Optimiertes Teilehandling erhöht Produktivität der Anlage

NEO ist ein von INAUTOM Robótica komplett in Portugal entwickelter kartesischer Roboter für die Teileentnahme an Kunststoffmaschinen. Das Ziel: Die Produktivität der Anlagen erhöhen. Bei der Umsetzung setzte das Unternehmen auf Synchron Servomotoren AM8000, das Multiachs-Servosystem AX8000, die Software TwinCAT und die Kompetenz des langjährigen Beckhoff Distributors Bresimar Automação.

Die Kunststoffindustrie steht vor der Herausforderung, permanent die Effizienz und Flexibilität ihrer Maschinen und Prozesse zu steigern. „Dies macht die Automatisierung zu einem wesentlichen Faktor für die Wettbewerbsfähigkeit der Anbieter von Maschinen und Produzenten“, betont Fábio Roleiro, Automation Manager bei INAUTOM Robótica, die Wichtigkeit des Projekts. Vor diesem Hintergrund ist INAUTOM Robótica, laut eigener Aussage einziger portugiesischer Spezialist für die Integration kartesischer Roboter und anderer Robotertypen in Kunststoffspritzgießmaschinen, eine strategische Partnerschaft mit dem Unternehmen Bresimar Automação eingegangen, das Beckhoff Automation seit mehr als 20 Jahren in Portugal vertritt. Ziel der Kooperation war, mit den fortschrittlichen Steuerungs- und Motion-Lösungen von Beckhoff die Arbeitsgeschwindigkeit der kartesischen Roboter zu erhöhen. „Das Ergebnis ist eine umfassende, zukunftssichere Automatisierungslösung für unsere gesamte Familie an kartesischen Robotern“, so Fábio Roleiro.

Flexibilität durch offenes Automatisierungssystem

Die kartesischen Roboter der Serie NEO sind optimiert für die schnelle und präzise Entnahme von Spritzgießteilen und steigern so die Produktivität der Maschinen. Wichtige Leistungsindikatoren, wie z. B. eine hohe Entnahme- und Bestückungsgenauigkeit sowie Geschwindigkeit, sind dabei für die Reduzierung der Zykluszeit von entscheidender Bedeutung. Alle Komponenten der kartesischen Roboter wurden so ausgelegt, dass sie die notwendige mechanische Robustheit für die Integration in Kunststoffmaschinen sicherstellen.

An Komponenten setzt das Unternehmen auf einen Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6015 als Steuerung, auf Synchron Servomotoren AM8000 in Kombination mit dem Multiachs-Servosystem AX8000 sowie auf verschiedene EtherCAT-Klemmen der EL-Serie und EtherCAT-Box-Module der EP-Serie. „Zusammen mit TwinCAT 3 als Automatisierungsplattform konnten die Ingenieure von INAUTOM Robótica alle technischen Herausforderungen meistern“, so Gervásio Monteiro, Beckhoff Brand Manager bei Bresimar Bresimar Automação.

Ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung der NEO-Baureihe war eine möglichst hohe Flexibilität, damit sich die Handlinglösung an das Layout und die Prozesse der Kunden anpassen lässt. „Mit Traglasten von bis zu 70 kg sind die kartesischen Roboter ebenso für Anwendungen außerhalb der Kunststoffindustrie eine interessante Option“, stellt Fábio Roleiro das breite Einsatzspektrum der Baureihe heraus.

Das fein abgestufte Portfolio an Motoren und Antrieben ermöglicht die Anpassung an unterschiedliche Nutzlasten. Softwareseitig wurde hingegen durch TwinCAT eine Vereinheitlichung über alle Baugrößen erzielt. Um präzise Bewegungen zu erreichen, die ebenso die hohen Anforderungen an Geschwindigkeit und Beschleunigung erfüllen, sind die Portalachsen (X, Y und Z) mit Synchron Servomotoren AM8000 ausgestattet. Mit ihrer Dynamik und hohen Haltemomenten eignen sich die Servomotoren ideal für Anwendungen, die Präzision und Effizienz erfordern. In die Servomotoren integrierte Encoder als Feedbacksystem liefern präzise Positionswerte, die über EtherCAT und die platz- und gewichtsparende OCT-Anschlusstechnik (One Cable Technology) in Echtzeit (Kommunikationszyklus von 62,5 µs) an das Multiachs-Servosystem AX8000 übertragen werden.

