Steigende Variantenvielfalt, kürzere Produktlebenszyklen und häufige Formatwechsel prägen heute viele Verpackungslinien. Besonders im End-of-Line-Bereich kommen daher zunehmend Robotersysteme zum Einsatz, die unterschiedliche Handling-Aufgaben flexibel übernehmen können. Je nach Anwendung werden unterschiedliche Robotertypen eingesetzt: Deltaroboter für hochdynamische Pick&Place-Aufgaben und Scara-Roboter für präzise Handhabungsprozesse, insbesondere bei engen Platzverhältnissen, oder sechsachsige Industrieroboter für komplexe Palettier- und Handling-Szenarien. Mit zunehmender Anlagenkomplexität rückt jedoch eine weitere Frage in den Mittelpunkt: Nicht nur die Leistungsfähigkeit des Roboters ist entscheidend, sondern auch die Art und Weise, wie Robotik in die Maschinensteuerung integriert ist.
Stand-alone-Robotik: Konzept mit Systemgrenzen
In vielen Anwendungen arbeiten Roboter und Maschine traditionell als getrennte Systeme. Der Roboter verfügt über eine eigene Steuerung, während die Maschinensteuerung den Gesamtprozess koordiniert. Die Kommunikation erfolgt über definierte Schnittstellen zwischen beiden Systemen. Dieses Konzept hat sich über viele Jahre bewährt. Es erlaubt eine klare Systemtrennung und ermöglicht die Integration standardisierter Robotersysteme in unterschiedliche Maschinenkonzepte. Bei steigender Komplexität der Anlagen kann die Trennung jedoch zusätzliche Abstimmungsaufwände verursachen – etwa wenn mehrere Robotersysteme eng mit dem Maschinenprozess synchronisiert werden müssen. Gerade bei hochdynamischen Verpackungsprozessen oder bei Linien mit mehreren Robotern steigt damit der Engineering-Aufwand für Integration, Synchronisation und Diagnose.
Robotik als Teil der Maschinensteuerung
Ein alternativer Ansatz besteht darin, Robotikfunktionen direkt in die Maschinensteuerung zu integrieren. In solchen Architekturen werden Robotik, Motion Control, Sicherheitsfunktionen und Maschinenlogik innerhalb einer gemeinsamen Steuerungsplattform umgesetzt.
Für Maschinenbauer bedeutet das: Roboterachsen werden wie zusätzliche Maschinenachsen behandelt und lassen sich mit denselben Engineering-Tools konfigurieren und programmieren. Bewegungsabläufe von Robotern und Maschinenachsen können dadurch enger miteinander synchronisiert werden. Diese integrierte Architektur reduziert Schnittstellen zwischen Systemen und vereinfacht das Engineering komplexer Anlagen. Gleichzeitig entsteht ein konsistentes Diagnose- und Bedienkonzept über die gesamte Maschine hinweg. Mit PC-based Control und XTS reduziert Komax SLE den Maschinen-Footprint um 45 % und steigert Flexibilität in der Kabelverarbeitung. ‣ weiterlesen
45 % weniger Footprint mit XTS
Beispiel für eine integrierte Robotikplattform
Ein Ansatz zur Umsetzung solcher integrierten Maschinenkonzepte ist die Robotiklösung KeMotion von Keba Industrial Automation, ein Technologiemodul der offenen Automatisierungsplattform Kemro X. Mit KeMotion lassen sich Robotikfunktionen direkt in Maschinen und Produktionsanlagen integrieren und gemeinsam mit Steuerungs-, Motion- und Sicherheitsfunktionen innerhalb einer einheitlichen Architektur betreiben. Das Technologiemodul ermöglicht Herstellern von Verpackungsmaschinen, Industrieroboter und Maschinenprozesse in einer gemeinsamen Steuerungsumgebung auszuführen und Roboter nahtlos in die Maschinenlogik einzubinden. Innerhalb eines Systems können mehrere Roboter mit unterschiedlichen Kinematiken gesteuert werden. Gleichzeitig verbindet die Plattform Robotikfunktionen mit Steuerungs-, Antriebs- und Sicherheitstechnik.
Roboterbewegungen sowie prozessbezogene Befehle – z.B. für Greifen oder Handling – lassen sich dabei in einer gemeinsamen Ablaufstruktur mit der Maschinenlogik definieren. Dadurch können Bewegungsabläufe und Maschinenprozesse eng miteinander synchronisiert werden. Technologisch basiert KeMotion auf einer offenen Echtzeit-Linux-Architektur. Sie unterstützt klassische SPS-Programmierung nach IEC61131-3 ebenso wie Hochsprachen wie C oder C++. Über standardisierte Industrieprotokolle wie EtherCat, Profinet, EtherNet/IP oder OPC UA sowie über moderne Web-Schnittstellen lässt sich das System zudem in übergeordnete Anlagenarchitekturen integrieren. Für Hersteller von Verpackungsmaschinen eröffnet dieser Ansatz zusätzliche Freiheitsgrade bei der Gestaltung ihrer Maschinenarchitektur. Engineering- und Integrationsaufwand können reduziert werden, während gleichzeitig eine einheitliche Systemstruktur für Maschine und Robotik entsteht. Robotik wird dabei nicht mehr als eigenständige Automatisierungseinheit betrachtet, sondern als integraler Bestandteil der Maschinensteuerung.
Virtuelle Inbetriebnahme bereits im Engineering
Ein weiterer Vorteil integrierter Steuerungsplattformen liegt in der Möglichkeit der virtuellen Inbetriebnahme. Mit virtuellen Steuerungen kann die komplette Automatisierungssoftware bereits während der Entwicklungsphase auf einem Standard-PC ausgeführt werden, wesentliche Maschinenteile werden dabei über digitale Zwillinge abgebildet.
Da dabei dieselbe Steuerungssoftware verwendet wird wie später in der realen Maschine, lässt sich das Verhalten der Anlage realitätsnah simulieren. Bewegungsabläufe, Taktzeiten und Prozesslogiken können frühzeitig getestet und angepasst werden. Hersteller von Verpackungsmaschinen erhalten dadurch bereits im Engineering belastbare Aussagen über das spätere Maschinenverhalten. Diese frühe Validierung reduziert Risiken bei der realen Inbetriebnahme und verkürzt häufig die Anlaufphase neuer Maschinen. Automatisierung leicht gemacht: Kompakte Roboterschweißzellen ermöglichen KMU den wirtschaftlichen Einstieg ins Roboterschweißen. ‣ weiterlesen
Moderne Einstiegslösungen in die Automatisierung
Fazit
Mit steigenden Anforderungen an Flexibilität, Variantenvielfalt und Taktleistung gewinnt Robotik in Verpackungsmaschinen weiter an Bedeutung. Gleichzeitig verändern sich die Anforderungen an die Automatisierungsarchitektur. Während klassische Stand-alone-Robotersysteme in vielen Anwendungen weiterhin sinnvoll sind, setzen Maschinenbauer zunehmend auf integrierte Steuerungskonzepte. Sie ermöglichen eine engere Verzahnung von Robotik, Motion Control und Maschinenlogik und vereinfachen das Engineering komplexer Verpackungsanlagen.
Für moderne End-of-Line-Linien wird damit weniger der einzelne Roboter zum entscheidenden Faktor – sondern die Architektur der gesamten Automatisierung.
Mehr zu KeMotion von Keba gibt’s hier:
