Präzise, zuverlässige Schneide- und Bearbeitungszentren. Begriffe, die nicht oft im Zusammenhang mit Roboterarmen verwendet werden. Roboter gelten in Fertigungskreisen oft abwertend als ungenau. Unter Angabe von Toleranzen von +/- 0,100 (oder mehr) werden Roboter häufig als nur für Schweiß- oder Bestückungsanwendungen geeignet abgelehnt. Mit einer besseren Anfangsgenauigkeit ab Werk und Kalibriermethoden, die es Robotern ermöglichen, Toleranzen von 0,005 Zoll (oder weniger) umzusetzen, sind Roboter in Bearbeitungsanwendungen nicht mehr ungewöhnlich.
Im Zuge des Fortschritts der Robotertechnologie entstehen ständig neue Anwendungen für Roboter in der Fertigung. Roboter werden nun für Aufgaben eingesetzt, die früher nur von CNC-Maschinen übernommen wurden. Bei der Bewältigung neuer mechanischer Herausforderungen passt sich Software an, um den Bedarf an präziserer Steuerung und mehr Effizienz in Automatisierungslösungen zu unterstützen. CNC-Betriebe verfügen über eine Vielzahl etablierter Softwaresuiten für die Programmierung, aber Roboterbediener verlassen sich oft auf das manuelle Anlernen der Roboterbewegung unter Verwendung von Programmierhandgeräten. Manuelle Anlernmethoden sind oft zeitaufwendig und ungenau.
Die Offline-Programmierung (OLP) ist eine schnellere Methode zur Erstellung von Roboterpfaden. Die Programmierung des Roboterwegs kann am Computer erfolgen, während der Roboter ungestört ein Produktionsprogramm abarbeitet. Offline-Programmierung ist natürlich kein neues Konzept. Robotersimulation und OLP-Suiten gibt es seit Jahrzehnten. Neu ist die Verfügbarkeit von OLP-Software mit Funktionen, die bessere Robotertoleranzen nutzen können: Funktionen wie die Erstellung von Roboterpfaden aus CAD/CAM-Daten.
Robotmaster® ist ein Offline-Programmierwerkzeug für Industrieroboter, das sich nahtlos in Zellenlayout und Zellenplanung, CAD-zu-Pfad-Programmierung, Programmoptimierung, Simulation und Codeerzeugung integrieren lässt. Das Werkzeug hat sich bereits in der Mehrzahl der nordamerikanischen Fertigungsanlagen bewährt. Ein bereits in der Mehrzahl der nordamerikanischen Produktionsstätten bewährtes Software-Tool.
Mastercam bietet Benutzern von Robotmaster eine vertraute CAD/CAM-Umgebung. Robotmaster beseitigt die Abhängigkeit vom Einlernen oder der Punkterstellung per Programmierhandgerät, indem CAD-Geometrie zur Erstellung von Werkzeugpfaden verwendet wird. Die Werkzeugpfaddaten werden offline als native Roboteranweisungen in einer Datei verarbeitet, die in eine Robotersteuerung heruntergeladen werden kann. Bei einem Motoman-Roboter beispielsweise erzeugt die Nachbearbeitung (engl. das „Post-Processing“) eine JBI-Datei. Die Datei kann dann auf die Speicherkarte geschrieben oder auch auf andere Weise an einen Roboter übertragen werden, und die Abläufe in der JBI-Datei können durch den Roboter ausgeführt werden. Robotmaster ist kein g-Code-Konverter, sondern verarbeitet (in einem Schritt) die Werkzeugpfaddaten zur genauen Erstellung
Roboterpfade und bietet gleichzeitig eine Schnittstelle, die es Benutzern ermöglicht, ihre Roboter intelligent zu programmieren. Die Schnittstelle ermöglicht die Änderung von Parametern, die den Betrieb des Roboters steuern. Bewegungsvorgänge, Roboterpositionierung und Werkzeugsteuerung können alle modifiziert werden, während gleichzeitig die Möglichkeit besteht, die Ausrichtung der Roboterachse gemäß der effizientesten Werkstückbearbeitungsweise zu steuern. Darüber hinaus bietet Robotmaster eine vollständige Roboterzellensimulation und eine Vielzahl von Fehlerprüfungsfunktionen, um zuverlässige OLP vor der Implementierung zu gewährleisten.
