Direkte Antwort: Bei der Maschinenbedienung mit einem gemeinsam genutzten Roboter ist die Armgeschwindigkeit selten der limitierende Faktor. Da der Arm fixiert ist, entscheiden Maschinenabstand, Ausrichtung und Ladeöffnungshöhe darüber, ob jede Station überhaupt erreichbar ist. Anschließend geben die Maschinen das Tempo vor, denn selbst ein schnellerer Arm wartet auf den Abschluss eines Schnitts, und der Schutzzaun regelt, wie die Bediener die Teile erreichen können.
Für wen ist das: Dieser Leitfaden richtet sich an Produktionsingenieure und Werksleiter, die den Einsatz eines Roboters für zwei oder mehr Maschinen in Betracht ziehen, wobei der wirtschaftliche Vorteil darin besteht, einen einzigen Roboterarm für mehrere bestehende Maschinen zu nutzen.
Umfang: Es behandelt, wie Maschinenlayout, Warteverhalten und abgesperrter Zugang die Wirtschaftlichkeit eines gemeinsam genutzten Greifarms beeinflussen und welche Beweismittel in den jeweiligen Beurteilungen noch ausstehen. Details zur Greiferkonstruktion, die elektrische Nachrüstung von Maschinen oder der Schneidprozess im Inneren der Maschinen werden nicht behandelt.
Warum die Robotergeschwindigkeit selten die Einschränkung ist
Die gemeinsame Nutzung eines Roboters durch mehrere Maschinen ist ein attraktiver Anwendungsfall, und die Rechnung ist einleuchtend: Ein Roboterarm verteilt sich auf zwei oder drei Maschinen anstatt auf nur eine. Genau hier setzt die Untersuchung meist an, und es ist in der Regel der falsche Ansatzpunkt, um die Idee zu testen.
Im Referenzvideo bewegt sich der Arm innerhalb eines Schutzzauns zwischen zwei Maschinenpositionen hin und her und nimmt an jeder Position ein Teil auf und platziert es dort. Was die Sequenz am deutlichsten zeigt, ist nicht die Bewegung, sondern die Pause: Während eines Großteils des Zyklus wartet der Arm, da die Maschinen arbeiten und er nichts zu tun hat.
Das ist der Normalzustand bei der Maschinenbedienung und verändert die Fragestellung. Die relevanten Fragen sind nun, ob der Bedienarm jede Station erreichen kann, wer bei sich überschneidenden Anfragen auf wen wartet und wie die Menschen die Maschinen erreichen können, sobald diese von einem Zaun umgeben sind.
Gemäß ISO-10218 2: 2025Die Bewertung bezieht sich auf die Roboteranwendung und nicht auf den Roboter allein, was dem kommerziellen Scheitern dieser Zellen entspricht. Sie scheitern selten, weil der Roboterarm zu langsam war. Vielmehr scheitern sie, weil eine Maschine nicht erreicht werden konnte, zwei Maschinen gleichzeitig fertig waren oder eine Routineaufgabe zu einem Eingriff in einen umzäunten Bereich wurde.
Reichweite kommt vor Zykluszeit.
Ein feststehender Greiferarm hat ein festes Arbeitsvolumen, und jede Maschine, die er bedient, muss ihre Ladeöffnung innerhalb dieses Volumens so positionieren, dass der Greifer sie auch tatsächlich nutzen kann. Abstand, Ausrichtung, Türschwenkradius und Öffnungshöhe werden gleichermaßen geprüft, ebenso wie alle anderen Hindernisse: Späneförderer, Kühlmittelbehälter, Schaltschränke und Palettenpositionen.
Deshalb kann die Maschinenaufstellung für die Maschinenbedienung nicht im Voraus festgelegt und anschließend übergeben werden. In einer bestehenden Werkstatt sind die Maschinen in der Regel bereits aufgestellt, und das ehrliche Ergebnis der Reichweitenprüfung ist manchmal, dass eine von ihnen versetzt werden muss oder dass das Konzept des gemeinsamen Greifarms nur bei zwei der drei betrachteten Maschinen funktioniert.
