NX CAM Robotics Simulation, Bild: Siemens

Anwendungsfall: NX CAM Robotics mit VNCK Simulation Multi-Robot-Bearbeitung Fräsen einer Prototypen Karosserie. Bild: Siemens

Der Vorteil eines Bearbeitungsroboters ist seine große Reichweite, die Arbeitsräume bis zu zehn Kubikmeter abdecken kann. Wenn man den Roboter zusätzlich mit einer linearen Achse verfährt, erreicht man sogar ein Vielfaches davon. Diese Eigenschaft sorgt gerade auch bei der Bearbeitung großer Werkstücke für Prozessverbesserungen. Solche Roboter bieten durch ihre hohe Beweglichkeit mit bis zu sechs Freiheitsgraden sehr flexible Einsatzmöglichkeiten. In der Praxis übernehmen sie beispielsweise nicht nur Bearbeitungsaufgaben wie Bohren, sondern werden genauso gut für Pick&Place-Anwendungen genutzt.

Sinumerik Grafik 1. Bild: Siemens
Sinumerik Run MyRobot /Direct Control. Bild: Siemens

Der Knackpunkt eines Bearbeitungsroboters ist seine Präzision. Genau hier liefert Sinumerik Run MyRobot die notwendige Unterstützung. Denn Roboterarme, die direkt von der Sinumerik-CNC-Technologie gesteuert werden, stehen komplexen Bahnplanungs- und Steuerungsalgorithmen zur Verfügung; so lässt sich die absolute wie auch die Bahngenauigkeit drastisch erhöhen. Anwendungen wie beispielsweise Fräsen, Bohren, Polieren, Fertigen von Faserverbundwerkstoffen (zum Beispiel Tape Layering, Fiber Placement) oder auch die additive Fertigung stellen hohe Anforderungen an Präzision und Flexibilität. Zahlreiche Applikationen erfordern dabei einen großen Arbeitsbereich sowie den Zugang von allen Seiten des Werkstücks, insbesondere bei Mehrfachbearbeitungen. Dies stellt hohe Ansprüche an die technische Performance und ist deshalb eine Herausforderung für die Programmierung des Roboters sowie dessen zusätzliche Achsen (Rundtische, lineare Achsen, und so weiter).

Software für anspruchsvolle Aufgaben

Solche anspruchsvollen Programmieraufgaben sind eine echte Herausforderung, lassen sich aber mit Unterstützung der Siemens Software NX CAM Robotics ohne weiteres erledigen. Im Fokus von NX CAM Robotics stehen 6-Achs-Industrieroboter, die zusätzlich mit Linear- und Positioniereinheiten kombiniert werden können. Es stehen alle NX-CAM-Operationstypen zur Verfügung, die mit Roboterregeln angereichert werden. So lassen sich komfortabel Werkzeugwege für die Roboterbearbeitung programmieren und simulieren – egal, ob es sich um abtragende oder additive Prozesse handelt. Ein Sinumerik-Postprozessor, der auf Basis des Post Configurators entwickelt wurde, ist ebenfalls verfügbar. Mit dem Sinumerik VNCK (virtueller NC Kernel) ist eine leistungsfähige G-Code basierende Simulation implementiert. Damit lassen sich selbst mehrere Roboter, die zusammen ein Werkstück bearbeiten, simulieren. Besondere Vorteile bietet NX CAM Robotics für CAM-Anwender, die bisher Dreh- und Fräsmaschinen programmiert haben, da sie alle bekannten Strukturen und Funktionen von NX bereits kennen. Mit Unterstützung von NX lassen sich Roboterbewegungsarten, Singularitäten und Konfigurationen visualisieren und vermitteln.

Roboter erhalten Funktionalitäten einer CNC

Den Herausforderungen an die Präzision eines roboterunterstützten Gesamtsystems in der Fertigung begegnet Siemens wie eingangs erwähnt mit Sinumerik Run MyRobot/Direct Control. Markantester Vorteil: die direkte Anbindung von Gelenkarmroboter-Mechaniken an die Antriebstechnik von Siemens – ohne separate Robotersteuerung. Dadurch stehen dem Roboter alle Funktionalitäten einer CNC zur Verfügung. Für Anwender ist dieser Weg deshalb von großem Vorteil, weil sich die Vielfalt der hochgenauen Roboteranwendungen in den nächsten Jahren ausweiten wird. 

Sinumerik Grafik 2, Bild: Siemens
Sinumerik Run MyRobot /Direct Control. Bild: Siemens

Vor diesem Hintergrund unterstützt Siemens mithilfe einer besonderen Kombination aus intelligenten Kalibrierungsmechanismen (Steigerung der Absolutgenauigkeit) und durchdachten Kompensationsalgorithmen seine Kunden dabei, hochpräzise Robotikanwendungen umzusetzen. Die richtungsweisende dynamische Roboterkompensation führt zu hohen Bahngenauigkeiten indem sie das mechatronische Modell des Roboters komplett abbildet. Ein solches dynamisches Modell des Roboters macht es möglich, das Nicken des Roboters bei schnellen Brems- und Positioniervorgängen, bei gleichzeitigen externen Prozesskräften, zu kompensieren. Dazu bietet das Modell eine posenabhängige adaptive Drehmomentvorsteuerung und Achsdynamik. Zusätzlichen Nutzen erhalten Anwender, wenn abtriebsseitig direkt arbeitende Wegmesssysteme an den Robotergelenken vorhanden sind. Dies führt zur Kompensation des Getriebespiels und steigert so die allgemeine Steifigkeit des Roboters und dessen Bahngenauigkeit.

Kurz gesagt: Run MyRobot erschließt die Robotik für die gesamte Siemens-Digitalisierungswelt. Mit der Einbindung eines digitalen Roboter-Zwillings in das CAD/CAM-System NX CAM Robotics, der Nutzung des Sinumerik-Postprozessors und der VNCK-Simulation wird die gesamte Projektierungsprozesskette abgedeckt. Das Zusammenwirken von Simulation, Teileprogrammen, Sinumerik-Steuerung und Roboter ermöglichen Anwendern sämtliche Vorteile und Stärken einer Werkzeugmaschine auch auf die Roboter anzuwenden. aru