Die Robotersimulation bietet eine Reihe nützlicher Funktionen sowie allgemeine Zoom-, Dreh- und Ausführungssteuerungen für die vollständige Beobachtung simulierter Prozesse. Die simulierte Bewegung des Robotergelenks kann vom Benutzer dynamisch gesteuert oder modifiziert werden, um die Auswirkungen einzelner manueller Gelenkbewegungen darzustellen. Für Präsentations- oder Datenaustauschzwecke kann die gesamte Simulationsroutine exportiert und auf Systemen ausgeführt werden, auf denen Robotmaster nicht installiert ist, unter Beibehaltung der Core Display-Schnittstelle. Die Kollisionserkennung wird in der Simulation eingesetzt, wobei zellspezifische Kollisionen bei der Arbeitsbewegung angezeigt werden und eine grafische Anzeige aller kollidierenden Komponenten erfolgt. Kollisionen mit Werkstückgeometrie, Werkstückaufnahmen oder Werkzeugen können durch sichere Rückzugsbewegungen berichtigt und die Korrektur kann simuliert werden, um sicherzustellen, dass die Korrekturmaßnahme erfolgreich ist. Weitergehende Fehlerprüfung ist ebenfalls enthalten. Singularitäts-, Reichweitenüberschreitungs- und Gelenküberstreckungsfehler werden anhand der spezifischen Roboterkinematik berechnet. Sollten sie bei der Berechnung auftreten, wird jegliche Roboterbewegung angehalten.
Oftmals bestehen Aufträge aus konstruktiv sehr ähnlichen Komponenten oder es werden Änderungen/Aktualisierungen an einem Werkstück vorgenommen. Um alle eingestellten Parameter beizubehalten und redundante Definitionen für ähnliche Werkzeugoperationen oder -konfigurationen zu vermeiden, können Konfigurationsprofile gespeichert werden. Robotmaster unterstützt 6-Achsen-Roboter von Fanuc, ABB, KUKA, Motoman und Staubli. Unterstützung für weitere Robotermarken ist in Entwicklung. Derzeit ist Robotmaster u. a. für folgende Anwendungen geeignet Zuschneiden, Schweißen, Formbearbeitung, Sprühbeschichtung, Lackieren, Polieren, Schleifen, Entgraten und Dosieren/Ausgeben.
„Ohne diese Software könnte ich meine Arbeit nicht erledigen.“
Jacob Featherstone ist CNC-Programmierer bei der Armatec Survivability Corporation in London in Ontario und verwendet Robotmaster täglich:
„Ohne Robotmaster würde es doppelt so lange dauern, den Roboter, den wir für die Produktion verwenden, zu programmieren. Wenn ich Programme für die Produktion fertigmache oder ein Prototypenwerkstück programmiere, kann ich es bis zu 4 Stunden am Tag oder genauso lange verwenden, wie ich Mastercam verwende.“
Nach der Erstellung der CAD/CAM-Geometrie verwendet Featherstone Robotmaster zur Konfiguration und Untersuchung von Roboter-Schneidpfaden, wobei er die Simulation für den Hauptvorteil hält: „Die nützlichste Funktion ist die Simulation. Sobald man den Simulator korrekt eingerichtet hat, kann man Stunden bei der Vorbereitung eines Programms für die Maschine sparen.“ Durch Offline-Programmierung mit Robotmaster spart Armatec pro Tag mehrere Stunden für die Roboterprogrammierung. Neben den Service-Updates steht den Anwendern stets technischer Support zur Verfügung: „Ohne diese Software könnte ich meine Arbeit nicht erledigen, und die Unterstützung, die wir von Robotmaster erhalten, ist schon toll ... Robotmaster ist sehr hilfsbereit und reagiert schnell.“
