Eine für alle: Motion Logic Control steuert auch Roboter

Wie lassen sich Roboter in die vertraute Automatisierung einfügen, um das Engineering zu vereinfachen? Ganz einfach. Mit einer hoch-konnektiven Motion Logic Control (MLC), die die Sprache der Roboter spricht, übersetzt und vereinheitlicht. Das reduziert nicht nur die Kosten für Verpackungs- und Fertigungsmaschinen, sondern auch deren Time-to-Market.

Jedes Robotersystem hat seine eigene Steuerung, seine eigene Programmiersprache, sein eigenes Vision-System. Aber ist der daraus resultierende Mehraufwand für das Engineering immer gerechtfertigt? Etwa 80 bis 90 Prozent der Anwendungsfälle in der Verpackungs-, Elektronik- und Fertigungsindustrie lassen sich mit ausreichender Performance und integrierten Robotik-Funktionen auch über eine Motion Logic Control (MLC) abbilden. In der Folge sinkt der Aufwand für Programmierung, Schulung und Support, die Investitionskosten sinken, die Time-to-Market wird kürzer.

 

12 Delta-Kinematiken mit MLC

In der Verpackungsindustrie sind insbesondere Delta Roboter gefragt. Sie sind sehr flexibel und können sich einen gemeinsamen Arbeitsbereich teilen. Dass sich selbst zwölf Deltas performant über zwei vernetzte MLCs steuern und synchronisieren lassen, beweist das neue Top-Loading-System des italienischen Verpackungsmaschinenherstellers CAMA. Je sechs Roboter des Typs RB588 nehmen auf zwei parallelen Bahnen unverpackte Produkte vom Förderband auf. Für einen superschnellen, konfliktfreien Pick-&-Place-Vorgang sorgt ein integriertes Anti-Kollisions-System. Durch die Steuerungsplattform IndraMotion MLC von Rexroth profitieren Hersteller wie CAMA von einer einheitlichen Entwicklungsumgebung für Robotik, SPS und Motion. Sie brauchen keine Interfaces mehr zu programmieren, sondern können sofort mit der Erstellung der nötigen Kinematiken beginnen. Weitere Wettbewerbsvorteile entstehen CAMA durch den optimierten Footprint aufgrund schaltschrankloser Antriebstechnik.

Effizient gelöst: Im neuen Top-Loading-System des Verpackungsmaschinenherstellers CAMA koordinieren zwei Rexroth IndraMotion MLCs insgesamt 12 Delta-Roboter.

 

Integration von Vision-Systemen

Weil ein Roboter unter veränderlichen Einsatzbedingungen nahezu nutzlos ist, achtete CAMA insbesondere auf eine vollständige Integrierbarkeit des Vision-Systems. Hinsichtlich einer optimalen Produktivität gestattet die gewählte IndraMotion MLC von Bosch Rexroth eine schnellstmögliche Verarbeitung der Vision-Daten und Bewegungsberechnung mittels Sercos oder Ethernet. Damit lassen sich die Bewegungen der Pick-Positionen auch bei höchsten Pick-Raten präzise synchronisieren. Im nächsten Entwicklungsschritt möchte CAMA die Flexibilität seiner Maschine noch weiter steigern und eine vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) integrieren. Die nötige Konnektivität bringt die IndraMotion-Plattform bereits mit.

 

I4.0 Showcase mit 3 Roboterstationen

Um typische Aufgaben in der Elektronik- und Fertigungsindustrie wie Montage, Handling, Dispensen und Testen zu übernehmen, müssen Roboteranwendungen bei verschiedensten Kinematiken höchste Flexibilität zeigen. Wie das gelingt, wird aus dem i4.0 Showcase von Bosch Rexroth ersichtlich, der eine modulare Montagelinie mit drei automatischen und zwei manuellen Stationen darstellt. Das Produkt – eine Leiterplatte – steuert sich selbst durch die Fertigung. In der ersten automatischen Station simuliert ein kartesischer Roboter den Auftrag von Wärmeleitpaste. MLC und Karteser stammen wie auch die Antriebs- und Lineartechnik von Bosch Rexroth. In der zweiten Station appliziert ein Delta-Roboter den Kühlkörper. Die Rexroth IndraMotion MLC steuert hier die Kinematik einer Fremdmechanik, die mithilfe schaltschrankloser Antriebstechnik von Rexroth betrieben wird. Das Verschrauben des Kühlkörpers übernimmt ein 6-Achs-Knick-Arm Roboter von KUKA mit eigenem Steuerungs- und Antriebssystem, der einen kabellosen Funk-Akkuschrauber führt.

