Laut World Robotics Report waren im Jahr 2018 genau 3,24 Prozent der installierten Roboter Cobots – in absoluten Zahlen 14.000 von 422.000. Was die Werte verschweigen: Das Segment boomt und entwickelt nicht zuletzt aufgrund der Vorreiterrolle von Universal Robots eine hohe Attraktivität – für Hersteller ebenso wie für Anwender.

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Während klassische Industrieroboter viel Budget und Know-how erfordern, weckt die »Fliegengewichtsklasse« den Spieltrieb, auch weil ein direktes Zusammenarbeiten mit dem Roboter problemlos möglich ist. Plötzlich trauen sich Anwender, die bislang nichts mit Robotern am Hut hatten, übers Wochenende eine Anwendung zu realisieren.

Dabei sind es nicht nur bislang robotikfremde KMUs, die auf den Zug aufspringen. Auch große automationsaffine Konzerne erliegen dem Charme der smarten Leichtbauroboter, denn plötzlich lassen sich Anwendungen erschließen, die einen Invest in konventionelle Robotertechnologie bislang nicht gerechtfertigt hatten.

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Simplifizierung heißt das Zauberwort, das eine ungeahnte Kreativität im Umgang mit Cobots entfaltet. Konstruktion, Konfiguration und Auslegung, Montage und Inbetriebnahme wurden seitens der Hersteller so radikal vereinfacht, dass auch Einsteiger Spaß und Nutzen an der Robotik finden. Spielerisch lassen sich unterschiedliche Automationsszenarien realisieren, sei es wie bei herkömmlichen Industrierobotern in voneinander abgetrennten Räumen oder unmittelbar im Umfeld des Menschen.

Schneller Einstieg dank Cobots

»Cobots werden heute vor allem in ihrer Eigenschaft als Leichtbauroboter eingesetzt. Sie kosten weniger als Standard-Industrieroboter und sind deutlich einfacher in der Programmierung«, erläutert Benedikt Janßen, Leiter Produktvertrieb Mechatronik beim Greifsysteme- und Spanntechnikspezialisten Schunk aus Lauffen am Neckar. »Sie ermöglichen gerade kleineren Unternehmen einen sehr niederschwelligen und in puncto Sicherheitsbetrachtung pragmatisch ausgerichteten Einstieg in die Robotik.«

Der Kopf des Schunk-Co-act-Teams begleitet die Entwicklung des Marktes bereits seit mehreren Jahren und erlebt, wie im Rahmen der Leichtbaurobotik eine ganz eigene Welt entstanden ist, die dynamisch wächst. »Die klassische Industrierobotik wird von Systemintegratoren und Anlagenbauern realisiert, die vor allem das große Greifsystemportfolio von Schunk und die hohe Güte unserer Greifer und End-of-Arm-Komponenten schätzen.«

Hingegen müsse das Frontend-Sortiment für Cobots, die primär über den Handel oder über die Handelsplattformen von Cobot-Herstellern vertrieben werden, sehr viel schlanker und universeller nutzbar sein. Denn Greifer würden beim Cobot häufig einfach mitgekauft, anders als bei Industrierobotern, wo sie von Integratoren und Anlagenbauern individuell für die jeweilige Anwendung ausgewählt, ausgelegt und zugeschnitten werden. Gerade Automationseinsteiger seien häufig überfordert, wenn sie den 1.800 Seiten starken Greiferkatalog von Schunk in die Hand nähmen.