In der Praxis lässt sich das Problem meist innerhalb eines Nachmittags durch eine Reichweitenprüfung anhand einer Layoutzeichnung mit dem tatsächlichen Greiferbereich lösen. Dieser Schritt ist unumkehrbar. Ist eine Station nicht erreichbar, ändert auch kein weiterer Greifarm auf der Auswahlliste oder eine umfangreiche Programmierung etwas daran.
Die Maschinen gaben das Tempo vor.
Sobald die Reichweite erreicht ist, bestimmt das Wartezeitverhalten den Wert der Zelle. Ist die Maschinenbearbeitung im Verhältnis zum Be- und Entladen lang, steht der Roboterarm den Großteil des Zyklus leer, und ein schnellerer Arm bringt keinen Vorteil. Ist die Bearbeitung hingegen kurz, wird der Roboterarm zum Engpass, und die Argumente für eine gemeinsame Nutzung werden schwächer.
Der heikle Mittelfall bei der Maschinenbedienung betrifft Maschinen mit ähnlichen Bearbeitungszeiten, da ihre Anfragen gleichzeitig eintreffen. In diesem Fall benötigt die Zelle eine Warteschlangenregel und einen Zwischenraum für Teile, die noch keinen Ablageort haben. Dies ist eher eine Frage der Pufferung und Sequenzierung als der Robotertechnik und wird mit einer Tabelle der Bearbeitungszeiten sowie der Lade- und Entladezeiten anstatt mit einem Datenblatt beantwortet.
Gemäß ISO-13849 1: 2023Sicherheitsrelevante Teile eines Steuerungssystems werden auf ein Leistungsniveau ausgelegt, das sich aus der Risikobewertung ergibt. Daher gehört die Verriegelungsschaltung zwischen dem Arm und den einzelnen Maschinen in diese Diskussion und nicht erst in die Inbetriebnahme. Das Erstellen dieser Tabelle ist der schnellste Weg, einen Vorschlag für einen gemeinsam genutzten Arm zu testen. Sie zeigt in der Regel entweder, dass die Maschinen ausreichend komplementär sind, um einen Arm problemlos gemeinsam zu nutzen, oder dass sie so häufig kollidieren, dass die Zelle Puffer benötigt. Dies verändert die Kosten und die ursprünglich angenommene Stellfläche.
Entscheidungstabelle: Was ein Layout mit gemeinsam genutzten Armen rechtfertigt
Die Tabelle zeigt auf, was ein Layout und eine Reihe von Bearbeitungszeiten allein rechtfertigen können, im Vergleich zu den Nachweisen, die ein Lieferant noch erbringen muss.
| Nachweise aus dem Antrag | Die Auswahl rechtfertigt sie | Beweise, die Sie noch schulden |
|---|---|---|
| Lange Maschinenlaufzeiten, kurze Be- und Entladezeiten, stabiler Teilemix | Ein gemeinsamer Arm, der der Gruppe dient, wobei die Größe eher auf Reichweite als auf Geschwindigkeit ausgelegt ist. | Reichweitenprüfung an jedem Ladeanschluss mit dem echten Greifer und Kollisionsprüfung bei geöffneten Türen |
| Ähnliche Bearbeitungszeiten auf allen Maschinen, häufige gleichzeitige Anfragen | Ein gemeinsamer Arm plus Pufferpositionen und eine explizite Warteschlangenregel | Eine Zeittabelle, die Bearbeitungszeit, Beladung, Entladung und zulässige Wartezeiten pro Maschine umfasst. |
| Eine Maschine außerhalb des Arbeitsbereichs jeder akzeptablen Armposition | Entweder den betreffenden Rechner an einen anderen Ort verlegen oder ihn aus der gemeinsamen Gruppe ausschließen. | Layoutstudie mit Angabe der Umzugskosten und Neuberechnung des reduzierten Falls |
| Häufige manuelle Eingriffe an den Maschinen während jeder Schicht | Zugangsplanung vor Auswahl der Armierung, da ein umzäunter Eingang die Arbeitsabläufe verändert | Ein Eintrittsverfahren mit Stopp- und Neustartbedingungen sowie einer Zählung der Eintritte pro Schicht |
Sobald der Zaun steht, ändert sich der Zugang.
