Roboter per CNC steuern

Möglichkeiten der Roboteranbindung an SINUMERIK-CNCs

In CNC-Zerspanungsbetrieben ist „Kollege Roboter" immer häufiger anzutreffen. Doch um das Materialhandling und andere Aufgaben verrichten zu können, müssen die Roboter in den Ablauf der CNC-Maschinen integriert werden.

Komplettpaket - von "Easy Connect" bis  "Direct Control"

Je nach Anwendung und Aufgabenstellung sind bei der Anbindung und Integration von Robotern in Werkzeugmaschinen sehr unterschiedliche Anforderungen zu beachten. Der vielleicht häufigste Anwendungsfall: Vorhandene Werkzeugmaschinen werden durch Roboter ergänzt oder bereits bestehende Roboterzellen werden durch weitere CNC-Maschinen erweitert.

 

Die Herausforderung dabei ist, dass Handlingroboter und Werkzeugmaschinen von ihren Herstellern als getrennte Applikationen angelegt sind. Sollen sie zusammenarbeiten, müssen sie im Feld miteinander verbunden werden. Das klingt zwar einfach, aber die beiden Steuerungssysteme, CNC-Steuerung und Robotersteuerung, sind fertig appliziert, sprechen also ihre eigene Sprache. Eine Kommunikation der Steuerungssysteme und damit eine Synchronisation beider Maschinen im Produktionsprozess muss deshalb über Schnittstellen erfolgen. Wichtig ist, diese Schnittstellen so zu gestalten, dass auch externe Systemintegratoren, beispielsweise Maschinenhändler, die Handlingroboter und Werkzeugmaschinen miteinander verbinden können, ohne die Applikationen von Werkzeugmaschine und Roboter selbst zu beeinflussen.

 

 

Schnell und einfach: Run MyRobot /EasyConnect

Mit SINUMERIK CNC-Steuerungen ist das über die vordefinierte Projektierungsschnittstelle SINUMERIK Run MyRobot /EasyConnect möglich. Diese kann flexibel an die Anforderungen der jeweiligen Automatisierungslösung angepasst werden. Die Basis dafür bilden PLC-Handshakesignale – und damit ein vom VDW/VDMA definierter Standard zur Anbindung von Robotern oder Handlingsystemen an Werkzeugmaschinen. Das Arbeiten mit einem Standard sowie vordefinierte NC/PLC-Nahtstellenbereiche, Alarme und Diagnose-Screens und sorgfältig dokumentierte Applikationsbeispiele erlauben eine schnelle und einfache Systemintegration. So lassen sich über Run MyRobot /EasyConnect Handlingroboter unterschiedlicher Typen und Hersteller zügig an Werkzeugmaschinen anbinden.

Roboter über die CNC-Maschine steuern: Run MyRobot /Handling

Roboter und Werkzeugmaschinen sind Systeme unterschiedlicher Hersteller mit unterschiedlichen Architekturen und Bedienphilosophien. Das stellt die Fertigungsbetriebe im Alltag vor besondere Herausforderungen, denn bisher erforderten das Einrichten, Programmieren und Warten eines Handlingroboters oft zusätzliches Bedien- und Wartungspersonal oder das Personal an der Werkzeugmaschine musste speziell zum Thema Robotersteuerungen qualifiziert werden. Beides kostete die Betriebe viel Zeit und Geld. Eine elegantere Lösung bietet nun SINUMERIK RunMyRobot /Handling. Hier werden Bedienung, Programmierung und Diagnose des Handlingroboters auf der Bedienoberfläche der SINUMERIK in der Werkzeugmaschine abgebildet. Der große Vorteil dabei: Die gesamte Automatisierungszelle, also Werkzeugmaschine und Handlingroboter, kann vom Bedienpersonal der Werkzeugmaschine ohne nennenswerten Schulungsaufwand betrieben werden. Über eine spezielle Schnittstelle werden Pick-and-place-Kommandos zwischen CNC und Robotersteuerung ausgetauscht. Das Ablaufprogramm läuft in einem zusätzlichen SINUMERIK Bearbeitungskanal. Die Roboterprogrammierung erfolgt also in der CNC.

 

Spezielle Run MyRobot-Zyklen erweitern die Möglichkeiten der CNC-Steuerung und repräsentieren den Befehlsumfang der Robotersteuerung. Auch der Tippbetrieb der Roboterachsen wird in der CNC-Steuerung abgebildet, erfolgt also über die Maschinensteuertafel der Werkzeugmaschine. Außerdem werden Fehler- und Betriebsmeldungen des Roboters auf der Bedienoberfläche der CNC angezeigt. Das Ergebnis: Bedienung, Programmierung und Wartung des Handlingroboters werden fester Bestandteil der CNC-Applikation, die Integration wird deutlich vereinfacht und die Kompetenzen der SINUMERIK-Bediener werden erweitert.

 

 An der Bearbeitung beteiligen: Run MyRobot /Machining

Neben reinen Pick-and-place-Aufgaben gibt es zunehmend Roboteranwendungen, die grundlegenden Eigenschaften einer CNC-Steuerung erfordern wie konstante Bahngeschwindigkeit, Werkzeugverwaltung oder typische CNC-Programmierung. Ein Beispiel ist das bahngesteuerte Handling als Ergänzung innerhalb der Werkzeugmaschine, etwa für das Kleben, Entgraten oder Polieren von Bauteilkonturen. Ein weiteres, noch anspruchsvolleres Beispiel sind Werkzeugmaschinen mit Roboterkinematik, beispielsweise zum Fräsen von Formteilen aus weichen oder mittelfesten Materialien.

 

Die Anforderungen dieser CNC-Roboter erfüllt SINUMERIK RunMyRobot /Machining. In diesem Fall kommunizieren die SINUMERIK CNC und die Robotersteuerung über eine Echtzeit-Positionsschnittstelle. Die kinematische Transformation für die Robotermechanik wird dabei in der CNC gerechnet. Das heißt, für die Bewegung des Roboters lässt sich der gesamte zur Verfügung stehende SINUMERIK CNC-Befehlssatz anwenden – von der Ebenenanwahl (G17) über Wegbefehle (G0, G1, G2 …) bis hin zu den Bearbeitungszyklen. Auch die hochwertigen SINUMERIK Regelungsalgorithmen wie dynamische Vorsteuerung, Ruckbegrenzung, Look Ahead oder dynamische Satzkompression stehen für die Bearbeitung von Freiformflächen zur Verfügung. Diese Möglichkeiten können Anwender bei Bedarf noch um eine auf Roboteranwendungen spezialisierte NX CAD/CAM-Prozesskette von Siemens PLM ergänzen. Highlight ist dabei die Simulation von Arbeitsabläufen auf Basis realer Roboterkinematiken und ein optimal auf SINUMERIK abgestimmter Postprozessor. 

 

In letzter Konsequenz: Run MyRobot /Direct Control

Völlig unabhängig von einer robotereigenen Steuerung können Robotermechaniken mit Run MyRobot /Direct Control betrieben werden. Hier übernimmt die SINUMERIK CNC die komplette Steuerung und auch die Antriebsregelung der Robotermechanik. Neben offensichtlichen Vorteilen wie dem entfallenden Platzbedarf der bisher separaten Robotersteuerung ergeben sich Geschwindigkeits- und Dynamik-Vorteile in der Koordinierung von Werkzeugmaschine und Roboter. 

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