Cobots als Lösung für moderne Automatisierungsanforderungen

Automatisierung der Zukunft mit Cobots

Die Automatisierung ist bereits schon heute für viele Unternehmen unverzichtbar, und wird besonders in den kommenden Jahren zunehmend zur Notwendigkeit. Der Fachkräftemangel und die steigenden Arbeitsanforderungen durch die Digitalisierung zwingen Unternehmen dazu, ihre Prozesse anzupassen. Kollaborierende Roboter (Cobots) bieten innovative und vielseitige Lösungen, um unterschiedliche Automatisierungsbedarfe zu erfüllen.

Was sind Cobots?

Cobots bieten Vorteile

Kollaborative Roboter (Cobots) stellen eine innovative Weiterentwicklung innerhalb der Industrierobotik dar. Der Begriff „Cobot“ setzt sich aus den englischen Wörtern „collaborative“ und „robot“ zusammen und verdeutlicht damit, dass es sich um eine Form der Zusammenarbeit handelt.

Cobots sind aufgrund ihrer integrierten Sicherheitstechnik darauf ausgelegt, ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen mit dem Menschen in direkter Nähe zusammenzuarbeiten. Es wird eine sichere Interaktion zwischen Mensch und Roboter innerhalb eines Arbeitsbereiches ermöglicht, wobei das Risiko von Verletzungen für den Menschen ausgeschlossen wird. Wie Cobots tatsächlich zum Einsatz kommen, lesen Sie weiter unten bei Cobots in der Praxis.

 

Cobots von Universal Robots

Ihre Lösung für den Einstieg in moderne Automatisierungsanforderungen

Sie möchten Ihre Produktionsprozesse effizient und ohne aufwändige Ein- und Umstellungen automatisieren?

Cobots von Universal Robots bieten Ihnen im Bereich der Industrierobotik aufgrund vieler Vorteile eine innovative Lösung, um Anwendungen benutzerfreundlich, intuitiv und schnell zu automatisieren – ideal für Unternehmen, die bisher keine oder wenig Erfahrung im Umgang mit Robotik haben.

Cobots sind darauf ausgelegt, Ihre Produktivität zu erhöhen und dabei höchste Sicherheitsstandards einzuhalten. Gleichzeitig können Sie Ihre Mitarbeiter von monotonen oder körperlich anstrengenden (Teil-)Aufgaben entlasten, wodurch freiwerdende Kapazitäten für Tätigkeiten genutzt werden können, die menschliche Expertise erfordern.

Gerne unterstützen wir Sie dabei, das Potenzial dieser innovativen Technologie für Ihr Unternehmen zu entdecken und optimal zu nutzen.

 

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Cobots

 

Welche Vorteile bieten Cobots gegenüber klassischen Industrierobotern?

 

Intuitive Programmierung

Im Gegensatz zu klassischen Industrierobotern, bei denen die Programmierung ohne Vorkenntnisse in Skriptsprachen kaum möglich ist, erfolgt die Programmierung von Cobots mithilfe grafischer Benutzeroberflächen. Dabei werden vorprogrammierte Befehle lediglich per Drag-and-Drop in die Programmstruktur integriert, wodurch eine intuitive „Teach In“-Methode ermöglicht wird. Zudem lassen sich Cobots manuell durch physische Handführung in die gewünschten Positionen bringen, was den Implementierungsprozess beschleunigen kann.

Intuitive Programmierung

 

Platzersparnis

Bei Cobots ist auch häufig die Rede von Leichtbaurobotern, da sie in der Regel kleiner, leichter und agiler als traditionelle Roboter sind. Der mögliche Verzicht von weiteren Schutzvorrichtungen wie z.B. einen Schutzzaun ermöglicht zusätzlich eine effizientere Nutzung des verfügbaren Arbeitsraumes und erleichtert die Integration in bestehende Prozesse und Arbeitsumgebungen.

Platzersparnis

 

Flexibilität

Cobots bieten die Möglichkeit eines vielfältigen Einsatzes. Sie können im Gegensatz zu herkömmlichen Industrierobotern, die bekannterweise in abgeschlossenen Zellen ihre Arbeiten ausführen, flexibel in diverse Umgebungen eingebunden werden. Die Kombination aus dem meist geringen Eigengewicht der Cobots, der nicht zwingend erforderlichen Schutzumhausung und der intuitiven „Teach-In-Funktion“ trägt dazu bei, Cobots leicht und schnell an neue Aufgaben anzupassen und sie dabei gleichzeitig für unterschiedliche Applikationen einzusetzen.

