Der Kleber der Automatisierung: Bewegungssteuerung und Integration

Nov 25, 2023

Mitglied seit 1974

ERFAHREN SIE MEHR

Inhalt abgelegt unter:

Industrie:N / A

Anwendung:N / A

VERÖFFENTLICHT AM 15.03.2023

| Von: John Lewis, A3-Redakteur, Tech B2B

In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die Kostenstruktur der industriellen Automatisierung, Bewegungssteuerung und Robotik schrittweise verbessert. Da die Kosten für Hardware und Peripherie sinken und die Entwicklung benutzerfreundlicher Hardware und Software zunimmt, nehmen die Automatisierungsanwendungen zu.

Nach einem kurzen COVID-Problem, gefolgt von Problemen in der Lieferkette, bewegen sich die Hersteller wieder mit Höchstgeschwindigkeit und setzen Automatisierung und Bewegungssteuerung ein, um mit der Nachfrage Schritt zu halten. Gleichzeitig führt eine neue Generation von Automatisierungsunternehmen und -fachleuten, angetrieben durch gestiegene Arbeitskosten, den Bedarf an Flexibilität und deutlich verringerte Eintrittsbarrieren für die Automatisierung, den Trend zur Einfachheit an.

Kollaborative Roboter sind ein gutes Beispiel. Unternehmen wie Universal Robots A/S und Kassow Robots haben es kleineren und mittleren Unternehmen mit einfach einzurichtender Hardware und einfach zu programmierender Software, die sich hervorragend für die Automatisierung eignen, erleichtert, in den Automatisierungskampf einzusteigen Automatisierung unkomplizierter Anwendungen.

„Vor zehn Jahren erforderte die Implementierung von Robotern, dass jemand zu einem einwöchigen Kurs geschickt wurde, um zu lernen, wie man eine grundlegende Roboterintegration durchführt“, erklärt Jonathan Schroeder, Executive Vice President von PBC Linear. „Heute kann ein Hochschulpraktikant innerhalb weniger Stunden einen UR-Roboter installieren, um noch komplexere Aufgaben zu erledigen.“

Von der Komplexität zur Einfachheit

PBC Linear hat kürzlich den Cobot Feeder unter seiner Marke Applied Cobotics eingeführt. Der Cobot Feeder unterstützt die meisten Cobots und andere Roboteranwendungen, indem er über einen langen Zeitraum hinweg ein kontinuierliches Arsenal an bearbeitbaren Teilen bereitstellt. (Bild mit freundlicher Genehmigung von PBC Linear.)

Auch wenn neue Benutzer mit begrenzter Automatisierungserfahrung jetzt in der Lage sind, viele einfache Automatisierungsaufgaben schnell zu bewältigen, bleiben Systemintegratoren der Schlüssel zu Automatisierung und Bewegungssteuerung und bewältigen die zunehmende Anzahl komplexer Automatisierungssysteme, die mehrere Roboter oder Bildverarbeitungssysteme sowie größere schlüsselfertige Lösungen integrieren . Wie Zauberer an der Schnittstelle von Technik und Kunst scheinen Integratoren erstaunliche Systeme aus einem Hut zu ziehen, indem sie unterschiedliche Automatisierungstechnologien nutzen und sicherstellen, dass jedes so funktioniert, dass es spezifische Anwendungsanforderungen erfüllt.

In der Vergangenheit konnten sich aufgrund der Komplexität nur größere Unternehmen mit dem nötigen Kapital, der Investitionsstrategie und den internen Ressourcen für die Automatisierung entscheiden. Der Hauptgrund war die Kostensenkung, um die Margen zu verbessern und das Geschäft profitabler zu machen. Komplexe Automatisierung erforderte besondere Fähigkeiten zur Integration von Bewegungssteuerungsantriebssystemen, Robotik und anderen Automatisierungstechnologien.

„Früher waren möglicherweise mehrere Ingenieure erforderlich, um ein Automatisierungssystem zu implementieren. Ein Maschinenbauingenieur wählte die Komponenten des mechanischen Bewegungssystems aus und dimensionierte sie entsprechend den Anforderungen an Nutzlast, Präzision und Geschwindigkeit waren für die Programmierung verantwortlich“, sagt Schroeder. „Da wir uns jetzt darauf konzentrieren, alles zu vereinfachen, sehen wir mehr Anwendungen, bei denen ein einzelner Ingenieur das gesamte Projekt von Anfang bis Ende verwalten kann.“

Bei der Integration ist weniger mehr

Der IDX-Antrieb mit integriertem Positionierregler von maxon besteht aus einem EC-i-Motor, einem magnetischen Absolutwertgeber (Singleturn) und einem EPOS4-Positionierregler mit integrierter feldorientierter Regelung. (Bild mit freundlicher Genehmigung von maxon.)

