Roboter, die im Betrieb laufen – nicht nur in der Inbetriebnahme

Leistungsumfang

Was ich übernehme

Ganz oder in Teilen: als komplettes Paket oder als abgegrenztes Arbeitspaket für Ihren Integrator.

Zelle richtig auslegen

Kinematische Grenzen, Singularitäten, Platzierung von Roboter und Peripherie

Ob ein Roboter eine Position erreicht, entscheidet nicht nur die Grenze seines Arbeitsraums. Liegen Greifer und Tray ungünstig zueinander, muss der Roboter mitten im Tray durch Singularitäten – mit mehr Programmieraufwand und unnötig hohen Achsgeschwindigkeiten. Eine angewinkelte Greiferanordnung oder eine andere Tray-Lage löst das, bevor es entsteht.

Solche Zusammenhänge prüfe ich in der Planungsphase: kinematische Grenzen – nahe der Arbeitsraumgrenze gehen Freiheitsgrade bei der Werkzeugorientierung verloren –, Singularitäten im bedienten Bereich, die Platzierung von Roboter und Peripherie, die Greiferanordnung und die Erreichbarkeit aller Positionen – in der Planung, und wenn nötig auch an einer bestehenden Anlage. Was hier richtig ausgelegt ist, muss später nicht aufwendig umprogrammiert werden.

Prozessanalyse und -optimierung

Stabile, produktionssichere Prozesse

Sporadische Fehlgriffe, Teile, die beim Fügen verkanten, Greifer, die schneller verschleißen als erwartet: Solche Probleme haben fast immer eine mechanische Ursache – und die ist im laufenden Betrieb selten zu sehen.

• Wie stabil ist der Prozess wirklich? Ich prüfe Greif- und Fügeprozesse auch bei Bauteiltoleranzen, wechselnder Lage und über lange Laufzeit.
• Kräfte, die man nicht sieht – unnötige Kräfte beim Greifen oder Fügen zeigen sich erst nach Wochen als Verschleiß an Greifer, Bauteil oder Aufnahme. Ich finde sie und beseitige die Ursache.
• Fehler an der Ursache lösen – systematisch eingrenzen statt Symptome umgehen: mit den integrierten Protokollen der Robotersteuerung, gezieltem Logging im Programm und genauem Beobachten des Ablaufs an der Anlage.
• Kamera erkennt nicht zuverlässig – Teile werden mal gefunden, mal nicht. Die Ursache liegt oft in der Beleuchtung oder im Vision Job selbst: ungeeignete Werkzeuge, eine ungünstige Reihenfolge, Einstellungen ohne Reserve für die Produktion. Mehr dazu
• Gerade gegriffen, verdreht daneben – die Kamera findet das Teil richtig, und trotzdem greift der Roboter daneben, sobald es leicht verdreht liegt. Dann geht die Position auf dem Weg zum Roboter verloren: in der Kalibrierung, in den Transformationen oder darin, wo Werkobjekt und Tool-Koordinatensystem liegen. Sind sie ungünstig platziert, wird aus jeder Drehung des Teils zusätzlich eine Verschiebung. Zweckmäßig platziert, bleibt eine Drehung eine Drehung – und Vorpositionen lassen sich einfach relativ zur Greifposition berechnen.
• Mechanik nachschärfen, wo der Prozess es verlangt – erweist sich eine Greiferfinger-Geometrie oder eine Ablage im realen Prozess als nicht sicher, entwerfe ich sie neu. Das ist oft der kürzere Weg als jede Programmkorrektur.
• Fehlerbehandlung von Anfang an – nach einer Kollision fährt sich der Roboter selbst frei und meldet den Fehler an die SPS; der Bediener quittiert an der HMI, statt mit dem Bedienhandgerät eingreifen zu müssen. Mehr dazu
• Bahnen optimieren – unnötige Beschleunigungen und Stopppunkte vermeiden, Bewegungen verschleiß- und energiearm auslegen.
• Taktzeit gewinnen, ohne Sicherheit zu verlieren – zum Beispiel, indem der Greifer schon auf der Anfahrt schließt und der Triggerzeitpunkt sich automatisch an die Größe des Bauteils anpasst. So erreichte eine Montageanlage mit mehreren Robotern ihren Takt.

Mensch und Roboter

Ohne Schutzzaun – und trotzdem sicher

Kollaborative Roboter – vom GoFa bis zum PoWa für höhere Traglasten – arbeiten ohne Einhausung, aber nicht ohne Sicherheitskonzept. Mit SafeMove teile ich den Arbeitsraum in Zonen ein und lege je Zone Geschwindigkeit und Kraftgrenzen fest: langsam und kraftbegrenzt, wo Hände hineingreifen können, schneller, wo keine Gefahr besteht. Bereiche, die die Anwendung nicht braucht, kann der Roboter gar nicht erst anfahren.

Echtzeit-Bewegungssteuerung mit EGM

Bahnen jenseits von Linie und Kreis

Klassisch wird ein Roboter über fest programmierte Punkte geführt: Er fährt Geraden und Kreisbögen (in ABB RAPID MoveL und MoveC), die Bahn steht vor dem Start fest. Für die meisten Aufgaben ist das genau richtig.

An Grenzen stößt dieses Prinzip, wenn

• die Bahn eine Freiform ist – etwa entlang einer gewölbten Oberfläche oder einer aus CAD-Daten berechneten Kontur. Mit Geraden und Kreisbögen lässt sie sich nur durch sehr viele Einzelpunkte annähern; das kostet Programmieraufwand und führt zu ungleichmäßiger Geschwindigkeit.
• die Bahn erst während der Bewegung feststeht – weil ein Sensor, eine Kamera oder eine externe Berechnung laufend neue Vorgaben liefert.
• der Roboter mit anderen Systemen synchron laufen muss, die sich nicht an ein festes Programm halten.

Mit Externally Guided Motion (EGM) bekommt der Roboter seine Bewegung im Millisekundentakt von außen vorgegeben – von einem Programm, das die Bahn berechnet oder aus Sensordaten ableitet. So werden Anwendungen möglich, die mit klassischer Programmierung nicht oder nur mit großem Aufwand umsetzbar sind: Freiformbahnen aus Geometriedaten, sensorgeführte Bewegungen, Bahnkorrektur in Echtzeit.

Die Bahn berechnen, die Schnittstelle umsetzen und das Zusammenspiel mit der Robotersteuerung sicher auslegen – das gehört zu meinen Leistungen.

Greifen vom laufenden Band

Ohne Bandstopp

Mit Conveyor Tracking greift der Roboter Teile direkt aus der Bewegung – das Band muss nicht anhalten. Eine Kamera erfasst Lage und Orientierung jedes Teils, der Roboter verfolgt es auf dem Band und legt es gezielt ab.

Schnittstellen und Anbindung

Der Roboter im Zusammenspiel

Ein Roboter arbeitet selten allein. Ich binde ihn so an, wie es die Anlage verlangt.