Wittmann: Digitaler Robot-Zwilling für störungsfreien Betrieb und kurze Rüstzeiten

Links eine reale Arbeitszelle, rechts die entsprechende Darstellung als digitaler Zwilling auf der R9 Robotsteuerung - (Bilder: Wittmann).

Mit der Vorstellung der neuen R9 Robotsteuerung will Wittmann auf der Fakuma 2017 das Potenzial aufzeigen, welches der Einsatz neuer Hardware- und Software-Technologien im Hinblick auf erhöhte Effizienz und Betriebssicherheit bietet. Eine dadurch möglich werdende bedeutende Funktionalität stellt laut Anbieter der mit der R9 Steuerung nun standardmäßig zur Verfügung stehende digitale Robot-Zwilling dar, der die Validierung der vom Roboter auszuführenden Abläufe jederzeit virtuell ermöglicht soll - und somit ohne Gefahr für Verarbeitungsmaschine und Roboter.

Virtuelle Abbildung realer Vorgänge
Basierend auf der Programmierung generiert die Steuerung eine virtuelle Arbeitszelle, in deren Visualisierung gezoomt werden kann, wobei die Perspektive frei wählbar und jederzeit änderbar ist. Es wird also eine digitale Kopie (Zwilling) der tatsächlichen Arbeitszelle bzw. des Roboters in der Steuerung mitgeführt. Dieser Zwilling verfügt über dieselben Ausstattungsmerkmale und Charakteristika wie das real existierende Equipment, und erlaubt somit die Simulation der anwendungsspezifischen Abläufe.

Sobald entsprechende Teile eines Robotprogramms erstellt wurden, besteht die Möglichkeit, über das Test-Menü der Steuerung in den Simulationsmodus zu wechseln. Um nun den virtuellen Zwilling eindeutig vom realen Equipment zu unterscheiden, erscheint in diesem Modus ein leuchtender Rahmen auf dem Bildschirm der R9 TeachBox, und zusätzlich erfährt der virtuelle Roboter eine schemenhafte Darstellung.

Dieser Modus erlaubt auch die Simulation der Spritzgießmaschine anhand von hinterlegten Kenngrößen. Der Simulationsmodus soll den Bediener in die Lage versetzen, gegebenenfalls folgenschwere Fehler im Robotprogramm sehr rasch aufzudecken, ohne bei einem real durchgeführten Testlauf ein Risiko eingehen zu müssen.

R9 Robotsteuerung von Wittmann, links mit der Anzeige des Startbildschirms, rechts mit der Anzeige des digitalen Zwillings einer Arbeitszelle.

Bewegungsabläufe von hoher Komplexität, die sich aus bis zu sechs gleichzeitigen Bewegungen zusammensetzen – etwa den Bewegungen sämtlicher Roboterachsen und zusätzlich weiterer Achsen, etwa von Drehtellern –, und die zu einer Kollision des Roboters mit der Schutzeinhausung oder den Holmen der Spritzgießmaschine führen könnten, sollen so ihren programmiertechnischen „Schrecken“ verlieren. Zumal sich auch Fehler in der Ablauflogik sowie potenzielle Synchronisierungsprobleme bei überlagerten und simultan laufenden Funktionen entdecken lassen sollen. So sei etwa der exakte Ort einer pneumatischen Achse nur in ihrer jeweiligen Endposition bekannt, daher sollte nach Erteilen eines Bewegungsbefehls stets überprüft werden, ob diese schon erreicht worden ist, bevor ein neuer Befehl gegeben wird. Ganz im Gegensatz dazu meldet eine Servoachse ihre Position automatisch in extrem kurzen Abständen.

Der digitale Zwilling steht in jedem Betriebsmodus für den gesamten Ablauf zur Verfügung, also auch im so genannten „Trockenbetrieb“ und im Hand- bzw. Step-Betrieb.

Einsatz auf einem PC
Zusätzlich zur Verwendung des digitalen Zwillings auf der R9 Steuerung kann dieser auch auf einem PC gestartet werden. Sind darauf die Geräte-Definitionen vorhanden, kann bereits vor dem Einspielen des Programms in den jeweiligen Roboter ein Simulationslauf vorgenommen und potenzielle Ablauffehler frühzeitig erkannt werden.

In so einem Fall soll der digitale Zwilling die an sich unproduktive Zeit minimieren, die an einer Arbeitszelle für das Einrichten aufzuwenden ist. Denn die logische Abfolge des Robotprogramms konnte zuvor schon am PC getestet werden. Einzig die realen Positionen des Roboters müssen nach dem Übertragen noch geteacht werden.

Die R9 Steuerung wartet mit einem weiteren Sicherheits-Feature auf, das über den Einsatz des digitalen Zwillings hinausreicht. Im Handbetrieb und während eines Trockenlaufzyklus aktiviert die R9 Steuerung ihre Antikollisions-Kontrolle. Diese meldet permanent die Stromaufnahme jedes einzelnen Antriebs. Bei zu großen Abweichungen vom Standardwert – und somit einer höchstwahrscheinlichen Kollision des Roboters mit anderen Komponenten in der Arbeitszelle – erfolgt eine sofortige Abschaltung der Antriebe.

„Mit der entkoppelten Visualisierung des digitalen Zwillings zielen wir darauf ab, kürzere Rüstzeiten zu gewährleisten und präventiv für einen störungsfreien Betrieb zu sorgen. Wir freuen uns sehr, unseren Kunden dies alles auf der Fakuma 2017 erstmals vorstellen zu dürfen“, so Martin Stammhammer, Internationaler Verkaufsleiter Roboter und Automatisierungssysteme der Wittmann Gruppe.

Weitere Informationen: www.wittmann-group.com

Fakuma 2017, Friedrichshafen, 17.-21. Oktober 2017, Halle B1, Stand 1204

Wittmann Kunststoffgeräte Ges.m.b.H., Wien, Österreich

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