Softwaremodule

Vorgefertigt ist schneller

Mit standardisierten Softwaremodulen Engineeringzeiten verkürzen. Roboter müssen in die Gesamtautomatisierung integriert werden – mit erhöhtem Programmier- oder Schnittstellenaufwand. Einfacher geht das durch die Verwendung standardisierter Softwaremodule. Lenze ist hier Vorreiter und bietet eine wachsende Anzahl von Modulen.

Lenze will für die Anwender die Implementation von Robotern durch fertige Softwaremodule grundlegend vereinfachen. (Fotos: Lenze)

Unabhängig davon, welche Kinematik zum Einsatz kommt, geht es immer darum, eine Bewegung in einem mehrdimensionalen Raum zu erzeugen – entweder in Form linearer Zusammenhänge eines Portalsystems oder auch nichtlinear – wie in einem Delta-Roboter. Welches Konzept zur Lösung der Automatisierungsaufgabe das richtige ist, wird durch die Applikation entschieden. 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.

Noch ist es gängige Praxis, dass Maschinenbauer fertige Kinematiken kaufen und komplett selbst programmieren oder komplette proprietäre Roboterlösungen verwenden und in ihre Anlagen integrieren. Bei der Nutzung kompletter Roboter gilt es, die Robotersteuerung mit allen Fragen der Durchgängigkeit von Software, Kommunikation und Engineering Tools zu integrieren. Bei der Nutzung freier Kinematiken hingegen ist die komplette Programmierung durchzuführen. Genau an dieser Stelle setzt Lenze mit der Erweiterung seiner Application Software Toolbox ‚Fast‘ an und betrachtet Steuerungs- und Bewegungsfunktionen ganzheitlich. Auf der Hardwareseite wachsen die klassische Motion Control und Robotersteuerung zusammen.

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Mit den neuen vorgefertigten Robotiklösungen gelingt die Integration der Kinematiken in die Gesamtautomatisierung und deren Bewegungsfunktionen einfach. Sie beinhalten Technologiemodule für Pick&Place – Bewegungsfunktionen sowie die entsprechende Koordinatentransformation für unterschiedliche Kinematiken, basierend auf PLCopen Part 4. Über die Parameter des Technologiemoduls werden die Bewegungsfunktionen wie Bahngeschwindigkeiten und -beschleunigung, Radien, Verschliff und das Koordinatensystem eingestellt. Im Kinematikmodell erfolgt die Parametrierung der mechanischen Größen wie Armlängen, Abstände der Parallelstreben und dergleichen. Über diese einfache Kombination können komplette Robotik-Applikationen einfach und schnell umgesetzt werden. Ohne Programmieraufwand wird die Applikation referenziert, verfahren und in Betrieb genommen. Dabei stehen aktuell Kinematikmodelle für Portalsysteme und Riemenkinematiken sowie Knickarmroboter, Scararoboter und zwei- und dreiachsige Delta-Roboter zur Verfügung. Alle notwendigen Elemente zur Lösung der Aufgabe sind im Technologiemodul und im Kinematikmodell bereits enthalten. Es geht also nur noch darum, wie ein Bewegungsauftrag auszusehen hat und nicht, wie ein Roboter zu programmieren ist.

Robotik-Applikationen können mit Fast-Bausteinen durch einfache Parametrierung statt Programmierung auf einem Controller umgesetzt werden. Nachdem der Controller auch die Steuerung der weiteren Achse der Anlage und des Prozesses übernehmen kann, entfällt die Programmierung aufwändiger Schnittstellen. Der Engineeringprozess wird einfacher und durchgängig, Schulungs-, Programmier-, Inbetriebnahme- und Testaufwände lassen sich deutlich reduzieren. Ein Ansatz, den Lenze schon seit einigen Jahren mit seiner Software-Toolbox vorantreibt, beispielsweise für Applikationen wie Wickeln, Querschneiden, Fördern, Vereinzeln, Gruppieren oder Siegeln. In der aktuellen Ergänzung speziell für Robotikapplikationen basierend auf dem Standard PLCopen Part 4 kommen Pick&Place-Module mit unterschiedlichen Roboterkinematiken hinzu. Weitere Maschinenapplikationen werden folgen. Das Konzept unterstützt zudem die Modularisierung von Maschinen. Die Komplexität der Aufgabe wird in Teile heruntergebrochen und folglich reduziert. Maschinenmodule können durch die standardisierten Technologiemodule sicher gelöst und wiederverwendet werden.

Mit dem Controller werden die Softwarebefehle in Bewegung umgesetzt. (Foto: Lenze)

Damit werden kürzere Engineeringzeiten bei der Herstellung von Maschinen erreicht. Die Wiederverwendbarkeit und Qualität von Software wird verbessert, und zudem können Testaufwände reduziert werden. Zur Umsetzung der modularisierten Aufgaben in der Steuerung hilft das in Lenze FAST enthaltene Application Template. Die OMAC-Variante des Application Templates ermöglicht es, Verpackungsmaschinenbauern ihre Applikationen nach dem PackML-Standard umzusetzen. Kundenspezifische Programmbestandteile können ebenso einfach wie die Technologiemodule in das Application Template integriert werden.

Unter dem Strich geht es darum, dass der Einsatz standardisierter und wiederverwendbarer Module dem Programmierer Luft verschafft, sich auf die Entwicklung und den Test der besonderen Funktionalitäten einer Maschine zu konzentrieren – die dem Maschinenbauer einen Technologievorsprung sichern, den Endanwender begeistern und die entscheidenden Kaufanreize liefern. Lenze ist hier Vorreiter und bietet eine wachsende Zahl von Modulen, aus denen selbst die Software einer kompletten Fertigungsstraße zusammengefügt werden kann. Die Fast-Technologiemodule nutzen die gleichen standardisierten Schnittstellen, können beliebig und leicht kombiniert und mit eigenen selbst erstellten Komponenten ergänzt werden. Die Technologiefunktionen gibt es skalierbar zugeschnitten auf die Anforderungen der zu lösenden Aufgabe.

In den kommenden Jahren wird die Robotertechnik durch solche Innovationen in Bereiche vordringen, die heute noch speziellen und aufwändigen mechanischen Lösungen vorbehalten sind. Auch für Aufgaben, für die Standardroboter zu groß sind, können mit Mehrachskinematiken automatisiert werden. Die Flexibilität der Maschinen steigt, und die Engineeringaufwände im Bereich Mechanik, Elektrotechnik und insbesondere der Software sinken. Auch mittelständische Maschinenbauer können so Roboterkinematiken in ihre Maschinenkonzepte integrieren, die ganz genau auf die jeweilige Ausgabe zugeschnitten sind.

Detlef Stork/bw

HMI Halle 14, Stand H20

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