Trendbericht Robotik: Komplexität der Systeme nimmt zu

Zunehmend bewegen sich die bisherigen einfachen Handhabungsgeräte in den Bereich der Roboter. Diese sind energieeffizienter und flexibler. (Bildquelle: Zapp2photo – Fotolia.com)

Der Begriff „Handhabungsgeräte“ wird wohl in Zukunft nicht mehr gebräuchlich sein, wenn man dem Trendhinweis von Engel, Schwertberg, Österreich, aus technischer Sicht folgt. Danach „werden auch für einfachste Handling-Aufgaben weltweit zunehmend servo-elektrische Picker und Linearroboter anstelle pneumatischer Systeme eingesetzt. Die Vorteile sind eine höhere Energie-Effizienz, eine höhere Flexibilität und eine einfachere Umrüstbarkeit bei einem Werkzeugwechsel. Händisch verstellbare Endanschläge, die nur mit einer Leiter erreichbar sind, werden immer stärker von programmierbaren Positionen abgelöst.“ Arburg, Loßburg, sieht die Entwicklung der Lineargeräte ebenso und spricht von linearen Robot-Systemen, deren „individuelle Anpassung an spezielle Anforderungen zunimmt. Ein gutes Beispiel sind die verschiedenen Bauweisen bei linearen Robot-Systemen. Neben dem Standard-Queraufbau zur Maschinenrückseite kommen etwa Anordnungen in Längsrichtung über der beweglichen Aufspannplatte oder zur Bedienseite hinzu.

Bei den eigentlichen Robotern sieht Arburg, Loßburg, ein „stetig wachsendes Angebot an kleineren Mehrachs-Robotern. Diese ermöglichen eine platzsparende, noch flexiblere Automation zu einem deutlich besseren Preis-Leistungs-Verhältnis. Dadurch werden Roboter auch zunehmend zur Auf- sowie Nachbearbeitung eingesetzt. Fertigungszellen, in denen zwei oder drei Roboter Hand in Hand arbeiten, sind heute keine Seltenheit mehr. Ein weiterer Trend sind Roboterzellen mit einem modular erweiterbaren Grundaufbau. Diese lassen sich schnell an verschiedene Aufgabenstellungen anpassen und sind universell an verschiedenen Maschinen einsetzbar.“

„Mit weiter steigendem Prozess-Integrationsgrad nehmen die Roboter eine immer wichtigere Funktion ein“, stellt Engel Austria, Schwertberg, Österreich, fest. „Sie ermöglichen noch höhere Verarbeitungsqualitäten und zum Teil ganz neue Prozesse und Produkte. Die Roboter sind oft die zentrale Komponente in der Fertigungszelle, um dem Spritzgießprozess vor- und nachgelagerte Fertigungsschritte zu integrieren. Um zum Beispiel die Ränder von IMD-Folien unmittelbar nach der Entnahme des Bauteils aus dem Werkzeug mithilfe eines Lasers abzutrennen, kommen zunehmend Knickarmroboter, die die geforderte Bahngenauigkeit erreichen, zum Einsatz.“

Vorteilhafte Variationen der Antriebstechnik

„Die Basis, hochintegrierte, kompakte Geräte mit einer hohen Dynamik zu entwickeln“, ist nach Engel die „zunehmende Versorgung kleiner Handling-Roboter über das einphasige 240 V-Netz“, weil „eine niedrige Zwischenkreis-Spannung kleinere Bauformen erlaubt und zu einer hohen Leistungsdichte und geringer Verlustleistung führt.“ Wittmann Robot Systeme, Nürnberg, berichtet von „dezentralisierten Steuerungseinheiten, um die Anzahl der Kabelstränge zu minimieren und daraus resultierend ein kompakteres Energie- und Steuerungsmanagement zu erzielen. Um dies zu unterstützen, geht der Trend zu energieeffizienteren Motoren mit höherer Leistungsdichte, wodurch sich in weiterer Folge ebenso der Gesamt-Energieverbrauch senken lässt.

Engel Austria, Schwertberg, Österreich, erweitert seine Easix-Baureihe um einen vierachsigen Scara-Roboter. (Bildquelle: Engel)

Integrierte Steuerungen erleichtern die Bedienung

Durch die „weiter zunehmende Komplexität von automatisierten Fertigungszellen steigen auch die Anforderungen an Steuerungen, komplexer werdende Abläufe für Bediener einfacher beherrschbar zu machen“, stellt Arburg fest und führt weiter aus, dass „dies durch eine zentrale Steuerung erreicht wird, die als Einstell- und Kontrollsystem für den gesamten Spritzgießprozess fungiert und auch die Programmierung von integrierten Robot-Systemen und Peripheriegeräten umfasst. Hinzu kommen Assistenzfunktionen und ein erweiterter Signalaustausch. Ein gutes Beispiel ist eine Teilestatus genannte Funktion, bei der Maschine und Robot-System zu jeder Zeit wissen, an welcher Position sich Einleger, Vorspritzlinge oder Fertigteile im Werkzeug sowie Greifer befinden. Dadurch können Anlagenkomponenten ihre Position im unterbrochenen Prozessablauf automatisch erkennen und ihn selbstständig an der richtigen Stelle wieder fortsetzen. Das Wiederanfahren nach Unterbrechungen wird damit deutlich einfacher und schneller.“

Auch für Engel „vereinfacht die vollständige Integration sowohl der Linear- als auch der Knickarm-Roboter in die Steuerung der Spritzgießmaschine deutlich die Programmierung und Steuerung dieser Roboter. Der Anwender bleibt in der von der Maschine gewohnten Umgebung und Bedienlogik und benötigt kein zusätzliches Experten-Know-how für die Automatisierung. Sämtliche Teiledaten von der Maschine und vom Roboter sind zentral verfügbar. Da Maschine und Roboter eine gemeinsame Datenbasis nutzen, können sie ihre Bewegungsabläufe exakt aufeinander abstimmen, was in manchen Anwendungen die Zykluszeit reduzieren hilft.

Außer Robotern werden zunehmend weitere intelligente Peripheriegeräte in die Steuerung der Spritzgießmaschine integriert“, führt Engel weiter aus und sieht „die dezentralen Steuerungen entweder komplett in die Maschinen- und Roboter-Steuerung überführt“ oder weiter existent, „wobei sie trotzdem über die übergeordneten Steuerungen bedient und kontrolliert werden können. Die Reduktion der Steuerungsvielfalt bringt den Vorteil der vereinfachten Bedienung. Inbetriebnahme und Diagnose sowie mehr Sicherheit beim Wechseln von Werkzeugen. Darüber hinaus vereinfacht die Steuerungsintegration unter dem Schlagwort „single point of access“ eine Vernetzung im Sinne von Industrie 4.0.“

„Für den späteren Industrie-4.0-Datenaustausch bieten hochvernetzbare Steuerungskomponenten eine zukunftssichere Basis“, stellt Wittmann fest und verweist auf „Schutzmechanismen, um die Arbeitszelle trotz Netzanbindung von ungewollten Zugriffen abzuschirmen. Ein weiterer Trend ist“ nach Wittmann „die Visualisierung von Abläufen. So ist es durch die leistungsgesteigerte Steuerung möglich geworden, eine Simulation der Roboterbewegungen direkt auf dem Handeingabegerät laufen zu lassen. Dies gibt gerade dem Neuanwender mehr Sicherheit bei der Programmerstellung.“ Bezüglich dieser Eingabegeräte stellt Engel fest, dass „sich zunehmend hochformatige 10“-Handbediengeräte mit Multitouch-Bedienung als Standard durchsetzen.“

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