Weiterentwickelte Roboter brauchen weniger Energie und arbeiten schneller

Alle an einem Strang

Der lebensmittelechte Roboter LR Mate kommt immer häufiger mit Vision-System im Primary-Food-Bereich zum Einsatz. (Fotos: Fanuc)
 

Wer schneller, aber auch flexibler verpacken möchte, kommt am Einsatz von Robotern mit Bildverarbeitung kaum vorbei. Deshalb gibt es auch reichlich Bewegung beim Einsatz von Vision-Systemen in der Verpackungstechnik. Fanuc bietet ein eigenes Vision-System an und bettet die komplette Hardware in die Robotersteuerung ein, was Schnittstellen überflüssig macht.

Eine typische Aufgabe für Roboter mit Kamera ist das Line-Tracking, wobei die Kamera des Vision-Systems alle für das Greifen vom laufenden Förderband wichtigen Informationen an den Roboter liefert. Auch hier ist die Entwicklung nicht stehengeblieben. Guido Haremsa, Regional Sales Manager bei Fanuc, sagt: „Neu ist, dass wir das Line-Tracking-Signal per Ethernet an den folgenden Roboter weitergeben können.“ Das gilt natürlich nur für Anlagen mit mehreren Robotern, ist aber dort in entsprechenden Applikationen eine Erleichterung bei der Programmierung und Inbetriebnahme. Der Anwender benötigt nur ein zusätzliches Line-Tracking-Board. Alle weiteren Roboter an der Linie bekommen das Signal über ein Ethernetkabel vom Master-Roboter. Bisher mussten in einer solchen Konfiguration alle Roboter mit einer eigenen Line-Tracking-Karte ausgestattet sein. Die eingesparte Hardware reduziert die Kosten.

Ein falscher Griff ist kein Problem mehr Was das Picken vom Band betrifft, gibt es inzwischen sehr differenzierte Softwaremodule, die im Paket „iRPickTool“ zusammengefasst sind. Dazu gehören Line-Tracking und Visual Line-Tracking mit Kamera. Neu ist der Tray-Manager, ein Softwaremodul, das es erlaubt, ungenau oder falsch gegriffene Teile definiert abzulegen. Die Zielposition wird dabei nicht programmiert, sondern individuell durch ein Kamerabild erfasst. Über den Tray-Manager erfasst die Kamera auch, ob etwa ein Nest im Blister einer Pralinenschachtel noch nicht besetzt ist und gibt die Information an den Roboter weiter. Entsprechend für den Primary-Food-Bereich konzipierte Roboter gibt es in mehreren Baureihen. Systemintegratoren und Anlagenbauer neigen aus verständlichen Gründen dazu, universell einsetzbare Robotermodelle zu wählen, die Schutz des Lebensmittels über entsprechend konzipierte Anlagen gewährleisten.

Guido Haremsa sieht einen Vorsprung für die Delta-Kinematik: „Hinsichtlich Traglast, Reichweite und Geschwindigkeit hat Fanuc heute bei Deltarobotern bessere Möglichkeiten.“ Im Vormarsch sind sechsachsige Varianten. Dazu rüstet Fanuc die Roboter in allen drei Produktlinien mit dreiachsigen Handgelenken aus, sodass sich insgesamt sechsachsige Kinematiken ergeben. Solange die Roboter nur picken, reichen drei Achsen. Kommen beispielsweise Aufgaben der Qualitätsprüfung hinzu oder müssen gepickte Produkte um eine Achse gedreht werden, braucht der Roboter mehr Freiheitsgrade. Hatten die Werber in den USA vor Jahren den Knickarm-Roboter LR Mate als „Scara-Killer“ promotet, trifft diese Einschätzung heute eher auf Deltaroboter mit zusätzlichen Freiheitsgraden zu. Kraftanstrengungen darf man von den filigranen Geräten allerdings nicht erwarten.
Die zusätzliche dreiachsige Hand verleiht dem Deltaroboter insgesamt sechs Freiheitsgrade.
 

Erleichterung beim Palettieren Nach der Premiere des Palettierroboters M-410i baut Fanuc seine C-Serie aus. Der neue M-410iC/315 hat eine Traglast von 315 kg. Eine Version mit 400 beziehungsweise 450 kg Traglast ist angekündigt, 800 kg immerhin in Aussicht. Der M-410iC/315 eignet sich besonders für die Getränkeindustrie. In heißen Sommern kann er beim Palettieren von Getränken punkten. Schaffte der Vorläufer mit knapp über 7 m/s schon 1.500 Zyklen pro Stunde, kommt das neue Modell auf 7,68 m/s und in Summe auf 1.700 Zyklen pro Stunde. Das bedeutet in einem fiktiven Palettierzyklus einen Materialdurchsatz von 535 Tonnen pro Stunde.

