Einsatz in Handlingsystemen
Die Technologie kommt z.B. schon bei einem der weltweit führenden Unternehmen im Bereich der Entwicklung, Herstellung und Verkauf von Verpackungs- und Handlingsystemen zum Einsatz. Eine Roboterzelle, die völlig separat mit Steuerungs-Hard- und Software ausgestattet war, wird hier von einer ControlLogix-SPS von Rockwell Automation gesteuert. Sie übernimmt Prozess- und Achsfunktionalitäten und ermöglicht die Programmierung der Robotik-Funktionen mit einem Tool. Der Programmier- und Schulungsaufwand des Unternehmens wurde dadurch gesenkt.
Ansteuerungsaufgaben
Wieso setzen Unternehmen eigentlich eine SPS und zusätzlich eine Robotersteuerung ein? Der Grund liegt darin, dass herkömmliche SPSen die mathematischen Umrechnungen der unterschiedlichen Koordinatensysteme nicht beherrschen. Aus der Sicht des Steuerungsfachmanns gibt es bei ControlLogix-Steuerungen eigentlich keinen vernünftigen Grund, wieso man die Ansteuerung von Robotern anders betrachten sollte als die Ansteuerung herkömmlicher Antriebskomponenten. Bewegungsprofile werden üblicherweise in kartesischen Koordinaten vorgegeben. Man definiert dafür Zielpunkte im Raum, die sich aus koordinierten Bewegungen einzelner Achsen (x, y und z) ergeben. Allerdings sind bei den wenigsten Robotern die Antriebe in x-, y- und z-Richtung angebracht. Soll die Programmierung in kartesischen Koordinaten erfolgen – was dem Kunden die Arbeit erleichtert – macht das deshalb eine Transformation der Koordinatensysteme erforderlich.
Roboterachsen errechnen
Die Roboterkinematik besteht dabei aus einer Vorwärts- und einer Rückwärtstransformation. Rückwärtstransformation heißt, dass aus den kartesischen Koordinaten (x, y, z) die zugehörigen Winkel für die reellen Roboterachsen errechnet werden. Mittels Vorwärtstransformation werden wiederum die aktuellen Jointpositionen in kartesische Koordinaten umgerechnet. Anwender bei Maschinenherstellern, Systemintegratoren und Endkunden können damit ihre Roboter in einfachen kartesischen Koordinaten programmieren, während der Logix-Prozessor die mathematische Transformation der Koordinatensysteme erledigt. Kinematics-fähige Logix-Prozessoren unterstützen derzeit \’articulated dependent\‘, \’articulated independent\‘ sowie Scara-Geometrien mit maximal drei Achsen. In Kürze kommen noch Delta-Geometrien dazu. Die Eingabe der Robotergeometrien erfolgt über vorgefertigte, bedienungsfreundliche Eingabefenster (Bild 4). Sie zeigen anhand von grafischen Beispielen die unterstützten Robotertypen. Daraus resultierend errechnet das System zu jeder geforderten realen Position die zugehörige Antriebsposition. Die mathematische Umrechnung beider Geometrien ineinander und insbesondere das zugehörige mathematische Know-how entfallen für den Anwender. Er kann sich nun ausschließlich um seine Applikation kümmern. Die Programmierung der Bewegungsabläufe ist IEC61131-3 konform. Durch die symbolische Programmierung können einmal erstellte Programme für weitere Projekte wieder verwendet werden. Mit Kinematics übernimmt die SPS Aufgaben der Robotersteuerung – und dazu ist sie ohne weiteres in der Lage – und vereinfacht das Systemdesign. Eine einzige Programmierumgebung und ein reduzierter Hardware-Einsatz sind konkrete Vorteile, die sich in einen reduzierten Zeit- und Kostenaufwand umrechnen lassen. Das ist im Hinblick auf die vorrangigen Zielapplikationen Verpackungs- und Handlingmaschinen, Sortierer, Pick&Place-Anwendungen, Palettierer sowie Montage- und Bestückungsmaschinen interessant. Denn hier sind die Faktoren Zeit und Kosten ganz entscheidend für den Erfolg im Wettbewerb.
