Die zunehmende Individualisierung von Produkten führt zu immer kleineren Losgrößen in der Fertigung. Produktionsanlagen müssen folglich immer flexibler werden. Hier schlägt die Stunde der Roboter, da sie nicht an starre Bewegungsabläufe gebunden sind. Ihr Anteil in der industriellen Fertigung, beispielsweise in der Verpackungsbranche, wächst massiv. Unabhängig davon, welche Kinematik dabei zum Einsatz kommt: Es geht immer darum, eine Bewegung in einem mehrdimensionalen Raum zu erzeugen. Dieses kann entweder in Form linearer Zusammenhänge eines Portalsystems erfolgen oder auch nichtlinear wie in einem Delta-Roboter. Es ist die jeweilige Applikation, die darüber entscheidet, welcher Weg der richtige ist. Von der Verpackung bis zum Materialhandling: Aufgrund der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Robotern in der Fertigung brauchen Maschinenbauer dabei Technik, die sich flexibel und möglichst einfach für die jeweilige Aufgaben anpassen lässt.
Robotikkern in sechs Feinheitsgraden
Lenze bietet Funktionsmodule zum Beispiel für Pick&Place-Applikationen sowie die entsprechende Koordinatentransformation für unterschiedliche Kinematiken. Das neue Modul integriert einen neuartigen, leistungsfähigen Robotikkern mit sechs Freiheitsgraden. Er stellt hohe Flexibilität bei der Bahnplanung durch PLCopen Part 4 sicher und macht es zugleich möglich, Pick&Place-Bewegungen nur durch Parametrierung einfach und ohne Robotikkenntnisse auszuführen. In den neuen Modulen hat Lenze Robotik und Motion vereint; proprietäre Systeme und aufwendige Schnittstellenprogrammierung entfallen. Lenze teilt im neuen Modul der Application Software Toolbox FAST die Robotik in Kinematik und Bahnplanung auf. Die geometrische Berechnung des Roboters, das kinematische Modell, wurde mit einem universellen Verfahren zur Koordinatentransformation in Zusammenarbeit mit Universitäten im Kern integriert. Dadurch sind kundenspezifische Kinematiken schnell und effizient ohne Vorkenntnisse der Robotik abzubilden. Die Bahn kann also unabhängig von der Kinematik geplant werden. Erst die Zuordnung des Kinematikmodells zu den bewegungserzeugenden Bausteinen weist dem Roboter die Bewegung zu. Das hat einen großen Vorteil, denn sollte sich die Kinematik einmal ändern, kann das komplette Programm bestehen bleiben. Man muss lediglich parametrieren, nicht umprogrammieren.
Einfache Implementierung
Mit dem neuen FAST-Modul wird die Implementierung denkbar einfach: Es verpackt die Robotik zu einer leicht zu parametrierenden Antriebslösung mit vollwertigem Robotikkern im Inneren, die genauso einfach projektierbar ist wie eine einzelne Positionierachse. Es ist so einfach anzuwenden, dass damit SPS-gesteuerte Portale mit nacheinander ablaufenden Bewegungsbefehlen sehr gut ersetzt werden können. Durch die verwendeten offenen Standards PLCopen Motion Control und Coordinated Motion sowie der IEC61131-Programmierumgebung lassen sich mit FAST weitere Antriebsaufgaben perfekt integrieren. So können zum Beispiel die vor- und nachgelagerten Förderantriebe mit demselben Controller und Antriebsreglern realisiert werden. Selbst anspruchsvolle mehrachskoordinierte Antriebsverbunde lassen sich durch die komplette und intensiv getestete Softwarelösung ohne spezielles Wissen über die Programmierung von Robotern schnell und sicher nutzen. Weil sich der Maschinenbauer nicht mehr auf die Bewegungssteuerung konzentrieren muss, gewinnt er wertvolle Zeit für das Wesentliche, nämlich das Engineering der eigentlichen Maschinenfunktionen und die Optimierung der Prozesse – was in Summe seine Wettbewerbsfähigkeit steigert.
Erweiterte Funktionen
Der Robotikkern unterstützt die klassischen Bewegungsbefehle: linear, zirkular, Spline und Point-to-point. Diese Bewegungsbefehle nach PLCopen Part4 stehen in einer IEC61131-Programmierumgebung zur Verfügung. Mit den PLCopen-Funktionen Buffer-Mode und Blending werden Funktionen wie Look-Ahead und Verschleifen der Bewegung realisiert. Um den spezifischen Anforderungen der Robotik gerecht zu werden, hat Lenze den PLCopen-Befehlssatz um einige spezifische Funktionen erweitert. Lenze bietet integrierte Kinematikmodelle für Delta2-, Delta3-, Knickarm-, Scara- sowie verschiedene Arten von Portalrobotern an. Zusätzlich zu den bis zu sechs Hauptachsen können Hilfsachsen angesteuert werden, wodurch insbesondere geschwindigkeitsabhängige Prozesse, wie Klebstoffauftragung oder Schweißkopfführung, einfach umgesetzt sowie jegliche Arten von Werkzeugen am TCP (ToolCenterPoint) betrieben werden können. Auch eine Synchronisation des Roboters auf ein Förderband, beispielsweise zum Greifen von bewegten Objekten, ist möglich. Zusammengefasst ausgedrückt, sind damit alle notwendigen Elemente zur Lösung der Aufgabe im Funktionsmodul und im Kinematikmodell enthalten. Es geht also nur noch darum, wie ein Bewegungsauftrag auszusehen hat und nicht, wie ein Roboter zu programmieren ist. Weiterer Pluspunkt: Soll eine andere Kinematik eingesetzt werden, ist neben der mechanischen Integration nur der Austausch des entsprechenden Kinematikmodells mit Einstellung der notwendigen mechanischen Parameter notwendig.
