Durch die Verschmelzung von Robotik und Maschinensteuerung können Hersteller dem Trend zur individualisierten Massenproduktion folgen. „Denn klassische Produktionsmaschinen sind spezifisch auf ein Produkt ausgerichtet und müssen bei einer Änderung angepasst oder gar neu konstruiert werden. Ein Roboter dagegen passt gegebenenfalls seine Bahnplanung an die neuen Gegebenheiten an und schon kann die Maschine weiterproduzieren“, betont Sebastian Brandstetter, Produktmanager Machine-Centric Robotics bei B&R.
Die Vorteile der Integration eines Roboters in eine Anlage verdeutlicht er am Beispiel einer Abfüllanlage für Shampoo-Flaschen mit unterschiedlichen Formen und Größen. „Die leeren Flaschen werden ungeordnet auf einem Förderband zugeführt. Ein Pick-and-Place-Roboter, der die Bewegungsdaten von einem Vision System erhält, nimmt eine Flasche vom Band und platziert die Flasche auf den Shuttle eines Transportsystems wie unserem Acopostrak oder Supertrak.“
Damit der Pick-and-Place-Roboter einzelne Flaschen greifen kann, benötigt seine Steuerung in Echtzeit Informationen darüber, wo sich die Flasche gerade befindet und wie sie ausgerichtet ist. Außerdem werden Informationen zu den Abmessungen benötigt, um die Flaschen sicher zwischen die Shuttles zu klemmen. „Alle Prozesse müssen im Bereich weniger Mikrosekunden synchronisiert ablaufen“, so Brandstetter. Durch die mikrosekundengenaue Synchronisation der Shuttles mit den Roboterbewegungen, lässt sich der Prozess ohne Hardwareänderungen jederzeit an andere Produkteigenschaften anpassen. Für den Maschinenbauer bietet das ganz neue Möglichkeiten, so Brandstetter: „Er kann seinen Kunden eine völlig neue Art von Maschine anbieten, die sich automatisch an das zu fertigende Produkt anpasst – selbst wenn dieses spezifische Produkt bei der Maschinenentwicklung noch gar nicht bekannt war.“
Einfache Programmierung
Zudem benötigt der Maschinenbauer mit der maschinenzentrierten Robotik nur noch ein Engineering-System für Entwicklung, Diagnose und Wartung. „Mit unseren Lösungen macht es für Maschinenentwickler in Zukunft keinen Unterschied mehr, ob sie eine Einzelachse oder einen Roboter in seine Maschine implementieren“, betont Brandstetter. Denn als integraler Bestandteil der Maschine werden Roboter – wie jede andere Automatisierungskomponente – in der Entwicklungsumgebung Automation Studio programmiert und simuliert. Mit den vorkonfigurierten Softwarebausteinen mapp Robotics vereinfacht B&R die Erstellung von Maschinenapplikationen mit Roboter. „Dabei kann der Entwickler auf neue Funktionen zurückgreifen, die das Zusammenspiel zwischen der mechatronischen Transportlösung Acopostrak und den Robotern mit geringem Programmieraufwand optimieren“, sagt Brandstetter. „Das Erlernen spezieller Roboterbefehle entfällt.“
Ein Koordinatensystem für alle
Denn die Engineering-Umgebung verbirgt die Komplexität der Bewegungen und Abläufe aus dem mikrosekundengenauen Zusammenspiel von Roboter und mechatronischem Transportsystem so weit wie möglich vor dem Anwender. Dazu verwendet B&Rs ein einziges übergeordnetes Koordinatensystem (Global Coordinate System, GSC). Abhängigkeiten und Hierarchien können einfach konfiguriert, visualisiert und geändert werden.
Das bietet auch Vorteile bei der Inbetriebnahme. Da alle Systeme – Shuttles, Roboter, und Kamera – über das globale Koordinatensystem verbunden sind, lassen sich Positionsabweichungen mit minimalem Aufwand kalibrieren. Wird ein anderes Werkzeug auf den Roboter montiert, bleiben dessen Bewegungen mit dem Shuttle synchron – ganz ohne manuelle Umprogrammierung.
Neben der Verbesserung des Zusammenspiels von Tracksystem und Roboter optimiert B&R die Leistung des Roboters selbst. „Anstatt mit konstanten Antriebswerten und fixen Arbeitsbereichen beim Roboter zu arbeiten, bringen wir die Anpassungsfähigkeit auch in den Pick&Place-Prozess“, erklärt Brandstetter. So berücksichtigt B&R bei der geometrischen Planung das dynamische Verhalten der Roboterhardware, so dass der Roboter-TCP immer die optimale Bahn fährt, was den Durchsatz um bis zu 10 % steigert. Zudem wird die Beschleunigung des Roboters automatisch an die transportierte Last angepasst, wodurch der Durchsatz um 20 bis 30 % gesteigert werden kann, verspricht Brandstetter.
Auch in Szenarien mit mehreren Pick&Place-Robotern unterstützt mapp Robotics den Konstrukteur. Beispielsweise hat B&R eine automatische Kollisionsvermeidung integriert, so dass die Roboter auf kleinem Raum enger zusammenrücken können. Zudem steigert eine neue Multi-Grip-Funktion steigert die Produktivität.
B&R Industrial Automation GmbH
Mehr zum Thema Robotik
Hier finden Sie mehr über:
