Ein Werkstück von der Zuführung nehmen und zur Weiterverarbeitung in die passende Halterung legen, ist ein monotoner Arbeitsschritt. Er eignet sich perfekt zur Automatisierung – und wird doch immer noch oft von Hand erledigt. Herkömmliche Pick&Place-Systeme wiederum bremsen sich meist selbst mit langen Umrüstzeiten, wenn die Verarbeitung unterschiedlicher Werkstücke gefragt ist.

Der Erfurter Systemintegrator Seitec hat in Zusammenarbeit mit dem Antriebsspezialisten SEW-Eurodrive diesen Aufgabenbereich von Grund auf neu gedacht. Ergebnis ist eine flexible Handhabungslösung, die alle Komponenten eines Pick&Place-Systems in einer einzigen, komfortablen Bedienoberfläche bündelt. Die Maschine kann hunderte, sehr unterschiedliche Werkstücke mit minimalen Umrüstzeiten verarbeiten. Für das Verwalten und Verfolgen der Werkstücke in der Maschine wurde der IEC-Softwarebaustein ‚Movikit ProductionLineControl‘ von SEW-Eurodrive eingesetzt. Er ermöglicht, Werkstücke von einem bewegten Band auf ein anderes bewegtes Band zu legen.

Bei einem klassischen Aufbau der Steuerung müssen verschiedene fertige, geschlossene Systeme miteinander kommunizieren und funktionieren. Jedes ist meist ausgestattet mit einer eigenen Steuerung, eigenen Bedienung und Spezialkomponenten.

© Seitec

Die Abläufe sind im Kontrollsystem der Einheit gespeichert. Mittels Touchfunktionen am Bedienpanel kann ein Maschinenbediener in kurzer Zeit die Anlage auf ein neues Werkstück einstellen. Ist ein Greiferwechsel nötig, fordert die Maschine in derselben Oberfläche dazu auf und parkt den zentralen Roboter an der passenden Position. Der Vorgang dauert insgesamt etwa eine Minute; daraus ergibt sich ein Zeitgewinn gegenüber Anlagen, die bei Anpassungen einen Eingriff in verschiedene Bedieneinheiten an der Maschine erfordern – insbesondere bei der Handhabung kleiner Losgrößen.

Ein weiterer Wunsch des Kunden war, auch die Bedienung der Kamera über die Visualisierung der Gesamtanlage zu ermöglichen. Somit sind zum Einfahren der Anlage mit neuen Teilen beziehungsweise dem Einlernen neuer Konturen weder Laptop noch Software notwendig.

Reduzierte Komplexität durch standardisierte Schnittstelle

Mit der integrierten Steuerung erfolgt auch die Bedienung der Kamera über die Visualisierung der Gesamtanlage. Die Einzelkomponenten werden bei dem modularen Aufbau durchgehend über Standardschnittstellen miteinander verbunden, was letztlich zu einer höheren Anlagenlebensdauer beiträgt.

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Das erste Exemplar dieser neuartigen Gesamtlösung ‚Seibot‘ wurde von einem großen mittelständischen Produktionsunternehmen für den Bereich der Verarbeitung und Fertigung bestellt. Auslöser für den Auftrag war ein gar nicht so seltenes Problem: Eine Teilanlage der Produktionsstraße, die erst seit zehn Jahren im Einsatz ist, wurde vom Hersteller bereits wieder abgekündigt. Die alte Maschine lässt sich nicht mehr mit vertretbarem Aufwand an neue Anforderungen anpassen und ist somit nicht mehr zukunftssicher.

Als Lösung entwickelten Seitec und SEW-Eurodrive gemeinsam eine einheitliche Schnittstelle zwischen der Robotersteuerung mit dem Softwaremodul ‚Movikit Robotics‘ und der übergeordneten Anlagensteuerung. Diese Kombination eignet sich für alle Robotergeometrien vom Scara- bis zum 6-Achs-Knickarm-Roboter. Im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen dieser Art konnte so die Kompexität deutlich reduziert werden. Der Vorteil dieses Konzepts ist, dass die Positions- und Dynamikwerte des Roboters für den Pick&Place-Prozess über die Visualisierung der übergeordneten Steuerung einstellbar sind. Damit haben Einrichter der Maschine beziehungsweise Instandhalter jederzeit die Möglichkeit, den Produktionsprozess zu optimieren, ein gesondertes Bedienpanel oder spezielle Software sind nicht mehr notwendig. Durch den einfachen und modularen Aufbau aus industriellen Standardkomponenten sowie den durchgehenden Einsatz von Standardschnittstellen erhöht sich auch die Anlagenlebensdauer.

Unterschiedliche Geometrien vereinzeln

CMP-Servomotoren mit Servo-Präzisionsgetrieben der Baureihe PxG – hier ein Testaufbau – treiben den Tripod-Roboter an.

© SEW-Eurodrive

Herzstück der Anlage ist derzeit ein Tripod-Roboter mit zusätzlicher Drehachse, der je nach Bedarf mit zwei verschiedenen Greifern ausgestattet wird. Er wird durch vier Servomotoren der Baureihe ‚CMP‘ mit PxG-Getrieben von SEW-Eurodrive in der Ausführung P5 (für hohe Dynamik) angetrieben. Die Werkstücke werden im Vorfeld mittels zweier verschiedener Methoden vereinzelt. Eine Kamera zur industriellen Bildverarbeitung, die über Ethernet/IP in das Gesamtsystem integriert ist, erfasst Form und Lage von derzeit rund 130 unterschiedlichen Werkstücken auf dem Zuführband. Dieses muss – dem aktuellen Stand der Technik entsprechend – nicht mehr transparent sein, wodurch sich Handhabung und Service vereinfachen. Zudem können das Pick-Band und das Place-Band in einem beliebigen Winkel zueinander angeordnet sein. Das System liefert so die standardisierte Grundlage für die Kinematik des Pick&Place-Roboters mit vier Freiheitsgraden.

Ziel des Kunden war es, in Vorbereitung auf den nächsten Arbeitsschritt mehrere Werkstücke im Sekundentakt auf einem Warenträger zu platzieren. Diese Zielvorgaben habe man mit dem System erreicht.

Einfach Bedienung

Soll ein neues Werkstück eingelernt werden, wird die Anlage mittels des intelligenten Movi-C-Controllers ‚UHX65‘ von SEW-Eurodrive in wenigen Minuten über das Bedienpanel konfiguriert. Anschließend speichert man den Prozess als neues „Rezept“. Benötigt der Roboter irgendwann mehr Freiheitsgrade oder eine andere Kamera, könnte jede Komponente aufgrund der nichtproprietären Schnittstellen einfach gewechselt werden. Sie ließen sich dann mit Hilfe der bereits im Movi-C-Controller vorliegenden Kinematikdaten mit wenig Aufwand in die Anlage integrieren. So ist alles zwischen zwei und sechs Freiheitsgraden ist möglich.

Der Autor: Hans-Joachim Müller ist Marktmanager für Antriebselektronik bei SEW-Eurodrive in Bruchsal.

© SEW-Eurodrive

Auch die Zuführbänder mit zehn weiteren Servomotoren von SEW-Eurodrive werden durch denselben Controller gesteuert, der auf diese Weise bereits intern ein Lagebild der gesamten Kinematik der Anlage hat. Weil der Roboter sowie die Bänder mit den Teilen ein System bilden, gehen die Encoder-Infos der Bänder direkt auf dem Controller ‚UHX‘ ein. Damit sind dem Roboter die Encoder-Werte und die Positionen der Bänder bekannt. Bis zu zehn Roboter, 2000 Produkte und 200 Ablageboxen können verwaltet werden.