Robotik

Roboter noch einfacher antreiben

Neue Robotersteuerung von KUKA mit exklusiver Servotechnik von Lenze
Lässt sich einfach bedienen und braucht wenig Platz: Die neue Robotersteuerung KR C4. (Fotos: KUKA)
Die seit gut einem Jahrzehnt erfolgreich praktizierte Partnerschaft von KUKA und Lenze hat eine neue Qualität bekommen: in Form der neuen Robotersteuerung KR C4. Die Innovation – erstmals vorgestellt in diesem Jahr auf der Automatica in München – schafft nach Aussage von KUKA „ein sicheres Fundament für die Automation von morgen“. Das Unternehmen aus Augsburg verließ sich wie beim Vorgänger KR C2 erneut auf die Servokompetenz von Lenze. Zum Einsatz kommen die robusten Einheiten in der Praxis mit der ebenfalls neuen Roboterserie Quantec.

In praktisch jeder Produktion herrscht ein Mangel an Fläche, was durch die zunehmende Komplexität moderner Fertigungszellen noch verstärkt wird. Darum fordern immer mehr Anlagenbetreiber, den Platzbedarf für Schaltschränke und Installationstechnik auf ein Minimum zu beschränken. Der KR-C4-Schaltschrank punktet hier gegenüber seinem Vorgänger zunächst rein äußerlich durch geringere Abmaße. Die inneren Werte: Gängige und offene Industriestandards wie MultiCore und Ethernet haben limitierende proprietäre Hardware-Lösungen ersetzt. Dies macht den Weg frei für zukünftige Leistungs- und Entwicklungspotenziale – nicht zuletzt auch deshalb, weil viele Funktionen in die Steuerungs- und Antriebssoftware transferiert wurden.

Standardisierung mit Modulen

Das KUKA Power Pack (KPP) integriert Versorgungsmodul und bis zu zwei Servoregler als standardisierte Lösung. Parallel dazu – und mit gleicher Maximalleistung – haben Lenze und die süddeutsche Roboterschmiede für die weiteren Achsen das KUKA Servo Pack (KSP) konzipiert. Dieses vereint drei Servoregler zu einer Einheit mit Spitzenströmen bis 64 A pro Achse. In Summe kann der neue Schaltschrank drei Einheiten nebeneinander aufnehmen – und ist damit in der Lage, acht Achsen zu versorgen und präzise zu steuern.

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Auffällig dabei: Der Einsatz von Modulen sorgt für einen überaus strukturierten Einbau in Verbindung mit einer aufgeräumten Gesamtoptik mit wenigen Kabeln. Die Leistungsversorgung der Antriebe ist über einen Zwischenkreisverbund realisiert. Dieser bietet sich gerade in der Robotik an, weil in der Regel die Antriebe eines Roboters nie alle gleichzeitig beschleunigen. Das Wechselspiel der Achsen aus Bremsen und Beschleunigen stellt darum eine sehr gute Ausgangslage dar, um die beim Bremsen erzeugte generatorische Energie wieder dem Verbund zur Verfügung zu stellen – eine energieeffiziente Lösung.

Die Module KPP und KSP bringen noch einen weiteren Vorteil mit sich: sinkende Lagerhaltungskosten aufgrund konsequenter Standardisierung, vor allem, was das äußere Abmaß angeht. Ob KPP-Versorgungsmodul, mit oder ohne Achsen oder KSP mit drei Achsen – das Einbauraster wird nicht verlassen.

Immer gleiche Anschlüsse

Die Anschlusstechnik selbst punktet noch einmal mit guter Handhabung: immer gleich, konsequent steckbar, nur wenige Leitungen insgesamt. Die Gründe dafür sind ein hoher Integrationsgrad, Echtzeit-Ethernet-Kommunikation sowie integrierte Sicherheitstechnik. Lenze konnte aufgrund des umfassenden Know-hows im Bereich antriebsbasierter Sicherheitstechnik (Drive-based Safety) viel Erfahrung in die Projektschale werfen. Erstmals ist in der KR C4 nämlich die komplette Sicherheitssteuerung ohne proprietäre Hardware nahtlos in das IPC-Steuerungssystem integriert. Die Multi-Core-Technologie ermöglicht an dieser Stelle die für Sicherheitsanwendungen geforderte Zweikanaligkeit.

Die Robotersteuerung ist ein aktuelles Beispiel für die Vorteile der „Drive-based Safety“: Verzicht auf zusätzliche externe Komponenten, vereinfachte Systemstruktur durch geringeren Verdrahtungsaufwand, schnelleres Abschalten durch sicheres Abschalten direkt im Antrieb.

Handhabung: So einfach wie möglich

Damit die maximale Freiheit nicht zu Lasten der Komplexität geht, verläuft die Parametrierung des Lenze-Servosystems für den Anwender einer KR-C4-Steuerung – und damit zum Beispiel für die Inbetriebnahme bei einer Applikation – völlig im Hintergrund. Egal ob synchronisierte Soll- und Istwerte, Anpassung der Prozess- und Diagnosedaten für die im KUKA-System hinterlegte Oszilloskop-Funktion oder eben auch ein sicheres Abschalten – über die einfache Ethernet-basierte Kommunikationsschnittstelle steht der komplette Funktionsumfang des Servosystems zur Verfügung, ohne zusätzliche Hardware oder Optionen.

Wie bei der KR C2 erfolgreich praktiziert, galt es, auch bei der Nachfolgegeneration einen neuen antriebstechnischen Standard zu definieren, der maximale Leistungsdichte auf kleinstem Raum bietet. Die Antriebsmodule basieren auf aktuellen Industriestandards, die Lenze optimal auf die Anforderungen der innovativen KR-C4-Steuerung ausgerichtet hat. KUKA selbst hat sich im Projekt auf die langjährige Erfahrung mit Lenze verlassen, die schon zum Erfolg der KR-C2-Steuerung wesentlich beigetragen hat. Die KR-C4-Steuerung kommt unter anderem in der Kombination mit der Roboterserie Quantec zum Einsatz, bei der es KUKA gelungen ist, sowohl das Eigengewicht als auch das Volumen erheblich zu reduzieren.

Fazit

Der Trend in der Robotik geht zu maximaler Verfügbarkeit durch intelligente Reduktion der Baugruppen und den Wegfall proprietärer Hardware. Konsequente technische Konsolidierung führt damit in Zukunft zu einer erheblichen Steigerung von Performance und Verfügbarkeit. Denkt man das Prinzip der Vereinfachung stringent zu Ende, ergibt sich eine Facette weiterer technischer und ökonomischer Vorteile. Indem KUKA etwa bei der Konzeption der Servotechnik auf die guten langjährigen Erfahrungen von Lenze setzt, auch hohe Stückzahlen in hoher Qualität zu fertigen, gibt diese Partnerschaft dem Spezialisten für Antriebs- und Automatisierungstechnik immer wieder wertvolle Impulse für optimierte Prozesse und Produktinnovationen. Gerade im Segment des auf einer zentralen Steuerungstopologie basierten Lösungsraums sind in naher Zukunft Neuheiten von Lenze zu erwarten.

Dipl.-Ing. Ralf Scharrenbach

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