- Während die Mechanik eines Roboters selbst nach jahrelangem Betrieb oft noch keinerlei Abnutzungserscheinungen zeigt, ist die Steuerung meist heillos veraltet. Der Verpackungsmaschinen-Spezialist Packtech hat daher mithilfe von Lenze eine skalierbare Steuerungsplattform entwickelt, die als Ersatz für alte Robotersteuerungen dient und als komplette Liniensteuerung fungiert.
Retrofit-Frischzellenkur für Verpackungs-Roboter
„Ich hatte eine Lösung vor Augen, die nicht nur unterschiedliche Robotertypen wie Tripod oder Sechsachser, sondern auch Zu- und Abführsysteme und damit die kompletten Verpackungslinien steuern kann", erinnert sich Packtech-Geschäftsführer Richard van Zoelen an die Ursprünge. „ Außerdem sollte für die Bedienung nicht mehr als eine Taste für Start, Stopp und Reset erforderlich sein."
In Kooperation mit dem langjährigen Partner Lenze hat er dann ein skalierbares Automatisierungskonzept erarbeitet, mit dem er nun gebrauchte Roboter mit einer neuen Steuerung ausstatten und zu einem Preis anbieten kann, der etwa 30 bis 40 Prozent unter dem Neupreis liegt.
Da sich die Hard- und Softwareanforderungen eines Tripods sehr von einem Palettierer oder einem Sechsachser unterscheiden, wurden drei verschiedene Ausprägungen des Konzeptes erarbeitet:
So setzt Packtech für Anwendungen, bei denen beispielsweise Kekspackungen präzise und schnell von einem Förderband aufgenommen werden sollen, häufig einen Tripod ein. Das Automatisierungs-Herzstück für diese Anwendungsfälle bildet ein Schaltschrank-PC CPC 2700, auf dem die Steuerungssoftware läuft. Über einen Ethernet-Bus ist ein Touch-screen-Gerät aus der EL-110-Familie als Mensch-Maschine-Schnittstelle angebunden, ebenso ein separater Engineering-PC.
Die Ansteuerung der restlichen Systemkomponenten, wie Umrichter und Servos, erfolgt über CAN, da die Leistungsfähigkeit des Industriebusses für die adressierten Anwendungen vollkommen ausreicht. Zudem ist er wesentlich kostengünstiger als Echtzeit-Ethernet-Varianten.
Für sechsachsige Roboter sowie Palettierer sind die Steuerungs- und die Visualisierungsfunktionalität in einem Panel-PC aus der Embedded- Line (EL 1700s) vereint. Das verringert den Aufwand für die Installation und Inbetriebnahme. Die Geräte sind für den Einbau in Schaltschränke, Maschinenverkleidungen oder sonstige Einbauausschnitte konzipiert.
Bei ausgedehnten Anlagen mit Sechsachsrobotern besteht aber immer wieder der Wunsch, die Fertigungslinie von mehreren Orten aus bedienen zu können. Für diese Fälle sind an einem Schaltschrank-Industrie-PC über Ethernet mehrere HMIs (Thin Clients) angeschlossen.
Für die Ansteuerung der Achsen griffen die Ingenieure auf Bibliotheken zurück, die zum Lieferumfang von L-force Motion gehören. Sie umfassen auch ein 3D-Modell, das für die Berechnung der Transformation benötigt wird. Für den sechsachsigen Roboter musste allerdings erst das 3D-Modell entwickelt werden
Das war keine triviale Aufgabe, wie Marcel Toonen, Berater für Antriebs- und Steuerungstechnik bei Lenze, erläutert: „Wenn man es mit sechs Achsen zu tun hat, muss das Modell mehr berücksichtigen als nur die Position beziehungsweise die Encoder-Werte der Servomotoren. Die Schwierigkeit steckt vor allem in den verschiedenen mechanischen Einschränkungen des Roboters. Denn nicht in allen Positionen des Roboters sind auch alle Bewegungen möglich."
Hinzu kommt, dass die Bewegung möglichst flüssig sein soll. Wenn die X-, Y- und Z-Bewegungen nacheinander ausgeführt werden, muss der Roboter bei jeder Bewegung immer wieder beschleunigen und abbremsen. Das kostet zu viel Zeit und belastet den Roboter unnötig. Eine fließende Bewegung ist daher vorteilhafter für die mechanische Belastung, was gerade bei gebrauchten Robotern besonders wichtig ist.
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