Seine Dynamik bezieht der M-410iC aus Konstruktion und Antriebstechnik. Neue leistungsfähige Motoren führen zu höheren Achsgeschwindigkeiten. Eine leichtere Konstruktion lässt den Roboter ohne Balancer auskommen. Damit steigt die Leistung bei gleichzeitig geringerem Aufwand. Die Reichweite beträgt 3,14 m.

Auch solange ein Roboter arbeitet, soll er möglichst wenig Energie verbrauchen. Mit nahezu jeder neuen Robotergeneration kommt auch neue Antriebstechnik zum Einsatz. Durch die eigene Entwicklung der Steuerungs- und Antriebstechnik hat Fanuc hier einen Vorteil. Beim Arbeiten sparsam mit der eingesetzten Energie umzugehen, ist aber nur die eine Seite der Medaille. Denn die Anschlussleistungen moderner Roboter liegen bei rund 2,5 kW – da gibt es Haushaltsstaubsauger, die mehr verbrauchen.

Aber welcher Roboter bietet die Option, Energie beim Abbremsen zurück ins Netz zu speisen? Als Option bietet Fanuc eine Energieversorgungseinheit, die genau dies erledigt. Ähnlich wie bei modernen Formel-1-Fahrzeugen – und wie bei CNC-Maschinen schon lange üblich – lässt sich diese Energie für die nächste Beschleunigung verwenden. Dabei fängt Stromsparen schon beim Einschalten an. Ein schneller Start des Betriebssystems, stromausfallsichere Speicherung der Programme in CMOS-Speichern wie auch das zentrale Abschalten und Einschalten der Roboter kommen schon zur Energieeinsparung in Automobilwerken zum Einsatz.

Viele Funktionen wurden unter dem Aspekt einer geringeren Leistungsaufnahme neu entwickelt oder verbessert. So schaltet das System die Motoren der Roboter bei einem Halt nach einer einstellbaren Zeit automatisch ab, ohne sie energieaufwendig in ihrer Position zu halten. Außerdem kann die übergeordnete PLC einer Anlage den Controller aus- oder einschalten. Dies spart im Stand-by-Betrieb erfor­derliche Energie. 60 Sekunden nach dem Einschalten sind die Roboter dann wieder komplett betriebsbereit und können genau an der Stelle des Programms weiterarbeiten, an der sie vor dem Abschalten waren. Die Funktion Motion Optimization optimiert die Bewegung des Roboters und reduziert den Energieverbrauch. Die Funktion Power Optimization kann innerhalb bestimmter Grenzen entweder einen vor­gegebenen Zyklus in Richtung niedrigen Energie­verbrauchs oder bei definierter Leistungsaufnahme die Zykluszeit optimieren. In Versuchen ließen sich  durch diese Funktionen Einsparungen in der Größenordnung von 15 % realisieren.

 

Für Sie entscheidend Mehr Leistung, vielfältigere Aufgaben und weniger Energie Die Software iRPickTool beinhaltet unter anderem Module für Line-Tracking und Visual Line-Tracking sowie eine neue Einheit, mit deren Hilfe der Roboter falsch gegriffene Teile in korrekter Position ablegen kann. Als universell einsetzbare Robotervariante hat sich die Delta-Kinematik bewährt. Für einfache Pick-Aufgaben reichen dreiachsige Roboter aus. Sind komplexere Abläufe zu bewältigen, wie das Drehen der Produkte, benötigt der Roboter mehr Freiheitsgrade. Durch zusätzliche dreiachsige Handgelenke erhält der Roboter insgesamt sechs Freiheitsgrade. Fortschritte hat Fanuc auch bei seinen Palettierrobotern erzielt: Das neue Modell M-410iC/315 hat eine Traglast von 315 kg. 400 und 450 kg sind geplant. Weiterhin hat das neue Modell eine Verfahrgeschwindigkeit von 7,68 m/s und kommt damit auf 1.700 Zyklen pro Stunde. Seine Reichweite beträgt 3,14 m. Um die Leistungsaufnahme der Roboter zu verringern, schalten sich die Motoren nach einer bestimmten Stillstandszeit ab, die übergeordnete PLC kann zudem den Controller ein- und ausschalten und somit im Stand-by-Betrieb Energie sparen. Auch verbesserte Bewegungsfunktionen tragen zu geringerem Energieverbrauch bei. Alle Maßnahmen zusammen erzielen eine Ersparnis bis zu 15 %.
Über die Firma
FANUC Deutschland GmbH
Neuhausen a. d. F.
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