Suchen

Maschinensteuerung

CNC mit integrierter Roboteransteuerung

| Autor/ Redakteur: Hanspeter Richter / Reinhold Schäfer

Fertigungsautomation mit Industrierobotern hat viele Vorteile, doch der Integrationsaufwand schreckt viele Betriebe ab. Eine in die CNC integrierte Roboteransteuerung macht die Sache nun so einfach, dass Roboter selbst bei Gebrauchtmaschinen und Retrofits eine naheliegende und sehr wirtschaftliche Option sind.

Firmen zum Thema

Mit alter und neuer Steuerung sowie mit Roboter und Zeitdisplay ausgestattet, zeigt diese Chiron FZ 12 W, wie durch zusätzliche Fertigungsautomatisierung die Arbeit beschleunigt wird.
Mit alter und neuer Steuerung sowie mit Roboter und Zeitdisplay ausgestattet, zeigt diese Chiron FZ 12 W, wie durch zusätzliche Fertigungsautomatisierung die Arbeit beschleunigt wird.
( Bild: Siemens )

Wer genau hinsah, konnte auf der Gebrauchtmaschinenmesse Usetec 2014 in Köln eine kleine Sensation entdecken: Das Unternehmen CMS zeigte eine überholte Chiron FZ 12 W, in deren Arbeitsraum ein kleiner Kuka-Roboter die Bestückung des Palettenwechslers vornahm, flink, unauffällig – und CNC-gesteuert (Bild 1). „Wir wollen zeigen, dass auch Gebrauchtmaschinen von einer Fertigungsautomatisierung profitieren und dass dies heute auch sehr einfach machbar ist“, erläutert Geschäftsführer Rui Böninger. „Und weil es wegen der Sicherheitsvorschriften fast unmöglich ist, auf der Messe einen freistehenden Roboter zu betreiben, haben wir den Roboter samt Teilemagazin eben komplett in die Maschine hineingebaut.“

Schneller bearbeitet und einfacher bedient

CMS vertreibt gebrauchte, herstellerüberholte Chiron- und Stama-Werkzeugmaschinen. Anhand der ausgestellten Chiron FZ 12 W demonstriert CMS, wie die Produktivität gebrauchter Maschinen von einer neuen CNC profitiert: Die Bearbeitung ist deutlich schneller, allein schon durch die neueren Spanstrategien, intelligentere Bewegungsführung sowie durch raschere Satzwechsel und verkürzte Nebenzeiten (Bild 2).

Um dies zu belegen, wird die auf der Messe gezeigte Demonstrationsmaschine zunächst mit der ursprünglichen CNC betrieben – und dann umgeschaltet auf eine aktuelle Sinumerik-CNC des Typs 840D sl. Alle anderen Komponenten der Maschine bleiben unverändert. Den während der Bearbeitung durch die neue CNC erzielten Zeitgewinn zeigt ein Display an: Je nach zu fertigendem Teil sind dies durchaus 25 % oder mehr. Und die Zeitgewinne durch die komfortablere Programmierung, Bedienung und das CNC-gestützte Messen und Einrichten sind dabei noch gar nicht berücksichtigt.

Roboterintegration als CNC-Option

Mit der CNC hat der Anwender auch die Möglichkeit, sehr einfach einen Roboter anzusteuern: Das Sinumerik-System bietet mit der Roboter-CNC-Anbindung „Sinumerik Integrate Run My-Robot“ eine umfassende Schnittstelle zur Roboteransteuerung und -bedienung per CNC. Genauer: zur Ansteuerung und Bedienung von Industrierobotern der Firma Kuka, mit der Siemens eine Kooperationspartnerschaft unterhält.

Das Kuka-Optionspaket „Mx-Automation“ und die Roboter-CNC-Anbindung sind aufeinander abgestimmte Softwarepakete. Zusammen entlasten sie sowohl den Maschinenentwickler als auch den Maschinenbediener komplett von der Notwendigkeit, roboterspezifisches Know-how aufzubauen. Nicht einmal ein gesondertes Bedienpanel für den Roboter ist nötig: Die gesamte Bedienung, Programmierung (auch per Teach-in), die Wartung und Diagnose des Roboters – alles wird in der vertrauten CNC-Umgebung erledigt (Bild 3).

Inbetriebnahme, Bedienung, Programmierung und Wartung

Die technische Integration des Roboters ist mit der Aktivierung der benötigten Optionen und dem Anschluss der Industrial-Ethernet-Verbindung zwischen CNC und Robotersteuerung erledigt. Die Inbetriebsetzung geschieht dann bereits mithilfe der von der Roboter-CNC-Anbindung bereitgestellten CNC-Funktionen. „Wir haben das bei dieser Maschine zum ersten Mal gemacht und es hat alles ohne Rückfrage und auf Anhieb geklappt“, erinnert sich Böninger.„Dabei haben sich viele Vorteile der CNC-gestützten Roboterbedienung herausgestellt. Zum Beispiel kann der Roboter nun wie jede andere CNC-Achse per Jog und mithilfe des Override verfahren werden, und zwar nach Wunsch im Maschinen- oder Werkstückkoordinatensystem.“ Damit sei auch das Teach-in des Roboters einfach: Single-Step-Modus aktiveren, Zyklus anzeigen, per Jog zur gewünschten Position hinfahren, Position übernehmen – schon ist alles fertig.

„Robbi“ vereinfacht das Roboterprogrammerstellen

Das aus solchen Bewegungssätzen erstellte Roboterprogramm läuft dann in einem separaten CNC-Kanal, seine Abarbeitung ist über die Kanalsynchronisation an das Teileprogramm gekoppelt (Bild 4). Das ist erstens sehr übersichtlich und sorgt zweitens dafür, dass der Roboter immer synchron zur Bearbeitung agiert – auch wenn die Bearbeitung per Override beschleunigt oder verlangsamt wird.