Anpassungsfähig in Hard- und Software

Mit Abmessungen von lediglich 82 x 82 x 40 mm ist der Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6015 das kompakteste Modell dieser Reihe von Beckhoff. Ein weiterer Vorteil sind dessen vielseitigen Einbauoptionen. „INAUTOM Robótica nutzt mit dem Industrie-PC den knappen Einbauraum perfekt aus“, so Gervásio Monteiro. Trotz des kleinen Formfaktors steht mit Quadcore-Prozessoren vom Typ Intel Atom® eine ausreichend hohe Rechenleistung zur Verfügung, um mit TwinCAT die Achsbewegungen des kartesischen Roboters dynamisch und synchron zu berechnen. „Mit den verfügbaren Betriebssystemen Windows 10 IoT und TwinCAT/BSD sowie künftig auch Linux können wir uns auch an die Softwareanforderungen und die Betriebsumgebungen unserer Kunden anpassen“, unterstreicht Fábio Roleiro die Flexibilität der NEO-Baureihe.

INAUTOM Robótica automatisiert die Roboter mit TwinCAT 3 PLC/NC PTP 10 (TC1250) und dem TwinCAT 3 HMI Server (TF2000) für die Visualisierung. Mit der in HTML5 entwickelten Benutzeroberfläche steht eine vollständige Lösung für das Management und die Bedienung der Robotersysteme zur Verfügung. HTML5 ermöglicht sowohl die Kombination mit mobilen Bediengeräten als auch die Integration in eine vorhandene browserbasierte HMI von Kunststoffmaschinen. Dies spart die Kosten für ein zusätzliches Gerät zur Inbetriebnahme des Roboters. „Zudem vereinfacht die HTML5-basierte Visualisierung die Interaktion der Benutzer mit dem System. Die intuitive Bedienung verkürzt die Lernkurve des Bedienpersonals und leistet somit ebenfalls ihren Beitrag zur Steigerung der Gesamteffizienz“, so Gervásio Monteiro. PC-based Control als offene Steuerungsplattform gebe INAUTOM Robótica zudem die Sicherheit, alle künftigen Kundenanforderungen umsetzen zu können.

Safety gemäß IEC 61508 und Euromap 67

Bei der Umsetzung der Safety-Anforderungen gemäß IEC 61508 (SIL3) vertraut INAUTOM Robótica auf TwinSAFE als Sicherheitstechnologie. Zum Einsatz kommen TwinSAFE-Klemmen EL1918 (4-Kanal-Digital-Eingang) sowie EL2904 (4-Kanal-Digital-Ausgang). Damit lassen sich die Roboter übereinstimmend mit der Norm Euromap 67 (Electrical Interface between Injection Moulding Machine and Handling Device/Robot) in die Kunststoffmaschinen integrieren. „Dieser Standard ist für die sichere Elektrifizierung und Kodierung von Roboteroperationen unerlässlich“, betont Fábio Roleiro.

„Die Lösung auf Basis der Antriebs- und Steuerungstechnik von Beckhoff übertrifft unsere Leistungsanforderungen und erfüllt die hohen Sicherheitsstandards gemäß IEC 61508 (SIL3) und Euromap 67“, resümiert Fábio Roleiro. Durch die Integration der Beckhoff Steuerungs- und Antriebstechnik in die kartesischen Roboter von INAUTOM Robótica werden höhere Geschwindigkeit und Genauigkeiten der Pick-and-Place-Operationen ermöglicht. Die Kunden von INAUTOM Robótica profieren von reduzierten Zykluszeiten, die zu einer deutlichen Verbesserung der Produktivität von Kunststoffspritzmaschinen führen. Denn der modulare Aufbau der NEO-Roboter erlaube maßgeschneiderte Anpassungen an spezifische Kundenlayouts und -prozesse hinsichtlich Traglasten und Abmessungen. „Unser Projekt verdeutlicht, wie wichtig es ist, außergewöhnliche Technologien zu nutzen, um spezifische Marktanforderungen zu erfüllen,“ erläutert Fábio Roleiro, „und dass strategische Partnerschaften und Innovationen für die kontinuierliche Weiterentwicklung der industriellen Automatisierung entscheidend sind.“