»Mit unseren Plug & Work Portfolios bündeln wir gezielt solche Komponenten, mit denen 80 Prozent aller Cobot-Anwendungen zuverlässig abgedeckt werden können«, sagt Janßen. »Anwender haben die Möglichkeit, sich frei in diesen Portfolios zu bedienen, und am Ende werden die Komponenten stets zum entsprechenden Cobot passen.«

Im Kern gehe es darum, dass Nutzer schnell, wirtschaftlich und ohne Umwege produktive Ergebnisse erzielen, indem das Expertenwissen von Schunk in den Portfolio-Komponenten gebündelt und zugleich ein Overengineering vermieden wird. Nach dem Plug & Work Portfolio für Universal Robots, das 2018 aufgelegt wurde und sich am Markt längst etabliert hat, kommen bis Jahresmitte maßgeschneiderte Plug & Work Portfolios für Doosan Robotics und Techman Robot hinzu. Sie umfassen jeweils zertifizierte Co-act-Greifer für den kollaborierenden Betrieb, pneumatische und elektrische Greifer, Sensoren sowie Wechselsysteme und decken vielfältige Einsatzfelder sowohl in der herkömmlichen Automation als auch im Bereich kollaborierender Anwendungen ab. Die Komponenten sind allesamt kurzfristig ab Lager lieferbar und eignen sich gleichermaßen für Automationseinsteiger und -profis im Bereich der zerspanenden Industrie, der Automotive-Industrie sowie der Elektronikindustrie, aber auch für viele andere Branchen.

Fast überall einzusetzen

Bestes Beispiel für die Plug & Work-Idee: der flexibel nutzbare Parallelgreifer Schunk EGH, der mit einem variabel einstellbaren Gesamthub von 80 Millimetern ein besonders breites Werkstückspektrum abdeckt. Über IO-Link lassen sich bei jedem Greifvorgang die Fingerposition individuell definieren und der Greiferzustand auswerten. Eine Parallelkinematik gewährleistet dabei gleichbleibende Greifkräfte über den kompletten Hub, zudem ist bei der Programmierung kein Z-Ausgleich erforderlich – ein klarer Vorteil gegenüber Greifern mit Scheren-Kinematik, die sich gerade in der Z-Bewegung als störanfällig erweisen.

Der Schunk EGH steht als Starterpaket komplett vormontiert mit passender Schnittstelle und Plug-ins für verschiedene Cobots zur Verfügung. Die Inbetriebnahme und Programmierung sind innerhalb von dreißig Minuten einfach und intuitiv erledigt. Dank flexibler Finger und Wechseleinsätze ist insbesondere das Greifen unterschiedlicher Werkstücke und Geometrien schnell umsetzbar.

Der Greifer fügt sich auf diese Weise sehr gut in die User Experience der Cobots ein. Dass Schunk mit dem EGH neue Wege geht, hat gute Gründe: »Cobot-Anwendungen erfordern in der Regel eine andere Güte der Greifer als zyklenreiche High-Volume-Applikationen der Industrierobotik«, erläutert Benedikt Janßen.

Auf einen Blick

Schunk empfiehlt schrittweisen Einstieg in die Kollaboration

Das interdisziplinär besetzte Schunk-Co-act-Team konnte bereits reichlich Erfahrung mit Projekten im Bereich der Mensch-Roboter-Kollaboration sammeln. Dabei wurde deutlich, dass die Erfolgsaussichten bei einem sanften Einstieg deutlich steigen. »Cobots sind eine hervorragende Möglichkeit, den Grad der Kollaboration schrittweise zu erhöhen«, betont Benedikt Janßen. »Wer in puncto Koexistenz oder sequenzieller Kollaboration bereits Erfahrungen gesammelt hat, tut sich in späteren Schritten leichter, Kooperationen oder sogar reagierende Kollaborationen umzusetzen. Je höher der Kollaborationsgrad, desto eher empfehlen wir eine Umsetzung im Greenfield, sprich in vollkommen neuen Applikationen. Anwendungen mit einem geringen Kollaborationsgrad hingegen können auch im Brownfield, also in bestehenden Umgebungen, sehr gut implementiert werden.« Grundsätzlich rät der MRK-Spezialist, die Expertise von Schunk in Anspruch zu nehmen. »Unser Team bündelt ein MRK-Erfahrungswissen aus unterschiedlichsten Branchen, mit dem sich viele Fehler bereits im Vorfeld vermeiden lassen.«

www.schunk.com

Während das pneumatische Flaggschiff PGN-plus-P beispielsweise für anspruchsvolle Anwendungen und hohe Taktzahlen in der Großserienproduktion getestet ist, definiert der EGH das Einstiegssegment: »Ein Cobot dient einem anderen Einsatzzweck als ein klassischer Industrieroboter und ist nicht für höchste Zyklenzahlen ausgelegt. Beim EGH übernehmen wir genau diesen Gedanken.«

