Was sollte der erste Schritt sein, möchte man einen Roboter in die eigene Produktion integrieren?

Frank Woortmann: Das Prüfen der mechanischen, kinematischen Anforderungen (Kraft, Bewegungsraum, Genauigkeit) und der Zeitanforderungen (jobs/hour) erweist sich für den Abgleich mit dem geplanten realen Robotermodell als wichtig. Roboter bringen oft Flexibilität und hohe Qualität in die Produktion, da sich das Handling der Teile einfach über die Programmierung anpassen lässt. Es ist trotz vieler Vorteile genauso essenziell, die Mitarbeitenden einzubeziehen, um Ängste und Misstrauen zu vermeiden. Die Vorteile des Roboters können zur Erreichung der Abteilungsziele genutzt werden. Bei der Wartung und dem reibungslosen Betrieb geht es dann ohnehin nicht ohne den Menschen. Wenn der Mitarbeitende mit dem Roboter interagiert, ist außerdem die gefahrbringende Bewegung des Roboters abzusichern. Zusätzlich sollte die Energieeffizienz bei der Auswahl der Technologie berücksichtigt werden. Ein neuer Ansatz kann dabei eine reine DC-Energieversorgung des Roboters sein, mit der sich über die Einsparung von Wandlungsverlusten und die Bremsenergierückgewinnung - auch Rekuperation genannt – 10 bis 20 Prozent des Energieverbrauchs einsparen lässt.

Welches sind die drei häufigsten Fehler bei der Roboterintegration?

Die benötigte Wiederhol-/Positioniergenauigkeit ist häufig nicht ausreichend. Ferner werden die Taktzeiten nicht eingehalten und führen zu einer geringeren Produktivität, sodass sich der ROI nicht erreichen lässt. Der Einsatz von Robotern mehrerer Hersteller erfordert zudem spezielles Know-how für jedes Robotersystem. Denn oft werden Roboter verschiedener Hersteller zu einem System zusammengefasst, wobei meist unterschätzte Integrationsaufwände entstehen und darüber hinaus die Maschinenrichtlinie einzuhalten ist.

Welche technischen Voraussetzungen müssen für die Roboterintegration geschaffen werden?

Bei einer Integration in einen Maschinenpark sollten eine direkte Kommunikation mit den benachbarten Maschinen sowie klar benannte Positionen/Übergabebereiche definiert werden.

Außerdem sind standardisierte Busschnittstelle festzulegen, damit sich unterschiedliche Roboter verwenden lassen. Das macht die Ansteuerung aus der Steuerung einfacher und schafft auch Wettbewerb, da Roboter verschiedener Hersteller dann reibungslos eingebunden werden können. Zusätzlich ist eine umfassende Sicherheitsbetrachtung durchzuführen, denn erhöhte Sicherheitsanforderungen können Auswirkungen auf die Produktivität haben. Befinden sich beispielsweise Personen im Gefahrenbereich, resultieren daraus sichere langsame Geschwindigkeiten des Roboters.

Die Integration von Robotern führt zu einer Neukonzeption von Prozessen. Wie lassen sich Roboter verschiedener Hersteller projektieren und programmieren?

Für die Programmierung und Bedienung hat jeder Roboterhersteller eine eigene Oberfläche, will heißen: jedes System wird anders programmiert. Es gibt allerdings erste Standardisierungsbestrebungen. Die Profinet SRCI (Standardized Robot Comand Interface) der Profibus Nutzerorganisation definiert gleiche Schnittstellen und Kommandoebenen für alle Roboterhersteller. Es stehen auch Low-Code-Ansätze zur Verfügung, sodass selbst weniger Geübte Roboteranwendungen realisieren können.

Welche Unterschiede gibt es bei der Integration von Cobots, Gelenkarmrobotern und mobilen Robotern?

Bei Cobots handelt es sich in der Regel um leichtere Roboter zur Unterstützung des Menschen bei Montageprozessen und beim Handling von Bauteilen. Sie bringen oft weniger Kraft auf und werden bei Berührung abgeschaltet, um die Gefahr für den Mensch zu senken. Zudem bewegen sich Cobots typischerweise langsamer als Gelenkarmroboter. Die Gelenkarmroboter stehen von einer kleinen bis großen Abmessung zur Verfügung und sind flexibel einsetzbar. Sie eignen sich für die schnelle, hochgenaue und vollautomatisierte Ausführung von Fügeprozesse in einem abgetrennten Sicherheitsbereich. Die mobilen Roboter, auch AMRs genannt, werden als Cobots auf fahrerlosen Transportsystemen bis hin zu landwirtschaftlichen Geräten oder sogar als Haushaltshilfe angeboten und fahren dabei größtenteils frei. Die ersten beiden Typen werden häufig über Bussysteme fest an eine Steuerung angekoppelt, die mobilen Roboter haben immer eine WiFi- oder in Zukunft eine 5G-Anbindung. Die mobilen Roboter sind darüber hinaus nie genau positionierbar und werden meist in logistischen Anwendungen genutzt. Eine Integration in SPSen ist bei Cobots/Gelenkarmrobotern Standard. Bei mobilen Robotern kommen die Aufträge oft von Flottenmanagementsystemen, weshalb zusätzlich eine Funknetzplanung benötigt wird.

Phoenix Contact auf der SPS 2023: Halle 9, Stand 310