Vier Trends, die man bei Cobot im Auge behalten sollte

An der Motorenmontagelinie von Comprehensive Logistics war die vom UR10 durchgeführte Sichtprüfung der letzte Schritt auf der schnelllebigen Montagelinie, bei der die Betriebszeit von entscheidender Bedeutung ist. „Frühere Lösungen verursachten häufige Unterbrechungen, aber das ist bei Universal Robots nicht der Fall. Wir hatten in den zwei Betriebsjahren keine Ausfälle“, sagt Mike O'Keefe, Leiter der Mehrwertmontage bei Comprehensive Logistics. Quelle: Universal Robots

In einem Bereich, in dem es auf Mikrometer und Millimeter ankommt, können effiziente Qualitätsprüfungs- und Messprozesse den Unterschied zwischen konsistenten, erfolgreichen Produktionsläufen und arbeitsintensiven Ausfällen ausmachen.

Die manuelle Durchführung von Qualitätskontrollaufgaben birgt nicht nur das Risiko einer Verletzung durch wiederholte Belastung, sondern stellt auch außerordentliche Anforderungen an Qualitätsfachkräfte in Bezug auf Konzentration, Präzision und Konsequenz. Obwohl menschliche Arbeiter mit digitalen Messschiebern und anderen Werkzeugen ausgestattet sind, können sie einfach nicht das gleiche Maß an Genauigkeit und Konsistenz erreichen, das Roboter bieten, sodass diese Aufgaben ideal für die Automatisierung geeignet sind.

Automatisierte Lösungen, die auf kollaborativen Robotern (Cobots) basieren, sind aufgrund ihrer Erschwinglichkeit, schnellen Kapitalrendite, Benutzerfreundlichkeit und geringen Stellfläche im Vergleich zur herkömmlichen industriellen Automatisierung zu einer beliebten Wahl für QC-Anwendungen geworden.

„Bei Cobot-basierten Systemen geht es darum, die Grenzen zu senken, die Menschen daran hindern, mit Automatisierung zu arbeiten, und dies auf sichere und erschwingliche Weise zu tun“, sagt Omer Cohen, Vision Engineer bei LMI Technologies, einem kanadischen Unternehmen, das eine Reihe von Snapshot- und Line-Systemen entwickelt hat Sensoren für den Einsatz in Cobot-basierten QC-Anwendungen.

Der geringe Platzbedarf eines Cobots ermöglicht es Unternehmen, Inspektions- und Messprozesse in die Fabrikhalle zu bringen und so die Verzögerung zwischen dem Herstellungsprozess und dem Qualitätsprozess zu reduzieren. Cobots ermöglichen es Unternehmen außerdem, die Häufigkeit von Qualitäts- und Inspektionsaufgaben zu erhöhen – ohne zusätzliche menschliche Arbeit leisten zu müssen.

„Der Arbeitskräftemangel ist sehr real und einer der Hauptgründe für die Einführung von Cobots“, sagt Matt Jones, General Manager, US Sales & Operations beim Robotik-Softwareunternehmen Micropsi Industries. „Es gibt eine Menge Fertigungsjobs, die die Leute nicht mehr machen wollen, und Cobots ermöglichen es Unternehmen, diese Probleme anzugehen.“

In der heutigen schnelllebigen Fertigungsumgebung kommt die Flexibilität und Mobilität kobotbasierter Qualitätsprüfsysteme besonders zum Tragen. Cobots lassen sich im Handumdrehen einsetzen und erneut einsetzen, sodass sie problemlos in bestehende Produktionslinien integriert werden können und in kürzester Zeit zwischen verschiedenen Aufgaben und Produktmischungen wechseln können. Solche Eigenschaften machen Cobots besonders attraktiv für Hersteller, die die Qualitätskontrollanforderungen von Produktionsläufen mit hohem Mix und geringem Volumen erfüllen möchten.

Und während herkömmliche Industrieautomatisierungen in der Regel umfangreiche Bewachungen oder Zäune erfordern, können Cobots nach einer Risikobewertung neben menschlichen Arbeitskräften eingesetzt werden. Da für die Bedienung von Cobots Menschen erforderlich sind, stellt die Technologie keine Bedrohung für die Arbeitsplätze der Arbeiter dar, sagt Cohen von LMI Technologies.

„Cobots sind Werkzeuge, die für die Zusammenarbeit mit Menschen entwickelt wurden. Sie machen die Arbeit von Qualitätsfachleuten einfacher, ergonomischer und ermöglichen es ihnen, sich auf interessantere Aufgaben zu konzentrieren“, erklärt er.

