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Berufsgenossenschaft: Wo sich Cobots eignen und wo nicht

Interview: Dr. Matthias Umbreit, Robotikexperte der Berufsgenossenschaft BGHM
Berufsgenossenschaft: „Cobots haben die Versuchsabteilungen verlassen“

Wie der Stand beim Cobot-Einsatz in den Betrieben ist, was man aus den Pilotprojekten der kollaborativen Robotik gelernt hat, wo sich Cobots eignen und wo nicht, verrät Dr. Matthias Umbreit, Experte für kollaborierende Roboter bei der Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGHM).

Interview: Armin Barnitzke

Herr Dr. Umbreit: Sie verfolgen den Einsatz von Cobots schon seit einigen Jahren. Haben sich die Themen und Ansprüche geändert?

Umbreit: Zunächst möchte ich voranstellen: Den sogenannten Cobot gibt es nach den Normen EN ISO 10218–1 und –2 sowie ISO TS 15066 nicht. Umgangssprachlich hat sich der Begriff jedoch für kollaborierende Roboter eingebürgert, die die Funktion der Leistungs- und Kraftbegrenzung haben und auch Leichtbauroboter genannt werden. Ich werde den Begriff Cobot daher im Folgenden auch in diesem Sinne verwenden. Nun aber zu Ihrer Frage: Es ist zu beobachten, dass die Phase des Lernens, des Ausprobierens in den Betrieben langsam vorübergeht.

Das bedeutet?

Umbreit: Die Cobots haben die Versuchsabteilungen verlassen: Mehr und mehr sind in der Produktion zu finden, einige vielleicht sogar in ganz anderen Anwendungen, als ursprünglich geplant. Es gibt aber auch Betriebe, die nach einer Testphase für sich festgestellt haben, dass diese Technologie für ihre Belange aktuell ungeeignet ist. Auch das ist meines Erachtens in Ordnung und muss von allen Seiten akzeptiert werden.

Was sind die „Lessons Learned“ aus den MRK-Projekten, die Sie begleitet haben?

Umbreit: Da fallen mir tatsächlich einige Beispiele ein: Als der Einsatz von Cobots noch relativ am Anfang stand, wurde oft versucht, aus der Automationspraxis bekannte Lösungen auf Cobots zu kopieren. Ein typisches Beispiel ist der vollständige Ersatz oder das „Auflösen“ eines rein manuellen Arbeitsplatzes durch einen Cobot, etwa aus Kostengründen. Versprach doch die neue Technologie zudem, dass man sogar auf einen sperrigen Schutzzaun verzichten konnte. Heute müssen wir sagen, dass diese Herangehensweise meistens nicht funktioniert hat.

Warum?

Umbreit: Nun, die Geschwindigkeit, die Flexibilität und das Reagieren auf Ereignisse sind nach wie vor Fähigkeiten des Menschen, welche mit Maschinen zum Beispiel bei Montage- oder Kommissionieraufgaben nur mit Mühe erreicht werden können. Wenn dabei die Automationsanlage zudem an Einschränkungen gebunden ist, wie das zum Beispiel bei einem Cobot bezüglich Kraft, Druck oder Geschwindigkeit der Fall ist, sind dieser Vorgehensweise oft Grenzen gesetzt.

Was ist das Fazit dieser Lernprozesse?

Umbreit: Man hat gelernt, sehr gut zu unterscheiden, wo sich ein Cobot eignet und wo man besser mit einer klassischen Industrieroboteranlage bedient ist. Dabei hat sich gezeigt: Die klassische Industrierobotik wird ihren Platz behalten und weiter ausbauen. Daneben wird sich die kollaborierende Robotik, also die Welt der Cobots, – auf einem zahlenmäßig deutlich geringeren Niveau – neue Anwendungsgebiete erschließen und ebenfalls wachsen.

Welche Anwendungen sind aus Ihrer Sicht gut für den Cobot-Einsatz geeignet?

Umbreit: Nach unserer Erfahrung eignen sich pauschal Anwendungen, die ohne große Kraft- beziehungsweise Gewichtsübertragung vom Roboter auf die Umgebung und umgekehrt auskommen. Das sind zum Beispiel das Auftragen von Kleberaupen, optische Inspektionsaufgaben in der Qualitätskontrolle, die Handhabung und Montage leichter Bauteile oder Schraubapplikationen.

Und welche Anwendungen eignen sich gar nicht?