Flexibilität

 

Mitarbeitereinbindung

Cobots zeichnen sich durch die mögliche Interaktion zwischen Mensch und Roboter dadurch aus, indem sie einen Synergieeffekt mit den Mitarbeitenden bewirken und zur Unterstützung komplexer Aufgabenbereiche beitragen. Statt menschliche Arbeitskräfte zu ersetzen, entlasten Cobots diese. Zudem bietet die Einführung von Cobots Unternehmen die Chance, Mitarbeitende aktiv an den digitalen Transformationen teilhaben zu lassen, indem sie beispielsweise zu Fachkräften für die Bedienung und Programmierung der Cobots weitergebildet werden.

Mitarbeitereinbindung

 

Vergleich: Cobots vs. klassischer Industrieroboter

 

  COBOTS KLASSISCHER INDUSTRIEROBOTER
Automatisierungsgrad Niedrig - Hoch Hoch
Programmierung Intuitiv (Drag & Drop) Komplex (Hochsprache)
Integrationsgrad Hoch Niedrig
Skalierbarkeit Hoch Niedrig
Sicherheitstechnik Integriert Zusätzlich
Traglast Beschränkt Niedrig - Hoch
Reichweite Beschränkt Niedrig - Hoch
Geschwindigkeit Reduziert Hoch

 

Einsatzbereiche

Cobots bieten eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten und sind daher in nahezu allen Branchen einsetzbar. Vor allem in der Industrie oder im Handwerk ergeben sich große Potenziale.

Besonders gut eignen sich Cobots für die Übernahme von 4D-Anwendungen: Dull, Dangerous, Dirty und Delicate. Sie entlasten Menschen bei den Tätigkeiten, die monoton, gefährlich, schmutzig oder körperlich belastend sind.

     Beispielanwendungen:

  • Pick & Place
  • Maschinenbe-/entladung
  • Palettieren
  • Verpacken
  • Montage
  • Prüfen
  • Schweißen
  • Kleben
  • Schleifen, Polieren
Cobots Einsatzbereich
Cobots Einsatzbereich
Cobots Einsatzbereich

Cobots sind in der Regel für leichte bis mittlere Lasten konzipiert und daher nicht für die Handhabung schwerer Objekte geeignet.

Innerhalb eines kollaborativen Betriebs sind sie auf moderate Produktionsgeschwindigkeiten ausgelegt und bieten somit optimale Unterstützung bei Anwendungen mit niedrigeren bis mittleren Produktionsraten.

 

Cobots in der Praxis

Cobots eignen sich aus den oben genannten Gründen besonders gut als Einstieg in die Automatisierung für Unternehmen, die wenig Erfahrung mit Robotern haben. Jedoch ist der Cobot allein nicht ausreichend, um eine Anwendung (teil-)automatisieren zu können. Dieser muss mit zusätzlichen Komponenten ausgestattet werden, wie etwa einer Steuerung, einem Programmierhandgerät, einem passenden Endeffektor und weiterer Peripherie wie Kabeln, Sensoren oder mobilen Plattformen. Welche dieser Komponenten benötigt werden, hängt von der jeweiligen Anwendung ab und variiert stark.

Ob ein Cobot tatsächlich kollaborativ eingesetzt werden kann - also in Interaktion mit dem Menschen innerhalb eines Arbeitsbereiches ohne zusätzliche Schutzvorrichtungen - hängt ebenfalls von der spezifischen Anwendung ab.

Ein kollaborativer Einsatz erfordert eine Anwendung, wobei alle Komponenten und Arbeitsbedingungen so gestaltet sein müssen, damit sie den rechtlichen Sicherheitsanforderungen gemäß DIN EN ISO 10218 und ISO/TS 15066 entsprechen. Ein kollaborativer Betrieb ohne zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen ist somit nur garantiert, wenn eine Risikobeurteilung das gesamte Robotersystem als sicher bewertet.

Diese Erkenntnis hinterfragt den Begriff „Cobot“ und seine allgemeine Verwendung. Es wird klar, dass nicht der Cobot selbst kollaborativ ist, sondern die Anwendung. Daher wäre es für den praktischen Einsatz zutreffender, von kollaborativen Anwendungen und Robotern mit erweiterten Sicherheitsfunktionen zu sprechen, da dies die tatsächliche Eigenschaft von Cobots beschreibt.

 

Kollaborationsarten

In der Praxis ergeben sich verschiedene Formen der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Cobot.
Die am häufigsten vorkommenden Formen sind die Koexistenz oder die Kooperation.