Bezogen auf die Qualität hingegen kennt Schunk beim EGH keine Kompromisse. Auch der Cobot-Greifer musste anspruchsvolle Rüttel-Schüttel-, Umwelt- und EMV-Tests durchlaufen, bevor er zum Verkauf freigegeben wurde.

Wenn’s rau wird ...

Für anspruchsvolle Anwendungen in rauer Umgebung, beispielsweise in der automatisierten Maschinenbeladung, rät Benedikt Janßen zum robusten mechatronischen Großhubgreifer Schunk EGL, der dem Anwender bei einem frei programmierbaren Maximalhub von 42,5 Millimetern pro Finger variable Greifkräfte zwischen 50 und 600 Newton ermöglicht.

Im Kraftschluss kann der intelligente Greifer, dessen Elektronik Schutzklasse IP 65 erfüllt, unterschiedliche Teile bis drei Kilogramm im Wechsel prozesssicher handhaben – deformationsempfindliche ebenso wie schwere. Im Fall eines Stromausfalls stellt eine elektrisch aktivierte Bremse sicher, dass die Position der Greiferfinger gehalten wird und keine Referenzierung erforderlich ist. Schunk verfolgt auch bei seinem EGL eine konsequente Simplifizierung. Dank mitgelieferter Plug-ins für die Cobot-Steuerungen ist die softwareseitige Inbetriebnahme des Schunk EGL innerhalb von nur 15 Minuten möglich.

Fürs Palettenhandling integriert Schunk das schlanke und störkonturminimierte Schnellwechselmodul Schunk NSR-A in sein Plug & Work Portfolio. Mit ihm sind niedrige Aufbauten aus Schunk-Vero-S-Spannstation und -palette realisierbar, wodurch viel Platz für die Bauteile und für die Roboterbewegungen bleibt. Zur Versorgung von Spannmitteln sowie von Handhabungs- und Montagewerkzeugen kann das Modul mit Standardmedienübertragungen für Pneumatik, Elektrik oder Fluid ausgestattet werden.

Zertifizierte Spitzenklasse

Am oberen Ende der Kollaborationsskala rangieren im Plug & Work Portfolio der Kleinteilegreifer Co-act EGP-C, von dem bereits mehrere Hundert Einheiten erfolgreich installiert sind, sowie der Großhubgreifer Co-act EGL-C, der im zweiten Halbjahr 2020 serienmäßig verfügbar sein wird. Beide erfüllen die Anforderungen der EN ISO 10218–1/-2 sowie der ISO/TS 15066 und sind beziehungsweise werden von der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung DGUV für den Einsatz in kollaborativen Anwendungen zertifiziert.

Während der Co-act EGP-C mit maximalen Fingerhüben von 3, 6, 8 und 10 Millimetern und empfohlenen Werkstückgewichten bei Kraftschluss von 0,19, 0,7, 1,05 und 1,3 Kilogramm eher fürs Handling kleiner Teile ausgelegt ist, ermöglicht der Co-act EGL-C mit einem Maximalhub von 42,5 Millimetern pro Finger und variablen Greifkräften zwischen 50 und 450 Newton eine deutlich höhere Varianz, wie sie beispielsweise bei der automatisierten Maschinenbeladung gefragt ist.

Im Kraftschluss kann der intelligente und feinfühlige Greifer Co-act EGL-C von Schunk Teile bis drei Kilogramm im Wechsel prozesssicher handhaben – deformationsempfindliche ebenso wie schwere. Im Formschluss hingegen sind Werkstückgewichte bis acht Kilogramm möglich. mk