinzu. Dieses Gewicht muss unterhalb des maximalen Handlingsgewichts (max. Payload) des Cobots liegen.

• 6. Wie groß ist der Arbeitsbereich? Definieren Sie den maximal benötigten Arbeitsbereich des Cobots. Die meisten Cobots gibt es nur in gewissen Standardausführungen. Dies ist eine Kombination aus dem maximalen Payload und der Reichweite, wobei Cobots mit geringer Reichweite meist eine geringe Traglast besitzen. Vor der Umsetzung ist zu klären welches dieser zwei Werte, die benötige Baugröße des Cobots definiert Punkt 1 oder Punkt 2. Ein Beispiel: Werden 3 kg Traglast bei einer Reichweite von 1100 mm benötigt, definiert die Reichweite die Baugröße. Bei 5 kg und 400 mm wird die Baugröße durch die Traglast bestimmt.
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  TM-Roboter auf mobiler Arbeitsstation Omron

  7. Soll der Cobot fix an einer Anlage stehen oder mobil sein? Durch die schnelle Programmierung und die Flexibilität ist es möglich, ein Cobotsystem nicht fix an einer Anlage zu betreiben, sondern es an mehreren Anlagen zu nutzen. So kann ein System manuell für den Auftrag an die eine Anlage gefahren werden und diesen bearbeiten. Ist dieser beendet, kann das System an die nächste Anlage gefahren werden oder fährt in Verbindung mit einem FTS selbst dorthin.

• 8. Welche Schnittstellen sind nötig (I/O Liste)? Der Cobot arbeitet meist innerhalb eines gesamten Prozesses. Daher ist es erforderlich, dass sich der Cobot mit den Anlagen um ihn herum unterhalten kann. Die einfachste Form ist ein direkter Signalaustausch per digitalter Eingänge und Ausgänge. Ist eine komplexere Kommunikation erforderlich, so können unterschiedliche Schnittstellen genutzt werden wie Ethernet, Mobus oder TCP/RTU.
• 9. Build or Buy? Überlegen Sie: Was kann ich selbst umsetzen? Konstruktion, Aufbau, Programmierung, CE – was kann oder muss ich zukaufen? Beispielsweise sind moderne Cobots mit etwas technischen Vorwissen sowie den verfügbaren online Schulungen und Tutorials einfach selbst zu programmieren. So sind die erste Inbetriebnahme und das Programmieren der Bewegungen schnell umgesetzt und Ihr Cobot bewegt sich bereits innerhalb der ersten Stunde nach dem Aufbau. Allerdings müssen Sie diese Bewegungen oft im Nachgang optimieren – dies ist meist zeitintensiver als das Erstellen des ersten Programms.
• 10. Wie ist die Laufzeit des Projekts? Ab wann soll die Anlage laufen? Die einzelnen Komponenten, etwa Greifer, für eine Automatisierung per Cobot haben zwar oft kurze Lieferzeiten. Das ist jedoch nicht der einzige Faktor für die Laufzeit eines Projekts. Es ist eine Bestandsaufnahme, ein mechanisches Konzept, die mechanische Konstruktion und deren Aufbau vorab erforderlich. Zusätzlich ist die Einarbeitung der Mitarbeiter in die Programmierung und die Optimierung des Prozesses zu berücksichtigen. Ein Cobot ist zwar schnell programmiert – doch die Automation eines Prozesses benötigt Zeit.

Alle diese Punkte können Sie selbst ermitteln, oder Sie lassen sich von Beginn an beraten. Dies ist zusätzlich hilfreich bei der Definition, mit welchem Projekt am besten gestartet werden kann. Zudem lassen sich bei einem Beratungsgespräch weitere Punkte berücksichtigen, etwa ob der Cobot kollaborierend oder kooperierend arbeiten soll oder die Erfordernisse und Ausführung der Schutzeinrichtungen, Umgebungsbedingungen, Anbindung an SPS Steuerungen, und vieles mehr.

In Kooperation mit Finanzierungspartnern bietet Omron Financial Services verschiedene Leasing-Lösungen für mobile oder kollaborative Roboter an. Omron Automation

Über allem schwebt natürlich die Frage des Geldes. Sie können ein solches Projekt auf verschiedenen Wegen umsetzen, es etwa komplett an einen Systemlieferanten (Integratoren) vergeben. Diese verfügen über viel Erfahrung bei solchen Projekten. Hierdurch reduzieren Sie die Projektlaufzeit, steigern jedoch im ersten Schritt die Kosten. Sie können Geld sparen und eigene Kompetenzen aufbauen, wenn Sie das Projekt als „do it yourself“ Projekt umsetzen. Hierzu ist es erforderlich, ehrlich die Punkte aus der Frage ‚Build or Buy?‘ zu beantworten. Zusätzlich verlängert sich der Zeitaufwand für die Projektierung. Eine weitere Möglichkeit ist, einen Roboter zu leasen.

(ml)