 

  TRENNENDE SCHUTZEINRICHTUNG KOEXISTENZ KOOPERATION KOLLABORATION
 
Arbeitsraum Getrennt Getrennt Gemeinsam Gemeinsam
Zusammenarbeit Nein Nein Teilweise Ja
Berührung Nein Möglich Möglich Ja

 

Gründe, die für die Automatisierung mit Cobots sprechen

Demografische Entwicklung verschärft Fachkräftemangel

Der demografische Wandel stellt Deutschland vor immense Herausforderungen, die den Fachkräftemangel in den kommenden Jahren weiter verschärfen werden. Die deutsche Bevölkerung schrumpft und altert bekannterweise zunehmend, wodurch das Potenzial für neue Erwerbstätige sinkt. Die geringen Geburtenraten können die Sterbefälle nicht kompensieren. Auch die Zuwanderung allein stellt nicht die entscheidende Lösung zur Bewältigung des Fachkräftemangels dar. Laut der BDA werden bis 2030 knapp 5 Mio. mehr Menschen in den Ruhestand gehen, als neue Arbeitskräfte in den Markt eintreten. Besonders stark spürbar ist der Fachkräftemangel in zahlreichen Handwerksberufen sowie im Bereich der Logistik, sodass Unternehmen bereits jetzt Schwierigkeiten haben, qualifiziertes Personal zu finden.

Weiterhin bestätigen Zahlen zur Altersstruktur der Erwerbstätigen die zunehmenden Herausforderungen. Laut einer Statistik waren im Jahr 2023 10,8 Mio . Erwerbstätige zwischen 55 und 69 Jahre alt. Demzufolge ist zu erwarten, dass bis 2035 ein erheblicher Teil der Erwerbstätigen aus dem Arbeitsmarkt ausscheidet. Dies wird Unternehmen zunehmend dazu zwingen, gezielte Maßnahmen gegen den Fachkräftemangel zu ergreifen. Cobots können hierbei praktikable Lösungen bieten, indem sie monotone oder körperlich anstrengende Tätigkeiten übernehmen und damit Mitarbeitenden Freiräume für Aufgaben mit erforderlicher menschlicher Expertise schaffen. Dadurch schaffen Cobots Abhilfe, indem sie Engpässe bei der Arbeitskraft kompensieren.

 

Digitalisierung und der Wandel der Arbeitswelt

Die fortschreitende Digitalisierung hat weitreichende Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt, insbesondere durch den Eintritt der Generation Z in das Berufsleben. Diese Generation, auch als Digital Natives bekannt, hat im Vergleich zu früheren Arbeitnehmergruppen veränderte Erwartungen an die Art der auszuübenden Tätigkeiten und ihre Arbeitsbedingungen. Der digitale Wandel beeinflusst nicht nur die Arbeitswelt, sondern transformiert auch gesellschaftliche Strukturen. Der zunehmende Fokus auf Work-Life-Balance sowie flexible Arbeitsmodelle verändert das Denken zukünftiger Arbeitskräfte, was sich in den Anforderungen an moderne und/oder automatisierte Arbeitsplätze widerspiegelt. Cobots bieten zeitgemäße Lösungen, um diesen veränderten Ansprüchen gerecht zu werden.

Sie ermöglichen die Automatisierung von Arbeitsplätzen, die aufgrund ihrer körperlich belastenden und repetitiven Tätigkeiten zunehmend an Attraktivität verlieren und damit auszusterben drohen. Solche Tätigkeiten finden sich insbesondere in Handwerksberufen, der Produktion und Fertigung sowie im Bereich der Logistik. Eine Automatisierung mit Cobots ist besonders effizient, da sie flexibel einsetzbar sind und sich leicht an neue Arbeitsanforderungen anpassen lassen. Unternehmen, die frühzeitig auf diese Technologie setzen, positionieren sich als attraktive Arbeitgeber und schaffen moderne Arbeitsplätze, die den Anforderungen der Digitalisierung entsprechen.

FAQ: Automatisierung mit Cobots

Wieso sollte ich mich für einen Cobot entscheiden?

Ob ein Cobot die richtige Wahl für Ihre Anwendung ist, welche Sie automatisieren möchten, hängt von einer Vielzahl an Faktoren ab. Grundsätzlich gilt: Die Anwendung bestimmt die Art der Automatisierung. Nachstehend einige Faktoren, die für die Wahl eines Cobots sprechen:

  • Keine oder wenig Erfahrung in der Robotik
  • Intuitive Programmierung durch grafische Benutzeroberfläche und Handführung
  • Flexibler Einsatz und damit hohe Skalierbarkeit
  • Erleichterte Integration in den bestehenden Arbeitsbereich aufgrund kompakter Bauweise
  • Möglichkeit einer Mensch-Roboter-Kollaboration
  • Geringe bis mittlere Taktzeiten
  • Geringe bis mittlere Losgrößen

 

Worin unterscheidet sich ein Cobot zu klassischen Industrierobotern?

Cobots sind eine technische Weiterentwicklung klassischer Industrieroboter, ausgestattet mit integrierten Sicherheitstechniken zur Ermöglichung einer Mensch-Roboter-Kollaboration. Jedoch gibt es neben den Sicherheitsfunktionen auch weitere Unterschiede in der Programmierung, Traglast, Reichweite, Geschwindigkeit und im Einsatzgebiet.

