Der Aufstieg der kollaborativen Roboter wird auf der Automate 2023 in Detroit gezeigt

LeArchitecto / iStock / Getty Images Plus

Greg Robinson, ein 30-jähriger NASA-Veteran, weiß ein oder zwei Dinge darüber, wie man in der modernen Welt ein Projekt zur Fertigstellung bringt.

Er wurde 2018 als Direktor in das James Webb Space Telescope-Programm aufgenommen, wo er ein Projekt leitete, an dem mehr als 20.000 Menschen und drei Weltraumagenturen beteiligt waren. Für Robinson war dies keine gewöhnliche Mission, da sich der Start des Teleskops viele Male verzögert hatte, bevor er das Projekt übernahm.

Unter seiner Führung gelang es Robinson, die vielen am Webb-Weltraumteleskopprogramm beteiligten Teams dazu zu bringen, Programmmeilensteine ​​zu erreichen, was letztendlich den Start des Teleskops der nächsten Generation am 25. Dezember 2021 vom Guyana Space Center in ermöglichte Südamerika.

Robinson erzählte diese Geschichte als Hauptredner am ersten Tag von Automate 2023 am 22. Mai in Detroit. Der Start eines Teleskops, das doppelt so groß wie das Hubble-Weltraumteleskop, aber halb so schwer ist, ist etwas, das jeder feiert, besonders danach Blick auf frühe Bilder von nahegelegenen Galaxien. Aber ohne die Weiterentwicklung neuer Technologien, sagte Robinson, hätte der Start nie stattgefunden.

Eine der wichtigsten Neuerungen war der Sonnenschutz, der maßgeblich dazu beitrug, das Teleskop extrem kalt zu halten und so die Durchführung der Infrarotastronomie zu ermöglichen. Robinson verglich es mit einem Sonnenschutzmittel mit einem Lichtschutzfaktor von 1,2 Millionen. „So gut ist dieser Sonnenschutz“, sagte er. Ein zusätzlicher Kryokühler, der speziell für diese Anwendung entwickelt wurde, trägt ebenfalls dazu bei, das Teleskop kühl zu halten.

Der Einsatz der Mikroverschlusstechnologie ermöglichte den Einsatz der Nahinfrarotspektroskopie und arbeitet mit einer solchen Geschwindigkeit, dass gleichzeitige Beobachtungen von Hunderten einzelner Objekte im Nahinfrarotspektrographen stattfinden und das resultierende Bild klar erfasst werden kann.

In diesem Fall waren die technologischen Entwicklungen für den Erfolg des Webb-Weltraumteleskops erforderlich. Ohne sie wäre die Weltraumforschung immer noch auf die Teleskoptechnologie aus den frühen 1990er Jahren angewiesen. Das Wissen über die Erdgeschichte würde stagnieren und in Frage gestellt werden, da der Mangel an neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen Raum für Vermutungen ließe.

Die Fertigung in Nordamerika befindet sich in einer ähnlichen Lage. Die Unfähigkeit, Arbeitskräfte zu finden, die sich für Arbeitsplätze im verarbeitenden Gewerbe interessieren, und der Wunsch, die Produktionskapazitäten zu erhöhen, um neue wirtschaftliche Chancen zu nutzen, haben dazu geführt, dass produzierende Unternehmen stark in Automatisierung und Robotik investieren. Das war auf der Automate-Messe deutlich zu erkennen.

Während seines Vortrags „Der Beginn einer neuen Ära: Die Demokratisierung der industriellen Automatisierung“, in dem er erörterte, wie sein Robotik-Integrationsunternehmen aufgrund seines Bestrebens, die Spezifikation von Robotersystemen zu vereinfachen und die Lieferzeit zu verkürzen, gewachsen ist, sagte Etienne Lacroix: Mitbegründer und CEO von Ventionvention.io, sagte, dass produzierende Unternehmen in den letzten Jahren einen Großteil dieses Wachstums vorangetrieben haben. Er schätzte, dass von den fast 300.000 produzierenden Unternehmen in Nordamerika 91 % 99 oder weniger Mitarbeiter hatten. Dadurch bleiben viele Anlagen mit manuellen Prozessen oder halbautomatischen Prozessen, die einen manuellen Bedienereingriff erfordern, als potenzielle Kandidaten für die Automatisierung übrig.

„Wir sehen, dass immer mehr Unternehmen fortschrittliche Fertigungsteams für eine oder mehrere Anlagen beschäftigen und mit der Implementierung industrieller Automatisierung beauftragt sind“, fügte Lacroix hinzu.