Im i4.0 Showcase von Bosch Rexroth steuert jeweils eine IndraMotion MLC drei Robotik-Module – einen Karteser, einen Delta- und einen Knickarmroboter

 

Function-Toolkits beschleunigen das Engineering

Um verschiedene Robotik-, Motion- und Steuerungsfunktionen schnell integrieren zu können, beinhaltet die IndraMotion Plattform sofort anwendbare Technologiefunktionen. Das Function-Toolkit „Robot-Control“ enthält eine Vielzahl an einsatzfertigen und kombinierbaren Kinematiken und Transformationen – für standardisierte Karteser, Skara- und Delta-Roboter. Aber auch für die Einbindung individueller Kinematiken bietet das System alle Möglichkeiten und schafft somit völlig neue Freiheitsgrade. Für komplexere Aufgabenstellungen steuert Rexroth das Function-Toolkit GAT (Generic Application Template) bei, das hochfunktionelle Anwendungsvorlagen bereithält. Mit objektorientierten Vorlagen auf Basis der SPS-Standards IEC 61131-3 und PLCopen lassen sich so automatisch modulare Maschinenprogramme generieren. Binnen kurzer Zeit kann so ein komplettes Framework für die Robotik-Anwendung entstehen – einschließlich Statusmaschinen, Betriebsarten, HMI und Diagnosen.

 

Dialoge, Hochsprachen und virtuelle Inbetriebnahme

Innerhalb des Engineering-Frameworks IndraWorks erlauben Wizzards und andere dialogbasierte Werkzeuge eine einfache und schnelle Konfiguration und Parametrierung. Zur Programmierung von Kinematiken stehen über das Open Core Interface auch einfache sequentielle Sprachen oder Hochsprachen zur Verfügung, darunter die Skriptsprache Lua, C/C++, Java oder C#. Der Anwender kann somit für jede Applikation die beste Entwicklungssprache und die hierfür passenden Werkzeuge der IndraMotion Plattform wählen. Mithilfe des Inbetriebnahme-Dialogs der zugehörigen Engineering-Software IndraWorks lassen sich neue Roboter bereits ohne Programmieraufwand bewegen. Weitere Effizienzsteigerungen ergeben sich aus der virtuellen Inbetriebnahme. Dabei werden die Applikationen unter Echtzeit-Bedingungen simuliert, um einen reibungslosen Betrieb und das Erreichen der Produktionsziele sicher und stringent vorzubereiten.

 

Integration bestehender Steuerungs- und Antriebssysteme

Bringt der Roboter sein eigenes Steuerungs- und Antriebsystem mit, ist einmal mehr die Integrationsfähigkeit der IndraMotion MLC gefragt. Als Beispiel hierfür zeigt der i4.0 Showcase von Rexroth die nahtlose Anbindung des 6-Achs-Knickarm-Roboters von KUKA über die herstellerspezifische Datenschnittstelle KUKA.PLC mxAutomation. Programmierer können dadurch in ihrer vertrauten Entwicklungsumgebung arbeiten. Statt erst ein neues System oder eine neue Sprache lernen zu müssen, erstellen Sie über PLCopen direkt aus der Rexroth Steuerung heraus einfache und standardisierte Programme.

Komplette Robotersysteme intelligent vernetzen und kommandieren: Diese Möglichkeit bietet unter anderem die Programmierschnittstelle KuKa.PLC mxAutomation.

 

Komplett-, Teil- und Fremdsysteme einfach einbinden

Wenn Motion-, Robot- und Logic-Control mit Technologiefunktionen zu einem hoch-performanten Laufzeitsystem mit anwendungsorientierter Taskeinstellung verschmelzen, lösen sich die scheinbaren Engineering-Widersprüche Effizienz und Freiheitsgrade auf. Drittsysteme – seien es Teilmechaniken oder komplette Robotersysteme mit eigener Steuerungs- und Antriebslösung – lassen sich dann ebenso einfach integrieren wie Komplettsysteme vom selben Hersteller. Mit der Kombination aus PLCopen, Kinematik-Interface und Open Core Interface für Hochsprachenprogrammierung entstehen so größtmögliche Freiheitsgrade bei der Applikationsentwicklung. Maschinenhersteller gewinnen damit in mehrfacher Hinsicht: Neben dem verringerten Initialaufwand für Neuprojekte profitieren sie auch vom modularen Aufbau ihrer Maschinenprogramme, die sich so einfacher an geänderte oder neue Anforderungen anpassen lassen.

Über den Autor:

ist Business Development Manager für Handling & Robotics bei Bosch Rexroth. Er studierte Elektrotechnik mit Fachrichtung Automatisierung an der Hochschule Aschaffenburg. Seine Karriere startete er 2002 bei Singulus als Projektingenieur Automatisierung für optische Replikationslinien. Seit 2006 arbeitet er bei Bosch Rexroth, zunächst in der technischen Vertriebsunterstützung für Automatisierungssysteme im Bereich Motion Control, ab 2015 im Business Development für Handling & Robotics.

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