Roboter und Override sind synchron zum NC-Progamm

Selbst bei komplexeren Bewegungen klappt das sehr gut. In der gezeigten Chiron FZ 12 W zum Beispiel muss der kleine Kuka-Roboter so einige Verrenkungen machen, um in dem bei geschlossener Arbeitsraumtür doch sehr begrenzten Platz seine Arbeit zu verrichten: Rohlinge aus dem Magazin entnehmen, den Palettenwechsler bestücken, die Teile für die rückseitige Bearbeitung wenden und die fertigen Werkstücke entnehmen und in das Teilemagazin ablegen – und das alles, ohne mit anderen Aggregaten zu kollidieren.

Trotzdem gelang es den Technikern von CMS in kurzer Zeit, geeignete Roboterbewegungen mit CNC-geführtem Teach-in festzulegen und mit der spanenden Bearbeitung zu synchronisieren. Die Roboterprogramme speichert die Sinumerik-CNC zusammen mit dem zugehörigen Teileprogramm, was sehr zur Übersichtlichkeit beiträgt und die Programmverwaltung vereinfacht.

Fernsteuerung beinhaltet Safety-Interface

Als CNC-integrierte Fernsteuerung setzt die Roboter-CNC-Anbindung auf den von Kuka bereitgestellten Grundfunktionen des Roboters auf. Dazu gehört auch eine Schnittstelle zu den Sicherheitsfunktionen des Roboters. Safety-Integrated-Konzepte können also nach industriellen Standards realisiert werden, ohne dass dazu die PLC (Programmable Logic Controller) des Roboters direkt angesprochen werden muss.

Auch der regelmäßig notwendige Bremsentest aller Roboterachsen ist transparent in die Sinumerik-Funktionen integriert. Kurz: Die Kuka-eigene Steuerung ist für den Anwender praktischerweise eine Black Box, die durch die Roboter-CNC-Anbindung in allen für die Fertigungsautomatisierung wichtigen Punkten transparent wird.

CNC-Fernwartung hat Zugriff auf den Roboter

Selbst eine Entstörung eines Roboters ist ohne separates Bedienpanel oder gesondert zu erwerbendes Know-how möglich, sie kann darum in aller Regel vom Bedienpersonal sofort und selbst geleistet werden (Bild 5). Falls nötig steht aber auch die Möglichkeit der Ferndiagnose des Roboters über die Sinumerik-CNC zur Verfügung. Hat der Betrieb die Fernwartung für Sinumerik freigeschaltet, muss die IT-Abteilung für den Roboter keine zusätzlichen Tools installieren oder Firewall-Ports freischalten.

Fertigungsautomatisierung mit CNC-geführten Robotern

Kuka-Industrieroboter gibt es in passender Größe und Leistung für praktisch alle Anwendungen im Fertigungsumfeld. Mit der vorgestellten Roboter-CNC-Anbindung können nun auch Betriebe kleiner und mittlerer Größe sehr wirtschaftlich einzelne Fertigungsstationen automatisieren oder sie sogar flexibel verketten.

Dank der großen Beweglichkeit und des guten Aktionsradius der Gelenkarmkinematiken lässt sich der Roboter so platzieren, dass sowohl der bediente als auch der unbediente Betrieb der Maschine möglich ist. Die Maschine kann über Nacht oder bei in rascher Folge zu wechselnden Werkstücken bedienerlos arbeiten, ansonsten aber vollwertig als klassische Werkstattmaschine genutzt werden.

Und all das eben nicht nur bei Neuinstallationen, sondern auch bei Retrofits oder beim Einsatz von Gebrauchtmaschinen. „Sinumerik Integrate Run My-Robot gibt uns die Option, unsere herstellerüberholten Maschinen auch mit einer preiswerten und sehr einfach einsetzbaren Automation anzubieten – und zwar aus einer Hand“, fasst Böninger abschließend zusammen. MM

* Dipl.-Ing. (FH) Hanspeter Richter ist Consultant für Retrofit im Service für Motion Control der Siemens AG in 91056 Erlangen

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 42974905)

Das könnte Sie auch interessieren SCHLIESSEN ÖFFNEN
Bild 1: In der automatisierten Zelle wird die Drehmaschine vom Roboter bestückt.
Zerspanung

Roboterbedienung erfolgt über die Werkzeugmaschinensteuerung

Mit Kuka.cnc bietet die Kuka Roboter GmbH die Möglichkeit, CNC-Programme nach DIN 66025 direkt mit der Robotersteuerung abzuarbeiten.
Robotersteuerungen

Integrierter CNC-Kern ermöglicht Direktverarbeitung von G-Code

Hochpräzises Außenrund- und Koordinatenschleifen in einer Aufspannung ermöglicht das neue Maschinenkonzept des Schleifzentrums – und damit sollen sich rund 60% der Bearbeitungszeiten einsparen lassen.
Schleifen

Neues Maschinenkonzept reduziert die Schleifzeit drastisch

Archiv: Vogel Business Media; Bild: Kuka; Bild: Siemens; Jablonski; ; Schuler; Meusburger; picsfive - Fotolia; LVD; Bihler; Eutect / Lebherz; Stefanie Michel; RK Rose+Krieger; Lucas+Dursski; Mack Brooks; Schall; J.Schmalz; Inocon; Zeller + Gmelin; Okamoto Europe; Lantek; Simufact; IKT; Schöller Werk; Vollmer; Wirtschaftsvereinigung Stahl; © earvine95, pixabay; Thyssenkrupp; Esta; IFA; CWS; totalpics; Design Tech; Deutsche Fachpresse; Automoteam; MPA Stuttgart