Die Automate 2023, die vom 22. bis 25. Mai in Detroit stattfand, war die größte Veranstaltung in der Geschichte der Messe. Sie zog mehr als 700 Aussteller an und belegte eine Ausstellungsfläche von 300.000 Quadratfuß. Das ist wesentlich mehr als zu der Zeit, als die Messe Mitte der 2010er Jahre parallel zur ProMat stattfand. Angesichts dieses erneuten Interesses an Automatisierungstechnologien gaben die Verantwortlichen der Messe bekannt, dass die Automate auf einen jährlichen Zeitplan umstellt und 2024 nach Chicago (6.–9. Mai) und 2025 dann zurück nach Detroit (12.–15. Mai) verlegt wird.

Das Aufkommen kollaborativer Roboter, die aufgrund ihrer Fähigkeit, mit Menschen zusammenzuarbeiten, ohne dass die Gefahr schwerer Verletzungen besteht, keiner aufwändigen Bewachung bedürfen, und Fortschritte in ihrer Programmierung haben sie für Metallbauer viel schmackhafter gemacht, was sonst vielleicht der Fall gewesen wäre Sie haben Angst vor dem Preis und den Programmierkenntnissen, die normalerweise mit herkömmlichen Industrierobotern verbunden sind. Darüber hinaus können diese Cobots problemlos an anderer Stelle für eine andere Funktion eingesetzt werden, wenn ein Auftrag endet oder ein Gerät verkauft wird. Metallbauer schätzen ihre Flexibilität.

Es ist daher nicht verwunderlich, dass Fertigungsanwendungen einen Großteil der Roboterimplementierungen in Nordamerika vorantreiben. In einer Präsentation, in der Vertreter von FANUC, 3M und Lincoln Electric über die Möglichkeiten sprachen, die mit der Automatisierung des Schweißnahtschleifens verbunden sind, teilte einer der Redner mit, wo das jährliche Wachstum bei Roboteranwendungen zu verzeichnen ist:

Automate, eine Messe, die sich an viele verschiedene Industriesektoren wie Lagerhaltung und Lebensmittelverarbeitung richtet, hatte einen beachtlichen Anteil ihrer 750 Aussteller, die fertigungsbezogene Technologien vorstellten. Hier sind einige Highlights.

Pro Spot Automation nannte sein Punktschweißgerät, das auf einer Cobot-Plattform von Universal Robots (UR) basiert, das erste seiner Art. Obwohl dies eine sehr logische Erweiterung der Technologie zu sein scheint, sagte Bob Hamilton, Chief Technology Officer des Unternehmens, dass typische Punktschweißgeräte immer zu schwer seien, als dass ein Cobot sie tragen und manövrieren könnte. Doch nach zweijähriger Entwicklungsarbeit hat Pro Spot die Geometrie der Innenteile neu konfiguriert und neues Material in das Design der Punktschweißeinheit integriert, um die Belastung zu verringern. Das Endergebnis wurde auf der Automate präsentiert.

Der neue i5 Smart Spot Welder ist in die UR-Cobot-Steuerung integriert, sodass sich der Bediener keine Gedanken über das Erlernen zweier separater Steuerungsschnittstellen machen muss. Hamilton sagte, dass das Gerät tatsächlich über eine „Auto-Schweiß“-Funktion verfügt, die das zu schweißende Material und die Materialdicke berücksichtigt und unabhängig von der Dicke oder dem Korrosionsschutz zwischen den Metallen die richtige Schweißleistung für die Aufgabe liefert.

Da Pro Spot seine Wurzeln in der Unfallreparaturbranche hat, bietet der i5 eine detaillierte Datenprotokollierung, die bei jeder Punktschweißung Informationen wie Materialstärke, Stromverbrauch und Schweißposition angibt. (Diese Informationen werden üblicherweise bei Unfallreparaturen benötigt, wo Werkstätten nachweisen müssen, dass sie Schritte unternommen haben, um die OEM-Anforderungen an die Unfallreparatur zu erfüllen, und Versicherungsunternehmen sicherstellen möchten, dass die Punktschweißungen korrekt ausgeführt wurden.) Hamilton sagte, dass sich diese Datenprotokollierungsfunktion als nützlich erweisen könnte für alle Geschäfte, die Nachverfolgungsaufgaben im Zusammenhang mit ISO- oder anderen Zertifizierungen haben.

