Roboterbetrieb durch präzise Servo-Bewegungstechnik optimieren

Servos sind die bevorzugte Technologie für Robotik, und Servosysteme spielen eine wichtige Rolle beim Betrieb der unterstützenden Ausrüstung rund um Roboter für das Be- und Entladen von Teilen und Produkten. Der Begriff „Bewegungssteuerung“ für industrielle Automatisierungsausrüstung wird meist auf den Einsatz elektrischer Servomotoren, Antriebe und Controller für den Betrieb verschiedener Roboterbewegungsachsen angewendet. Servosysteme sind jedoch auch grundlegend für die Überwachung, Berechnung und Steuerung von Aktivitäten von Förderbändern, Greifern und anderer Handhabungsausrüstung.

Servomotoren wandeln elektrische Energie in präzise gesteuerte Bewegung um. Diese Motoren werden von einem Antrieb betrieben, der von einem Controller gesteuert wird. Jede dieser Funktionen kann mit einem einzelnen Gerät (Abbildung 1) ausgeführt werden oder manchmal kombiniert sein. Konstrukteure müssen die Anwendungsanforderungen für:

• Geschwindigkeit und Beschleunigung/Verzögerung

• Positionier- und Geschwindigkeitsgenauigkeit

• Anzahl der verbundenen Achsen

• Kraft

• Einschaltdauer

• Höherwertige Automatisierung und Integration

Anwender haben einige Optionen für die Automatisierung. Sie können einen dedizierten Servocontroller mit integrierten industriellen Protokollen wie EtherNet/IP, PROFINET oder anderen verwenden. Eine andere Option ist eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), die spezifische Bewegungssteuerungsbefehle unterstützt. Für Anwendungen mit komplexen Integrationsanforderungen und/oder vielen Freiheitsgraden kann eine bewegungsfähige SPS die beste Kommunikation und Gesamtkoordination bieten.

Viele Anwender finden, dass die Wahl der Servohardware von einem einzigen Anbieter das geringste Risiko und die höchste Leistung bietet. Dieser Ansatz bietet eine skalierbare Optionenpalette für jede Anwendung (Abbildung 2).

Eine häufige Anwendung für Servobewegung umfasst Kartoniermaschinen sowie Produktzufuhr-Förderbänder, die einen Roboter und weitere Förderbänder und Verpackungsanlagen nachgeschaltet versorgen. Jedes dieser Elemente muss hochgradig mit den anderen koordiniert sein, um Kartons und Produkte mit der richtigen Geschwindigkeit zum Roboter zu liefern, damit die Kartons befüllt und dann entladen werden können.

Konstrukteure können erweiterte Bewegungsfunktionen nutzen, um sanftes Produkthandling durchzuführen und die Positionierung zu beschleunigen, während Produktkippeln oder -rutschen vermieden wird. Für Produktionslinien, die unterschiedliche Produktgrößen handhaben, bieten einige Servosysteme wechselbare Nockenprofile, die es dem System ermöglichen, schnell Umstellungen für mehrere Produktgrößen durchzuführen. Einige dieser Funktionen sind nur in voll ausgestatteten Servoproduktlinien verfügbar. Schließlich bieten die leistungsfähigsten Servosysteme erweiterte Analyse- und Diagnoseinformationen, um Benutzer bei der Optimierung des Betriebs und der Maximierung der Betriebszeit zu unterstützen.

Servos werden an Bord von Robotern für ihre Leistung, Geschwindigkeit und Präzision eingesetzt. Aus denselben Gründen werden Servos umfangreich für die bewegungssteuerungsbezogenen Aktivitäten der mit einem Roboter verbundenen Ausrüstung verwendet. Zwar fügt Servobewegungssteuerung jedem Projekt einen Grad an Komplexität und Kosten hinzu, doch diese Systeme sind im Einsatz zuverlässig und effizient und liefern das erforderliche hohe Leistungsniveau.

Angesichts des hohen Integrationsgrads, der häufig mit Servosystemen erforderlich ist, und des wachsenden Bedarfs an Betriebs- und Diagnosedaten sollten Konstrukteure die Kommunikations- und Interoperabilitätsfähigkeiten von Servosystemen bei der Plattformauswahl berücksichtigen. Die Wahl von Servobewegungssteuerungstechnologien aus einem Portfolio industrieller Produkte kann Risiken reduzieren und beste Leistung sicherstellen.