Delta-Kinematik ohne Schaltschrank Festo Industrie 4.0

Die bürstenlosen Gleichstrommotoren mit absoluter Positionserfassung, integriertem Regler, Leistungselektronik, absoluten Encodern – und der Option für absolute Multiturn-Encoder sowie integrierten Haltebremsen und Feldbus-Schnittstellen – sorgen neben der CPX dafür, dass der Schaltschrank obsolet wird. Bild: Festo

Schon 2014 zeigte beispielsweise der italienische Verpackungsmaschinenhersteller Cama einen schaltschranklosen Side-Loader und avancierte damit zum Trendsetter. Die Verpackungsmaschine nutzt als Steuerung die Automatisierungsplattform CPX von Festo, die alle pneumatischen und elektrischen Steuerketten integriert. Damit eröffnen sich für Maschinen- und Anlagenplaner ganz neue Horizonte im Anlagenlayout ihrer Fabriken. Sie haben jetzt mehr Platz und gewinnen Flexibilität zur Integration anderer Anlagenteile in der Linie.

Das Entwicklungsprojekt High-Speed-Handling mit CPX und dem neuen ‚integrierten Antrieb’ EMCA wirkt jetzt wie ein Trendverstärker. Die Robotik-Lösung mit 100 Picks/min in Delta-Kinematik ermöglicht freie Bewegungen im Raum. Die Automatisierungsplattform CPX integriert die komplette elektro-pneumatische Steuerkette über eine Codesys-Steuerung: vom E/A-Signal über einfache elektrische und pneumatische Bewegungen bis zur Transformation der Tripod-Modelle mit Auto-Kalibrierung. Neu dabei ist die Robotersteuerung mit CPX. Ursprünglich als Ventilinsel mit Remote I/O konzipiert, schafft Festo hier einen Quantensprung der dezentralen Automation in der Maschine. Dank IP65/67 kommen Steuerung und Tripod erstmals komplett ohne Schaltschrank aus.

Entscheidend für das Robotik-System sind auch die verwendeten elektrischen Antriebe EMCA mit integrierten wartungsfreien EC-Motoren in IP54/65. Die bürstenlosen Gleichstrommotoren mit absoluter Positionserfassung, integriertem Regler, Leistungselektronik, absoluten Encodern – und der Option für absolute Multiturn-Encoder sowie integrierten Haltebremsen und Feldbus-Schnittstellen – sorgen neben der CPX dafür, dass der Schaltschrank obsolet wird.

Das Roboter-Handling zeichnet sich vor allem durch hohe Dynamik aufgrund geringer bewegter Masse und hohe Steifigkeit durch den pyramidenförmigen, geschlossenen Aufbau aus. Die Geschlossenheit wird durch drei Doppelstäbe erreicht, die dafür sorgen, dass die Flanschplatte ständig in einer waagrechten Position bleibt. Achsen und Motoren sind ortsfest.

Die Tripod-Kinematik trägt den Forderungen in der Handhabungstechnik nach kurzen Taktzeiten, Dynamik, Funktionsintegration, schnellem ‚Plug and Work’, niedrigen Anschaffungs- und Betriebskosten sowie schneller Time-to-Market Rechnung. Bedingt durch den konstruktiven Aufbau bietet der Tripod eine bessere Zugänglichkeit im Arbeitsraum als konventionelle kartesische oder Scara-Roboter.

Das Entwicklungsprojekt kann als virtuelles Modell in eine Anlage eingebunden werden. Dabei wird die Anlage zunächst rein virtuell in einer CIROS-Simulation erstellt. Die CIROS-Simulation von Festo Didactic übernimmt den Tripod als Modell aus dem CAD-System und verarbeitet die Daten direkt weiter. Nach und nach werden dann virtuelle durch reale Komponenten ersetzt.

Mit der CIROS-Software von Festo Didactic wird das virtuelle Verhaltensmodell aus der Bibliothek erstellt und konfiguriert und dient damit als Ersatz für das noch nicht gefertigte reale System. Somit kann die Steuerung schon für die gesamte Anlage entwickelt und getestet werden. Das verbessert die Qualität, verkürzt die Inbetriebnahmezeit und ist wegweisend für Industrie 4.0. In Zukunft soll AML (Automation Markup Language) als Datenaustauschformat der Industrie 4.0 der Standard für diese Simulationen werden.