Yaskawa präsentierte seine Cobot-zentrierte Arbeitszelle, die ursprünglich auf der FABTECH 2022 vorgestellt wurde. Die Zelle ist mit einem mobilen Flextur-Aufspanntisch, einem Yaskawa HC-Cobot, einem einziehbaren Lichtbogenvorhang, einer eingebauten Absaughaube und einer Schweißvorrichtung nach Wahl des Metallbauers ausgestattet Versorgung und ein 14-ga. Werkzeugtafel aus Metall.

„Das Ziel hierfür ist ein Fertigungsumfeld mit hohem Mix und geringen Stückzahlen. Wenn Sie ein Auftragsfertiger oder ein Lohnfertiger sind, ist so etwas bei einem Auftrag mit nur 50 Teilen sinnvoll“, sagte Josh Leath, leitender Produktmanager bei Yaskawa.

Laut Leath ist die Schweißzelle speziell für die Praxis in der Werkstatt konzipiert. Im Lieferumfang ist eine Taschenlampe der Marke Yaskawa enthalten, deren verstärktes Aluminiumrohr für Stabilität sorgt, falls es zu einem Unfall kommt. (Das Design dient auch dazu, den Brenner während des Betriebs zu kühlen.) Die Zelle verfügt außerdem über einen Brennertank, mit dem der Brenner nach dem Gebrauch automatisch gereinigt werden kann, wodurch diese Wartungsaufgabe von der To-Do-Liste des Zellenbetreibers entfällt.

Der Cobot kann auch mit dem Wandelbots TracePen verwendet werden, einem tragbaren Lehrgerät, das einen Benutzer beim Erstellen eines Schweißpfads unterstützt. Der Benutzer nimmt den „Stift“, zeichnet den beabsichtigten Schweißpfad nach, bearbeitet den Pfad in der Programmiersoftware und beginnt mit der Arbeit. Beamte von Wandelbots beschreiben es als „Computermaus“ für die Cobot-Programmierung.

Pro Spot Automation hat seine Punktschweißtechnologie so umgestaltet, dass sie am Ende eines Cobot-Arms angebracht werden kann. Das Unternehmen gibt an, dass dies das erste Punktschweißgerät ist, das für den Einsatz auf einer Cobot-Plattform, in diesem Fall einem UR-Roboter, entwickelt wurde.

Spartan Robotics hat die Kassow-Cobot-Plattform um MIG-Schweißfunktionen erweitert. Kassow, das 2022 Bosch Rexroth als Mehrheitseigentümer holte, stellt Cobots mit sieben Bewegungsachsen her. Durch die sieben Achsen kann der Cobot auf eine Weise positioniert werden, die andere Cobots mit nur sechs Bewegungsachsen nicht erreichen können. Beispielsweise kann der Roboterarm so platziert werden, dass er in enge Räume oder sogar um ein Hindernis im Weg greifen kann.

Pierre de Giorgio, Präsident und Chief Technology Officer von Spartan Robotics, sagte, dass die zusätzliche Achse es dem Schweißarm nicht nur ermöglicht, Orte zu erreichen, die andere Cobot-Arme nicht erreichen können, sondern sie hilft dem Cobot auch, Singularität zu vermeiden, den Zustand, den ein Roboter erreichen könnte zu weit am Rand seines Arbeitsbereichs, wodurch der Arm gezwungen wird, langsamer zu werden. Die siebte Achse trägt dazu bei, eine Situation zu vermeiden, in der das Cobot-Handgelenk in derselben Ebene wie seine Ellenbogengelenke liegt.

Ein Cobot-Arm, der während einer Bewegung langsamer wird, klingt laut de Giorgio nicht nach einer großen Sache – es sei denn, er schweißt. Da eine reibungslose und gleichmäßige Armbewegung erforderlich ist, um eine hochwertige Schweißnaht sicherzustellen, sei der Kassow-Cobot für das Drahtschweißen sehr sinnvoll, sagte de Giorgio.

Der Spartan 1 Welder verwendet eine Fronius-Schweißstromquelle. Das Unternehmen plant außerdem die Entwicklung einer Reihe von E-Learning-Modulen, um Unternehmen dabei zu helfen, das Cobot-Schweißsystem optimal zu nutzen und über neue Technologieentwicklungen im Zusammenhang mit der Plattform auf dem Laufenden zu bleiben.

John Spruce, Gründer und CEO von Kane Robotics, hat die GRIT-Robotik entwickelt, um Hersteller bei einem Prozess zu unterstützen, der immer schwieriger zu erfüllen ist: dem manuellen Schleifen. Spruce glaubt, dass kollaborative Roboter, die mit Schnellwechselwerkzeugen ausgestattet sind, diese menschliche Ressource eliminieren können, was für Hersteller mit hohem Mix und geringen Stückzahlen eine Herausforderung darstellt.