In den Aufnahmen ist ein Schutzzaun um den Ausleger und die dazugehörigen Maschinen zu sehen. Diese Abgrenzung ist notwendig und verändert den Arbeitsalltag auf eine Weise, die im Geschäftsalltag selten vorkommt. Vor dem Zaun waren das Laden von Stangenmaterial, das Wechseln von Einsätzen, das Entfernen von Spänen und das Prüfen von Maßen alltägliche Arbeitsschritte; danach muss jeder dieser Schritte eine Tür und einen Anschlag passieren.
Gemäß ISO 12100:2010Risikominimierung beginnt bereits in der Planungsphase und nicht erst bei der Installation der Schutzeinrichtungen. Die Zugänglichkeit ist genau die Art von Frage, die durch die Einrahmung geklärt werden soll. Die Entscheidung, welche Arbeiten außerhalb des umzäunten Bereichs stattfinden, welche den Zugang erfordern und wie lange eine Maschine für jeden Zugang stillsteht, gehört in die Planungsphase und nicht erst nach der Installation.
Bei der Auswahl ist es wichtig, diesbezüglich konkret zu sein, da die Antworten von Betrieb zu Betrieb stark variieren. Eine Zelle, die zweimal pro Woche betreten wird, und eine, die mehrmals pro Schicht betreten wird, sehen auf einem Layoutplan identisch aus, verhalten sich aber völlig unterschiedlich. Dieser Unterschied entscheidet in der Regel darüber, ob die Bediener mit der Zelle oder um sie herum arbeiten.
Was das Filmmaterial beweist und was es nicht beweist.
Die Referenzaufnahmen belegen einen sichtbaren Prozess. Ein sechsachsiger Arm arbeitet innerhalb einer Schutzvorrichtung zwischen zwei Maschinenpositionen und transportiert Teile mithilfe eines Greifers. Im Gehäuse befinden sich ein Teilegestell und ein Schaltschrank. Dies sind sichtbare Details des Betriebs.
Es sagt nichts über Zykluszeit, Auslastung, Durchsatz oder die Rentabilität des gemeinsam genutzten Arms aus. Diese Werte hängen von den Bearbeitungszeiten und der Teilezusammensetzung Ihrer eigenen Maschinen ab, und keine Videoanalyse liefert diese Informationen. EVST legt diese Grenze explizit fest, damit Angebote anhand derselben Daten und nicht anhand von Eindrücken verglichen werden.
Durch diese Trennung wird auch der verbleibende Arbeitsaufwand sichtbar. Nach der Aufnahme des Filmmaterials bleiben eine Reichweitenprüfung, ein Zeitplan und ein Zugangsplan übrig. Diese drei Dokumente sollte ein ernsthafter Vorschlag für einen gemeinsam genutzten Arm enthalten, bevor Abnahmekriterien vereinbart werden.
Was in die Anfrage gehört
Geben Sie die Maschinen an: Typ, Position und Höhe der Ladeöffnung, Türverhalten und ob jede Maschine die für einen gemeinsamen Arm benötigten Signale liefern kann. Ergänzen Sie die Bearbeitungszeiten, Be- und Entladezeiten pro Maschine sowie die Teilezusammensetzung, die von den Maschinen verarbeitet wird. An diesem Punkt wird auch der Gesamtautomatisierungsansatz relevant, da ein gemeinsamer Arm neben anderen Optionen wie beispielsweise … Überblick über die Bedienung von Robotermaschinen Gehäuse, spezielle Lader oder automatische Schweißsystemlösungen auf der Fertigungsseite.