Robotmaster kann Benutzern auch dabei helfen, eine höhere Genauigkeit bei der Teileentwicklung zu erreichen. „Die Möglichkeit, Werkzeugpfade direkt aus den soliden CAD-Modellen unseres Konstrukteurs zu erstellen, hat die Genauigkeit unserer Kohlefaserkomponenten erheblich verbessert. Bevor wir in Mastercam/Robotmaster investierten, programmierten wir unseren sechsachsigen Roboter mit der typischen manuellen Programmierhandgerätmethode. Grundsätzlich klebten wir eine Zeichnung an das Werkstück und führten den Roboter nach. Dadurch wurden Teile gefertigt, die näherungsweise dem entsprechen, was wir wirklich wollten, und es waren mehrere Durchläufe erforderlich, um das Programm zu verfeinern und sich dem gewünschten Ergebnis anzunähern“, sagt Rick Drulard, Prozessingenieur bei Ottobock HealthCare. Drulard verwendet OLP, um die Produktion und die Entwicklung einer neuen Produktion simultan ablaufen zu lassen. Die Offline-Programmierung über Robotmaster ermöglicht es Ottobock, den Zeitaufwand für die Behebung der bei der Programmierung mit Programmierhandgerät immer vorkommenden Fehler zu reduzieren:
„Robotmaster ermöglicht die Optimierung der Armdynamik. In der Vergangenheit gab es ein gewisses Maß an „Versuch und Irrtum“, um die Gelenkdrehung während des Übergangs von einer Düsenausrichtung zu einer anderen zu minimieren (d. h. Schneiden auf einer Seite eines Werkstücks, dann auf der anderen Seite). Wenn ich jetzt ein Problem mit übermäßiger Gelenkdrehung habe, kann ich das in der Simulation sehen und offline beheben.“
Probleme wie z. B. Gelenkdrehungsgrenzen können mit einer Reihe von Optionen in Robotmaster vermieden werden: Voreinstellung von Gelenk-Ursprungswerten, Repositionierungspunkten oder Achsenkonfigurationen.
Die durch OLP-Software erzielte Zeitersparnis ermöglicht neue, wirtschaftlich vertretbare Roboterlösungen. Barrieren wie Programmierung und Einarbeitungszeit werden durch den Einsatz von Robotmaster deutlich reduziert und Unternehmen können so Roboterlösungen sicher in Prozesse integrieren, in denen diese Zeitfaktoren problematisch waren. Mitarbeiter, die bereits Erfahrung mit der Programmierung von CNC-Maschinen über CAD/CAM-Software haben, können in ähnlicher Weise in die Bedienung eines Roboters eingewiesen werden, insbesondere wenn bereits Kenntnisse über die Mastercam-Schnittstelle vorhanden sind. Für Mitarbeiter ohne CAD/CAM-Erfahrung kann eine allgemeine CAD/CAM-Schulung hilfreich sein, wobei nur wenig Zeit spezifisch für das Erlernen von Robotmaster aufgewendet wird. Während der Roboterbetrieb auf Expertenniveau jahrelange Erfahrung erfordert, bietet Robotmaster eine sofortige Steigerung der Zellenproduktivität gegenüber der manuellen Programmierung des Roboters durch den Bediener.
Da in der Fertigungsindustrie immer mehr Anwendungen für Roboter entstehen, ist eine flexible, unterstützte OLP-Software wie Robotmaster auch zukünftig ein notwendiges Werkzeug. Die Stärke von Robotmaster liegt nicht nur darin, dass ein CAD/CAM-System Roboteranweisungen zusammenstellt, sondern dass der Benutzer anhand einer parameterbasierten Schnittstelle und einer simulierten Umgebung die Kontrolle darüber hat, wie die Anweisungen abgeleitet werden. Robotmaster ermöglicht es Industrieunternehmen, Roboterressourcen produktiver einzusetzen und die Messlatte für Mitbewerber höher zu legen. Fertigungsriesen oder kleine Werkstätten sollten sich zutrauen, Roboter in ihren Arbeitsabläufen einzusetzen und zu nutzen. Robotmaster ist eine neue Art, Mut zur Automatisierung zu schaffen.