Umbreit: Überhaupt nicht geeignet ist die Verwendung nadel- oder klingenartiger Werkzeuge, Vorrichtungen oder Bauteile, weil die nach ISO TS 15066 gelisteten biomechanischen Grenzwerte für solche Anwendungen ungeeignet sind. Das liegt ganz einfach daran, dass die im Kontaktbereich wirksamen Flächen bei derartigen Formen extrem klein werden, woraus wiederum nicht mehr beherrschbare Druckwerte resultieren. Das gilt zum Beispiel auch für Scherkanten. Diese entstehen oft, wenn eine sogenannte Indexierung zwischen Roboterwerkzeug und Umgebung gewünscht wird. In solchen Fällen müssen andere konstruktive Methoden zur Anwendung kommen.

Haben Cobots denn auch Vorteile für die Beschäftigten in den Betrieben?

Umbreit: Ja. Erfreulicherweise erkennen mehr und mehr Betriebe, dass diese Technologie nicht nur Kostenvorteile, sondern auch Verbesserungen für den Gesundheitsschutz mit sich bringen kann. Der Einsatz von Cobots mit dem Ziel, die Arbeitsergonomie zu verbessern, wird immer bekannter. Ein Beispiel dafür ist, wenn die Beschäftigten nicht mehr in vorgebeugter Arbeitshaltung Bauteile in eine Vorrichtung einlegen müssen, wie es vor dem Cobot-Einsatz der Fall war. Wenn Cobots auch nur einzelne unergonomische Arbeitsschritte aus dem sonst manuellen Arbeitsplatz herauslösen, dann ist das ein Gewinn für den Betrieb und für die Gesundheit der Beschäftigten.

Berufsgenossenschaft Holz und Metall

www.bghm.de


Drei Denkfehler bei Cobot-Projekten:

1. Der kollaborierende Roboter ist sicher: „Das ist ein hartnäckiges Gerücht, das sich noch immer hält. Fakt ist: Es gibt keinen sicheren Roboter, denn er zählt nach EG-Maschinenrichtlinie zu den sogenannten unvollständigen Maschinen und muss ja erst einmal integriert werden. Zunächst muss er für die Kollaboration geeignet sein, also bestimmte Eigenschaften mitbringen. Dies sind zum Beispiel Sicherheitsfunktionen wie Kraft-, Geschwindigkeits- und Raumbegrenzung. Erst die Parametrierung dieser Funktionen am Cobot anhand der in der Risikobeurteilung festgestellten Randbedingungen macht ihn zusammen mit allen Vorrichtungen, Werkzeugen und so weiter zu einem sicheren Robotersystem und damit nach der EG-Maschinenrichtlinie zu einer sicheren Maschine .“

2. Cobots können Naturgesetzte außer Kraft setzen: „Die Nachfrage nach immer größeren Traglasten und Geschwindigkeiten ist verständlich. Bei Cobots sind dem aber Grenzen gesetzt. Die Formel der kinetischen Energie E=m/2*v² gilt auch für Cobots. Jede Erhöhung der Traglast erhöht die Schwungmassen, und die müssen bei einem Kontakt mit dem Menschen innerhalb der biomechanischen Grenzen zum Stillstand gebracht werden. Die Geschwindigkeit schlägt sogar im Quadrat zu Buche. Wie man heute in den Betrieben sieht, werden in den meisten Anwendungen Cobots mit Traglasten bis circa 10 Kilogramm verwendet. Traglasten darüber sind Ausnahmen und führen nach meiner Erfahrung oft zu für alle Beteiligten unbefriedigenden Ergebnissen.“

3. Wenn kein Schutzzaun, dann auch kein CE: „Diese Illusion geht ein wenig mit Stolperstein Nummer 1 einher. Der Irrglaube: Wenn der Roboter ja schon so sicher ist, dass er keinen Schutzzaun braucht, warum sollte man sich dann noch Gedanken über die Sicherheit der Applikation machen? Hierzu sei noch einmal klar gesagt: Ein kollaborierendes Robotersystem ist eine Maschine wie jede andere. Vorgeschrieben sind für das Inverkehrbringen zum Beispiel eine EG-Konformitätserklärung, eine Risikobeurteilung, eine Betriebsanleitung und ein CE-Zeichen. Ein auf einem Roboter bereits angebrachtes CE-Zeichen gilt meist nur für andere Richtlinien. Für die Applikation, das heißt für das Robotersystem als Ganzes, ist es nicht ausreichend.“


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