Geben Sie anschließend an, was der Lieferant noch nachweisen muss: eine Reichweitenprüfung an jedem Ladeanschluss mit dem realen Greifer, eine Zeitstudie für simultane Anfragen sowie einen Zugangsplan mit Eintrittshäufigkeit und Stoppbedingungen. Fügen Sie den Grundriss mit eingezeichneten Hindernissen hinzu, da ein gemeinsam genutzter Greifarm mit Späneförderern, Kühlmitteltanks und Palettenstellplätzen um Platz konkurriert. Vermerken Sie außerdem, ob ein kollaborativer Roboterbereich als Alternative zu einer umzäunten Zelle in Betracht gezogen wird, da dies die Zugänglichkeitsberechnung grundlegend verändert.
Häufig gestellte Fragen
Wie viele Maschinen kann ein Roboter bedienen?
Es gibt keine allgemeingültige Zahl. Es hängt davon ab, ob sich alle Ladeanschlüsse innerhalb eines Arbeitsvolumens befinden und wie oft die Maschinen den Arm gleichzeitig anfordern. Zwei Maschinen mit langen, sich ergänzenden Bearbeitungszeiten können sich einen Arm problemlos teilen; drei mit ähnlichen kurzen Zyklen oft nicht.
Verbessert ein schnellerer Roboter den Zyklus?
Normalerweise nicht. Wenn die Maschinenbearbeitung im Verhältnis zum Be- und Entladen lange dauert, wartet der Roboterarm ohnehin schon, und ein schnellerer Arm wartet einfach länger. Geschwindigkeit spielt erst dann eine Rolle, wenn der Roboterarm zum Flaschenhals wird, was das Argument für eine gemeinsame Nutzung schwächt.
Was ändert sich, sobald wir die Zelle einzäunen?
Routinearbeiten werden zu abgeschlossenen Arbeitsbereichen. Materialbeladung, Werkzeugwechsel, Späneentsorgung und Maßkontrolle – all das passiert durch eine Tür, und jeder Durchgang stoppt den Greifarm und oft auch die Maschinen. Durch das Zählen dieser Durchgänge pro Schicht während der Kommissionierung wird eine Arbeitszelle vermieden, um die herum die Mitarbeiter arbeiten.
Zeigt das Videomaterial, welche Auslastung wir erzielen würden?
Nein. Das Video zeigt einen Maschinenarm, der Teile zwischen zwei Positionen innerhalb eines Anschlags transportiert. Auslastung und Amortisation hängen von Ihren individuellen Bearbeitungszeiten und dem Teilemix ab und müssen daher anhand dieser Daten berechnet werden, anstatt sie aus einem Video abzulesen.
Projektbeiträge für eine Antragsprüfung
Senden Sie die folgenden Informationen, damit der Fall der gemeinsamen Armnutzung überprüft statt geschätzt werden kann:
- Maschinenliste mit Ladeöffnungsposition, Höhe und Türverhalten
- Bearbeitungszeiten, Be- und Entladezeiten pro Maschine und Teilemix über alle Maschinen hinweg
- der Grundriss mit eingezeichneten Hindernissen, Schränken und Palettenpositionen
- die Schnittstellensignale, die jede Maschine liefern kann und welche nachgerüstet werden müssen
- Wie oft müssen die Mitarbeiter während einer Schicht die Maschinen erreichen und wozu?
Wenn Sie einen Roboter für mehrere Maschinen in Betracht ziehen, senden Sie bitte die Maschinenliste mit der Geometrie der Ladeanschlüsse, den Bearbeitungs- und Handhabungszeiten, dem Grundriss mit Hindernissen, den verfügbaren Schnittstellensignalen und der Häufigkeit, mit der die Bediener die Maschinen erreichen müssen. Der Vorschlag kann dann hinsichtlich Reichweite, Wartezeit und Zugang anstatt der Armgeschwindigkeit getestet werden. Weiterführende Informationen: Lösungen für automatische Schweißsysteme, Sortiment an kollaborativen Robotern.