Für welche Anwendungen eignen sich Cobots?

Durch die hohe Adaptivität von Cobots sowie die Möglichkeit, sie mit zusätzlichen technischen Komponenten wie Endeffektoren, mobilen Plattformen, etc. auszustatten, wird ein vielseitiger Einsatz in unterschiedlichsten Anwendungen möglich. Dank der intuitiven Programmierung lassen sich Cobots schnell auf neue Arbeitsanforderungen umrüsten, sodass ein Cobot für mehrere Anwendungen eingesetzt werden kann. Eine Automatisierung mit Cobots ist besonders für die Übernahme von 4D-Anwendungen sinnvoll: Dirty, Dull, Dangerous, Delicate. Grundsätzlich eignen sich Cobots für die Teil- oder Vollautomatisierung von Anwendungen. Eine Übersicht von möglichen Anwendungen finden Sie bei den Einsatzbereichen.

Welche maximalen Traglasten haben Cobots?

Die maximale Traglast der Cobots variiert je nach Hersteller. Das Produktportfolio von Universal Robots umfasst sechs verschiedene Modelle. Die größte Traglast bietet der UR30 mit 35kg.

Wann ist ein Roboter ein Cobot?

Cobots sind eine Weiterentwicklung klassischer Industrieroboter, die mit speziellen Sicherheitsfunktionen ausgestattet sind. Das kann u.a. die Ausstattung von Kraft-Momenten-Sensoren in den Roboterachsen beinhalten und/oder die Überwachung eines sich ändernden Stromflusses. Dadurch können Kollisionen erkannt und somit die Roboterbewegung gestoppt werden. Gemäß ISO/TS 15066 muss ein Roboter mindestens das Performance Level PL d erreichen, um als Cobot für den sicheren kollaborativen Einsatz zugelassen zu werden. Zusammengefasst beschreibt ein Cobot also einen Roboter mit erweiterten Sicherheitsfunktionen.

Sind Cobots sicher?

Ein Cobot erfüllt gemäß dem in der ISO/TS 15066 festgelegtem Performance Level PL d die grundlegenden Anforderungen für einen sicheren Betrieb ohne zusätzliche Schutzvorrichtungen. Allerdings wird ein Cobot im praktischen Einsatz immer Bestandteil eines vollständigen Robotersystems. Dieses unterliegt den Vorgaben der EG-Maschinenrichtlinie bzw. der EU-Maschinenverordnung, sodass vor der Inbetriebnahme eine umfassende Risikobeurteilung durchgeführt werden muss. Beispiel: Ein Cobot wird in einer Produktionslinie eingesetzt, um scharfkantige Werkstücke aus einem Regal in Verpackungen zu legen. Der Arbeitsbereich des Cobots ist für Menschen freizugänglich. Falls eine Person den Arbeitsbereich betritt, besteht ein erhöhtes Verletzungsrisiko durch die scharfen Kanten des Werkstücks. In diesem Fall kann der Cobot nicht kollaborativ, also ohne weitere Schutzmaßnahmen, betrieben werden, da das Robotersystem die geltenden Sicherheitsanforderungen nicht erfüllt. Der Cobot wäre in diesem Szenario nur dann "sicher", wenn zusätzliche Schutzmaßnahmen wie Sicherheitszäune etc. implementiert werden.

Welchen Rechtsgrundlagen unterliegen Cobots?

Cobots sind gemäß der EG-Maschinenrichtline 2006/42/EG bzw. der neuen EU-Maschinenverordnung 2023/1230, welche mit dem 20.01.2027 verpflichtend gültig ist, unvollständige Maschinen ohne bestimmungsgemäße Verwendung. Somit müssen sie mit einer technischen Einbauerklärung seitens des Herstellers bereitgestellt werden. Kollaborierende Robotersysteme, also die Ausstattung des Cobots mit weiteren Komponenten zu einer Maschine, gelten aufgrund ihrer applikationsspezifischen Auslegung als vollständige Maschinen mit bestimmungsgemäßer Verwendung und erfordern somit die Ausstellung einer EG-Konformitätserklärung. Mehr dazu erläutert die DGUV.

Die allgemeinen Sicherheitsanforderungen von industriellen Robotern sind in der harmonisierten Norm EN ISO 10218 definiert. Die speziellen Sicherheitsanforderungen von Cobots fallen unter den Geltungsbereich der Technischen Spezifikation ISO/TS 15066. Die EN ISO 10218 wird derzeit überarbeitet, wobei auch die Inhalte der ISO/TS 15066 in die Norm integriert werden sollen.

Haben Sie noch Fragen zum Cobot?

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