In diesem Artikel werden einige der Vorteile und Möglichkeiten von Cobot-basierten Qualitätsinspektions- und Messsystemen untersucht. Wir werden auch einige Ergebnisse realer Einsätze vorstellen und einige Trends betrachten, die Sie in diesem Bereich im Auge behalten sollten.

Während die Motorträger-Unterbaugruppen das Ende der Fertigungsstraße beim Auftragsfertiger Comprehensive Logistics in Youngstown, Ohio, erreichen, müssen die Arbeiter prüfen und sicherstellen, dass jede einzelne vollständig sitzt und verriegelt ist. Der Industriestandard für die manuelle Inspektion in diesem Bereich liegt bei 80 %, daher entschied sich das Unternehmen, den Prozess zu automatisieren, um die Konsistenz bei dieser geschäftskritischen Aufgabe zu verbessern.

Nach erfolglosen Versuchen mit verschiedenen Sonden und Inspektionssystemen mit Kameras an festen Positionen entschied sich Comprehensive Logistics für den Einsatz eines Cobots mit Vision-System. Die kleine Stellfläche des geschickten Cobots ermöglichte die Montage über dem Förderband und sorgte so für Konsistenz und Wiederholbarkeit an Stellen, die für Menschen schwer zu erreichen sind. Der Cobot bewegt sich schnell zwischen den Inspektionspunkten, macht an jedem Punkt ein Foto und kehrt dann in seine Ausgangsposition zurück, um auf die nächste Inspektion der Unterbaugruppe zu warten.

Die Ergebnisse waren beeindruckend: Comprehensive Logistics erreichte 100 % Qualität bei der Inspektion von Unterbaugruppen, schätzte den ROI auf nur vier Monate, verzeichnete keine Ausfallzeiten und lief seinen Cobot rund um die Uhr.

Cobots sind leistungsstarke Plattformen, die eine Vielzahl von Anwendungen ermöglichen, von der Materialentfernung und Palettierung bis hin zu Schweißen und Qualität, Inspektion und Messtechnik. In den Anfängen der kollaborativen Automatisierung war es manchmal eine Herausforderung, die für die Ausführung spezieller Aufgaben erforderlichen Hardware- und Software-Peripheriegeräte zu erwerben und erfolgreich zu integrieren. Dies bedeutete längere Bereitstellungszeiten und zusätzliche Engineering- und Integrationskosten – kein großes Problem für große Unternehmen, aber genug, um die Automatisierung über die Budgets und das Fachwissen kleiner bis mittlerer Unternehmen (KMU) hinauszuführen.

Das hat sich alles geändert. Heutzutage gibt es eine große Vielfalt an spezialisierten Hardware- und Software-Peripheriegeräten – oft auch als „Applikationskits“ bezeichnet –, die von Dritten speziell für den Einsatz mit Cobots entwickelt wurden.

Für Endbenutzer war das Wachstum dieses Ökosystems rund um Cobots transformativ. Anstatt zu versuchen, verschiedene Hardware- und Softwarekomponenten zusammenzubasteln – oder ihren Integrator damit zu beauftragen – können Endbenutzer einfach das Anwendungskit auswählen, das ihren Qualitäts-, Inspektions- und Messanforderungen am besten entspricht. Diese „Standard“-Bereitschaft vereinfacht die Bereitstellung so weit, dass es für Endbenutzer keine Seltenheit ist, das System innerhalb eines halben Tages für einfache Anwendungen einsatzbereit zu haben – unabhängig von ihrem Erfahrungsgrad mit der Automatisierung.

Ein Anwendungskit zum Automatisieren digitaler Messschiebermessungen, Datenprotokollierung und Teilehandhabung umfasst beispielsweise Präzisionsmessschieberwerkzeuge, einen Arbeitsplatztisch zum Präsentieren von Teilen und Software, die Benutzer durch den Prozess des Greifens und Bewegens von Teilen, Messen von Abmessungen usw. führt Protokollierung von Daten.

Betrachten Sie den Kauf eines Cobots nicht isoliert. Achten Sie auch auf das Ökosystem der Hardware- und Software-Peripheriegeräte, das der Cobot unterstützt. Nicht alle Cobot-Marken sind gleich, wenn es um die Tiefe ihres Ökosystemangebots geht. Daher zahlt sich die sorgfältige Prüfung hier im Hinblick auf Benutzerfreundlichkeit, reduzierte Engineering- und Integrationskosten und die Zukunftssicherheit Ihrer Cobot-Investition wirklich aus.

