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Roboter einfach in Bewegung bringen

Text: Detlef Stork, Lenze
Der Trend geht zu immer kleineren Losgrößen. Daher kommen Roboter vermehrt zum Einsatz. Das Einbinden der Kinematiken in die Gesamtautomatisierung ist mit einem hohen Programmieraufwand verbunden. Einfacher geht es nun durch standardisierte und wiederverwend­bare Software-Module.

Maschinenbauer stehen vor der Aufgabe, Lösungen immer schneller, variantenreicher, flexibler und intelligenter anzu­bieten. Nutzt man Maschinenlösungen mit entsprechenden Bewegungsfunktionen auf Basis standardisierter Softwaremodule, kommt man der Zielerreichung ein wesentliches Stück näher. Effektiv wird die Maschinenprogrammierung erst, wenn nicht nur die PLCopen-Bausteine, sondern komplette Technikfunktionen als Software-Bausteine zum Einsatz kommen. Doch noch ist es gängige Praxis, dass Maschinenbauer fertige Kinematiken kaufen und komplett selbst programmieren oder komplette proprietäre Roboterlösungen verwenden und in ihre Anlagen integrieren. Dabei muss man aber darauf achten, dass für die Robotersteuerung eine Durchgängigkeit von Software, Kommunikation und Engineeringtools besteht.

Nutzt man hingegen freie Kinematiken, muss man die Steuerung komplett selbst programmieren. Normalerweise setzt das viel Erfahrung oder lange Schulungen voraus. Genau an dieser Stelle setzt Lenze mit der Erweiterung seiner Applica­tion Software Toolbox Fast an und betrachtet Steuerungs- und Bewegungsfunktionen ganzheitlich. Auf der Hardware-Seite wachsen die klassische Motion Control und Robotersteuerung zusammen.

Kinematiken nur noch parametrieren

Die vorgefertigten Robotiklösungen Fast von Lenze be­inhal­ten Technikmodule für Pick&Place-Bewegungen sowie die Koordinatentransformation für unterschiedliche Kinematiken, basierend auf PLCopen Part 4. Über die Parameter des Technikmoduls werden Bewegungsfunktionen wie Bahngeschwindigkeiten und -beschleunigung, Radien, Verschliff und das Koordinatensystem eingestellt. Im Kinematikmodell erfolgt die Parametrierung mechanischer Größen wie Armlängen oder Abstände der Parallelstreben. Über diese einfache Kombination können komplette Robotik-Applikationen einfach und schnell umgesetzt werden. Ohne Programmieraufwand wird die Applikation referenziert, verfahren und in Betrieb genommen. Aktuell stehen Bewegungsmodelle für Portalsysteme und Riemenkinematiken sowie Knickarm-, Scara- sowie zwei- und dreiachsige Delta-Roboter zur Verfügung.

Alle notwendigen Elemente zur Lösung der Aufgabe sind im Technikmodul und im Kinematikmodell bereits enthalten. Es geht also nur noch darum, wie ein Bewegungsauftrag auszusehen hat und nicht, wie ein Roboter zu programmieren ist. Einer weiteren Vereinfachung begegnet man, wenn der Roboter eine andere Bewegung ausführen soll. Dann ist neben der mechanischen Integration nur der Austausch des entsprechenden Kinematikmodells mit Einstellung der mechanischen ­Parameter notwendig.

Keine Schnittstellen mehr programmieren

Robotikapplikationen können mit Lenzes Fast-Bausteinen durch einfaches Parametrieren anstatt Programmieren auf einem Controller umgesetzt werden. Da der Controller die Steuerung weiterer Achsen der Anlage und des Prozesses übernehmen kann, entfällt die Programmierung aufwändiger Schnittstellen. Der Engineeringprozess wird einfacher und durchgängig, Aufwand mit Schulungen, Programmieren, Inbetriebnahme und Tests lassen sich deutlich reduzieren. Ein Ansatz, den Lenze seit einigen Jahren mit der Fast Application Software Toolbox vorantreibt. 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 einer Aufgabe wird in Teile heruntergebrochen und folglich reduziert. Maschinenmodule können durch die standardisierten Technikmodule sicher gelöst und wiederverwendet werden. Das verkürzt die Engineeringzeiten. Zudem wird die Wiederverwendbarkeit und Qualität von Software verbessert und weniger Tests sind nötig. Zur Umsetzung der modularisierten Aufgaben in der Steuerung hilft das in Lenze Fast enthaltene Application Template. Die OMAC-Variante des Templates ermöglicht es, Verpackungsmaschinenbauern ihre Applikationen nach dem PackML-Standard umzusetzen. Kundenspezifische Programmbestandteile sind ebenso einfach wie die Technikmodule in das Application Template integrierbar.

Unterm 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 – Funktionalitäten, die dem Maschinenbauer einen Technikvorsprung sichern, den Endanwender begeistern und die entscheidenden Kaufanreize liefern.

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