Markt&Technik: Welche Trends zeigen sich derzeit in der kollaborativen und nicht-kollaborativen Industrierobotik?

Christopher Schneider: Aktuelle Robotiktrends orientieren sich an der Vision der Smart Factory, in der physische und digitale Technologien zunehmend zu cyber-physischen Produktionssystemen zusammenwachsen. Ziel dieser neuen Fertigungsstrategie ist es, auf die steigenden Anforderungen der Mass Customization hinsichtlich Effizienz und Produktivität zu reagieren. Um die variantenreiche Fertigung bis hin zur Losgröße 1 zu verwirklichen, sind neue Möglichkeiten der Integration, Programmierung, Vernetzung und Datenanalyse erforderlich. Kollaborierende Roboter und schutzzaunlose Fertigungskonzepte mit Industrierobotern ermöglichen den direkten Einsatz des Roboters im Feld ohne die Abgrenzung durch einen Schutzzaun, der neben verringerter Flexibilität auch einen größeren Platzbedarf bedeutet.

Auch klassische Industrieroboter lassen sich also ohne Schutzzaun in Industrie-4.0-Produktionssysteme integrieren?

Industrie-4.0-Produktionssysteme sind gekennzeichnet durch eine konsequente Integration und Vernetzung aller Produktionsressourcen. Das bedeutet auch: Es werden klassische Fertigungskonzepte der Industrierobotik mit Schutzzaun und hoher Produktivität komplementär zu schutzzaunlosen Arbeitsplätzen für hochflexible Fertigungsprozesse existieren. Dabei ist zu beachten, dass auch Industrieroboter mit externer Sicherheitstechnik schutzzaunlos betrieben werden können.

Unter welchen Bedingungen ist dies möglich?

Christopher Schneider: Während ein Industrieroboter beim Betreten des Arbeitsraums durch den Mitarbeiter stehen bleibt, kann ein kollaborierender Roboter in verringerter Geschwindigkeit arbeiten. Der hybride Charakter des Motoman HC10 von Yaskawa ermöglicht das sichere Umschalten zwischen industrieller und kollaborierender Geschwindigkeit. Abhängig von der Häufigkeit der Interaktion zwischen Mensch und Roboter gestalten sich diese beiden Varianten entsprechend wirtschaftlich. Der Leichtbaucharakter der neuen Robotertechnologie ermöglicht zudem eine einfachere Verkettung, etwa durch die Installation auf einer mobilen Plattform.

Inwiefern tragen mobile Plattformen hier zur Flexibilisierung bei?

Christopher Schneider: In Verbindung mit mobilen Plattformen können Robotermanipulatoren noch flexibler auf hochdynamische Kapazitätsschwankungen reagieren, weil ein Roboter an mehreren Arbeitsplätzen arbeitet und damit stärker ausgelastet wird.

Welche weiteren Trends sehen Sie bei der Integration von Robotern in Smart Factories?

Christopher Schneider: Die hohe Bauteilvarietät erfordert schnelles Umrüsten sowie eine schnelle Programmadaption des Roboters, was vereinfachte Programmiermethoden wie das Direct Teaching oder der Smart Frame im Yaskawa Smart Pendant ermöglichen. Auch intelligente Kamerasysteme, unterstützt durch Machine Learning und Künstliche Intelligenz, können ein breites Werkstückspektrum abdecken und entsprechende Greifstrategien ableiten. Auf Anlagen- und Produktionsmanagementebene wird Data Analytics beispielsweise für die Auswertung von Systemen mittels verschiedener KPIs oder zur Prognose von Wartungsintervallen (Predictive Maintenance) genutzt.

Welche drahtgebundenen und drahtlosen Datenkommunikationstechniken eignen sich zur Anbindung der Roboter?

Christopher Schneider: Drahtgebundene Feldbussysteme, wie etwa Profinet oder EtherNet/IP, sind in der Industrierobotik Standard und sorgen vor allem für eine zuverlässige Datenkommunikation, auch im Hinblick auf sicherheitstechnische Aspekte. Drahtlose Systeme werden meist über WiFi realisiert, wobei hier der Fokus klar auf dem Austausch sicherheitsunkritischer Daten liegt.

Wie entwickelt sich die Steuerungstechnik der Roboter auf dem Weg in Richtung Industrie 4.0? An welcher Stelle im Automatisierungssystem wird sie künftig angesiedelt sein?

Christopher Schneider: Die Steuerungstechnik der Roboter hat aktuell noch keinen 100-prozentigen Ersatz gefunden, weil die kinematischen Berechnungsmodelle komplex sind und dieses Know-how nur in einer Robotersteuerung steckt. Einfachere Kinematiken sind jedoch auch heute schon mit Steuerungen wie etwa der MP3000iec von Yaskawa programmierbar. Als sehr praktikabel hat sich unsere Programmierschnittstelle MotoLogix herausgestellt, mit deren Hilfe Motoman-Roboter über die SPS direkt programmiert werden können. Auch die Datenschnittstelle OPC UA, über die unsere neuesten Roboter verfügen, erlaubt eine Anbindung in Industrie-4.0-Umgebungen. Ob in einer Smart Factory die eine oder andere Steuerung die „Führung“ hat, wird nicht so wichtig sein wie die Tatsache, dass alle miteinander kommunizieren können.