Spruce, der aus der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie der Verteidigungsindustrie kam, sagte, dass die Anpassung von Cobots für diese mühsamen Schleif-, Schleif- und Endbearbeitungsarbeiten sinnvoll sei, weil die Leute diese Arbeit wirklich nicht ganze Schichten lang erledigen wollen. „Es ist langweilig, schmutzig, gefährlich und kräftezehrend“, sagte er und betonte Letzteres, da der längere Umgang mit einem Elektrowerkzeug durchaus zu Verletzungen wie dem Karpaltunnelsyndrom führen kann, mit denen sich kein kleines oder mittleres Unternehmen befassen möchte.

Kane Robotics stellte seine GRIT XL-Zelle vor, an der ein UR-Cobot an einem Deckenbalken befestigt war und der Zugang zu beiden Seiten eines mobilen Tisches ermöglichte. Mit einem Polierwerkzeug bewaffnet, simulierte der Cobot das Polieren einer Autohaube.

Spruce sagte, eine der ersten Anwendungen für das Cobot-Finishing-System sei das Schleifen einer Raketenwand aus Verbundmaterial gewesen. Der Cobot war eine gute Wahl für diese Aufgabe, da die Außenfläche für die Anbringung anderer Komponenten „vorbereitet“ werden musste, das Verbundmaterial jedoch nicht wesentlich verändert werden konnte, ohne die Integrität des Raketenkörpers zu beeinträchtigen.

Das GRIT-System ist jedoch nicht auf Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt beschränkt. Laut Spruce nutzt ein Hersteller von Öl- und Gaskomponenten für Bohrstandorte die Zelle zum Entfernen von Schweißperlen.

„Was ist, wenn dieser Teil wegfällt? „Sie konfigurieren einfach den Cobot neu“, sagte Spruce. „Als Investition ist das Risiko gering.“

Der ArcWorld HC ist Yaskawas Antwort für Metallbaubetriebe, die eine schlüsselfertige, auf Cobots ausgerichtete Schweißzelle wünschen. Es sitzt auf einem modularen Flextur-Schweißtisch und kann dorthin bewegt werden, wo es in einer Werkstatt benötigt wird.

Automatisierte Materialbewegungen werden in großen Lagern und Produktionsumgebungen immer häufiger eingesetzt, in kleinen und mittleren Unternehmen ist dies jedoch nicht oft der Fall. Das könnte sich jedoch ändern.

Waybo, ein Entwickler und Hersteller von Roboterzellen, und KUKA Robotics führten am KUKA Robotics-Stand eine Maschine zur Maschinenbedienung vor. Ein KUKA LBR iisy Cobot wurde an einen mobilen Industrieroboter KUKA KMP 1500 angeschlossen, der zwischen einem Modell einer CNC-Fräse, einer Inspektionsstation und einem Graviergerät hin und her fuhr. Der Cobot schnappte sich die Teile von der CNC, füllte die CNC wieder auf und wiederholte die gleichen Aufgaben für die nachfolgenden Stopps.

Jean-Sébastien Neveu, Präsident von Waybo, sagte, die eigentliche Herausforderung bei der Entwicklung dieser Art von Multizellen-Roboterbegleitern bestehe darin, sich für eine gemeinsame „Palette“ zu entscheiden, die Vorrichtung, auf der das Werkstück sitzt. Da dies für alle Stationen in einer Zelle konsistent ist, mussten sich Softwareprogrammierer nicht um Hunderte spezieller Werkstückhaltesituationen kümmern. Der Cobot auf dem mobilen Industrieroboter kann über einen Endeffektor verfügen, um eine Vielzahl von Werkstücken zu laden und zu entladen.

RFID-Lesegeräte an den Endeffektor-Werkzeugen scannen einen Chip in den Paletten, der die Palette einem Auftrag zuordnet. Durch diesen Informationsaustausch weiß der Cobot, wie er sich dem Teil nähern muss.

Neveu fügte hinzu, dass dieser Zellentyp so konzipiert ist, dass er leicht eingerichtet werden kann, falls eine aktuelle Zelle nicht mehr benötigt wird. Es kann mit einer beliebigen Anzahl verschiedener CNCs verwendet werden und für andere Funktionen als das Be- und Entladen verwendet werden. Der Cobot kann beispielsweise zum Markieren, Prüfen und Waschen eingesetzt werden.

„Alles ist skalierbar“, sagte er.