Cobots punkten bei der Benutzerfreundlichkeit dank Programmiermethoden wie Hand-Guiding – einer intuitiven Programmiertechnik, die es Endbenutzern ermöglicht, ihrem Cobot beizubringen, indem sie ihn einfach per Hand durch den Weg führen, den er nehmen muss, um eine Aufgabe zu erledigen.

Darüber hinaus haben einige Cobot-Marken das traditionelle Programmierhandgerät umgestaltet, indem sie die komplexe Programmierung, die für die herkömmliche Automatisierung erforderlich war, eliminiert und durch benutzerfreundliche grafische Oberflächen ersetzt haben.

Spezielle Anwendungskits gehen noch einen Schritt weiter, indem sie Software bereitstellen, die speziell dafür entwickelt wurde, Benutzern den Einsatz ihres Cobots für Qualitäts-, Inspektions- und Messaufgaben zu erleichtern. Diese Softwarepakete führen Benutzer nicht nur Schritt für Schritt durch die Bereitstellung, sondern enthalten auch vorprogrammierte Routinen, die das Programmieren praktisch vollständig überflüssig machen.

Spezielle Messsoftware für Cobots kann beispielsweise komplexe Messprogrammierung abstrahieren und es Benutzern ermöglichen, ein Teil und ein voreingestelltes Programm auszuwählen, das das gesamte Teil scannt, auf „Play“ zu drücken und loszugehen.

Wenn Sie jemals versucht haben, Kameras für Qualitäts- und Inspektionsanwendungen zu kalibrieren, wissen Sie, wie langwierig das sein kann, von der richtigen Beleuchtung bis hin zur Sicherstellung, dass sich die Kamera(s) und Teile) in der richtigen Position befinden. Einige führende Cobot-basierte Bildverarbeitungssysteme haben diesen Prozess so weit vereinfacht, dass zur Kalibrierung des Bildverarbeitungssystems nur noch ein Bild erforderlich ist – eine erhebliche Zeitersparnis in geschäftigen Produktionsumgebungen.

Künstliche Intelligenz (KI) steigert die Benutzerfreundlichkeit, indem sie Cobots in die Lage versetzt, Aufgaben auszuführen, die aufgrund unterschiedlicher Produkttypen, Produktmerkmale und Lichtverhältnisse bisher nicht automatisierbar waren. KI ist wahrscheinlich vor allem dafür bekannt, dass sie erweiterte Bildgebung und Inspektion ermöglicht, aber sie ermöglicht auch eine fortschrittliche und flexible automatisierte Pfadplanung. Die KI-gestützte Pfadplanung automatisiert die Bewegungen Ihres Cobots, um knifflige Inspektionsaufgaben zu unterstützen, die mehrere Bilder erfordern – und das alles, ohne dass der Benutzer etwas über KI-Programmierung wissen muss.

Die Erkennung von Lecks in Kühlkreisläufen von Kühlschränken ist für jeden Roboter eine anspruchsvolle Aufgabe, da die Positionierung von Teilen sehr unterschiedlich ist und das Erscheinungsbild von Lötstellen und Rohren variiert. Durch die Kombination eines Cobots mit zwei Kameras und KI-Software konnte BSH, ein führender Hersteller von Kühlschrankkomponenten, ein Problem lösen, das mit herkömmlicher Automatisierung nicht zu bewältigen ist. Die KI-Software übernimmt die gesamte erforderliche Wegplanung, um sicherzustellen, dass sich der Cobot in die richtige Position bewegt, um die Aufgabe auszuführen.

Der Einsatz ermöglichte es BSH, zeitaufwändige manuelle Dichtheitsprüfungen zu eliminieren und alle Zykluszeit-, Genauigkeits- und Leistungs-KPIs zu erreichen, was zu verbesserten Qualitätsergebnissen und einer Steigerung der Produktivität führte.

Ganz gleich, ob Sie nach einer Möglichkeit suchen, die Ergonomie für Qualitätsfachkräfte zu verbessern, die Konsistenz bei QC-Aufgaben zu verbessern oder kostengünstige Möglichkeiten zur Integration der Automatisierung in Ihre Prozesse zu finden, Cobots können dazu beitragen, dass Ihre automatisierten QC-Prozesse einfacher zu implementieren und effizienter als je zuvor sind. Stellen Sie einfach sicher, dass Sie Ihre Sorgfaltspflicht erfüllen, um sicherzustellen, dass Sie den richtigen Cobot und das richtige Ökosystem zur Unterstützung Ihrer Anwendung auswählen.

Joe Campbell ist Senior Manager für Anwendungsentwicklung bei Universal Robots. Weitere Informationen finden Sie unter www.universal-robots.com.