Simulation in der virtuellen Roboterzelle
Gerhard Trebbin, Geschäftsführer bei Trebbin, beschreibt die wesentlichen Herausforderungen bei ihrem Anteil am Projekt: Es galt ein rotierendes, zwölfachsiges, robotergestütztes Verfahren zur Glasbearbeitung zu entwickeln. Nachdem die Konzeption stand, ging es zunächst darum, diese auf Machbarkeit, mögliche Kollisionsrisiken sowie Erreichbarkeit von Positionen zu überprüfen. Weitere Ziele waren das Optimieren der Bahnen für Objektbewegungen und der Arbeitsbereiche der beiden Roboter, um möglichst viele Freiheitsgrade zu erzielen. Dazu nutzte Trebbin die Offline-Programmier- und Simulationssoftware RobotStudio von ABB. Ihr Herzstück ist der integrierte Virtual Controller (VC), eine exakte Kopie der realen Robotersteuerung IRC5 inklusive aller Funktionen. Zusammen mit aus 3DCAD-Bibliotheken eingespielten Modellen von Robotern sowie anderen Maschinen und Geräten ließen sich realitätsnahe virtuelle Roboterzellen erstellen. Entscheidend bei dieser Anwendung sind die synchronen Bewegungen der beiden Roboter untereinander sowie mit den externen Achsen des Lasers. Glasrohr, Sinterglasfilter und sämtliche Roboterachsen müssen während der Bearbeitung exakt auf einer Symmetrieachse liegen und die endlos rotierenden Greifer beider Roboter mit absolut gleicher Geschwindigkeit drehen. Schon geringe Unterschiede in der Umdrehungsgeschwindigkeit würden das Glasrohr zerstören. Fehler, die sich aus ungenau im Glasrohr platzierten Glasfilterscheiben ergeben, würden sich im späteren Einsatz zeigen und zu Reklamationen führen. Für den Schmelzprozess sind nicht nur hochpräzise Roboter erforderlich, sondern auch der richtige Abstand des Glasrohrs zum Brennpunkt. Unbeherrschbare thermische Spannungen müssen vermieden werden. Sollte die Leistung des Lasers im Fokus dennoch zu hoch oder zu niedrig sein, können die Roboter eigenständig ihren Abstand zum Brennpunkt verändern.
Synchronisieren der Bewegungen per Software
Die Grundlage für die hier beschriebenen Bewegungen liefert Multimove, eine Funktion der Software IRC5 und des Virtual Controllers von dem Roboterhersteller. Die Funktion kann bis zu vier Roboter und 36 externe Achsen über eine einzige Steuerung ansprechen und deren Bewegungen synchronisieren. Dazu bewegt eine Handhabungseinrichtung wie ein Roboter oder Werkstückpositionierer das Werkstück, während die übrigen Geräte oder Roboter ihre Bewegungen relativ zu dem bewegten Bauteil anpassen und dieses bearbeiten. Programmiertechnisch definiert man dazu die Objektkoordinatensysteme der einzelnen Geräte relativ zum geführten Bauteil beziehungsweise der das Werkstück führenden Maschine. So werden Anwendungen möglich, die vorher als nicht machbar oder unwirtschaftlich galten. Ganz nebenbei kann Multimove den Werkzeugeinsatz sowie den Befestigungsaufwand reduzieren und wesentlich kompaktere Roboterzellen ermöglichen. Zudem lassen sich die im Robotstudio entwickelten Steuerprogramme später 1:1 in die reale Robotersteuerung übertragen. Das führt im betrieblichen Alltag zu oft deutlich kürzeren Anlaufzeiten, schnelleren Produktwechseln und einer erhöhten Produktivität. Trebbin hat für beide Roboter spezielle Dreibackengreifer entwickelt, von denen einer als Kombigreifer über ein zusätzliches, zentrisch eingebautes Saugrohr zur Aufnahme und Positionierung der gesinterten Glasfilterscheiben im Glasrohr verfügt.