In der Vergangenheit war die Kostenreduzierung das Hauptziel vieler Automatisierungsprojekte. In jüngster Zeit entscheiden sich Hersteller jedoch für die Automatisierung, um eine schnellere Lieferung verbesserter Produkte zu niedrigeren Preisen zu ermöglichen. Automatisierungsanbieter begegnen solchen Time-to-Market-Herausforderungen mit stärker integrierten Lösungen, die Herstellern dabei helfen, Produkte so schnell wie möglich in die Hände von Händlern und Kunden zu bringen.

Schroeder weist darauf hin, dass die Einbettung zusätzlicher Elektronik in Systeme einer der bedeutendsten Fortschritte bei bewegungsgesteuerten Antriebssystemen ist. „Systeme, die früher einfache elektromechanische Geräte wie Motoren und Lager waren, verfügen jetzt über Sensoren, die eine frühzeitige Fehlererkennung ermöglichen und die Anbindung von Geräten an Netzwerke ermöglichen“, sagt er. „Ein weiterer Grund ist die Vereinfachung der Integration, insbesondere auf der Software- und Elektroseite.“

Ein Beispiel dafür sind Fortschritte im Angebot integrierter Antriebe. Laut Biren Patel, maxon Business Development Manager, Mobility Solutions & Electronic Systems, werden Motor-Getriebe-Controller-Kombinationen heute mehr denn je angeboten. „maxons tiefes Wissen über Motoren und Steuerungen sowie sein Gesamtsystemansatz bieten enorme Vorteile, wenn es um die Minimierung von Verlusten und die Maximierung der Leistungsdichte geht“, erklärt er.

Die konfigurierbare IDX-Antriebsreihe des Unternehmens ist ein hervorragendes Beispiel. maxon hat einen ASIC entwickelt, um Peripheriefunktionen zu verwalten und die Miniaturisierung seiner Antriebe zu unterstützen, was sich bei der Entwicklung kompakter integrierter Antriebslösungen als nützlich erwiesen hat. Ein weiterer Vorteil der ASIC-Entwicklung ist die Minimierung des Verifizierungsaufwands, was zu niedrigeren Produktkosten und schnelleren Entwicklungszyklen geführt hat, da das Testen von Standardfunktionen nur einmal und nicht für jede neue diskrete Lösung durchgeführt werden muss.

„Das komplette Antriebssystem in einem Paket zu haben, reduziert die Anzahl der Kabel und die Kabelführung, die für den OEM erforderlich sind, was das Design vereinfacht und die Anzahl der Komponenten begrenzt, die gelagert werden müssen“, sagt Patel. „Unabhängige Antriebe können auch dazu beitragen, die Anzahl der Aufgaben zu reduzieren, die der Master-Controller bewältigen muss, und die für die Installation erforderlichen Kenntnisse sind minimal, da nur eine Komponente installiert werden muss. Darüber hinaus sind die integrierten Antriebe in vielen Fällen bereits vorkonfiguriert und abgestimmt Es ist weniger Software für die Installation erforderlich.“

Kommen Sie schneller auf den Markt

Die Open Core-Technologie von Bosch Rexroth vereinfacht die Programmierung und beschleunigt die Implementierung durch benutzerfreundliche, offene, PC-basierte Steuerungen. (Bild mit freundlicher Genehmigung von Bosch Rexroth.)

Von Anfang bis Ende können Maschinenbauer, OEMs und Systemintegratoren ihre Systeme mithilfe der neuesten Automatisierungsfortschritte schneller auf den Markt bringen, da der technische Aufwand für die Entwicklung, Programmierung, Inbetriebnahme und Unterstützung von Automatisierungssystemen im Laufe der Jahre zurückgegangen ist.

Was die Hardware angeht, können Maschinenbauer beispielsweise anstelle des Kaufs einzelner Teile – beispielsweise Linearführungsschienen, eines Motors, eines Getriebes und eines Antriebsriemens – jetzt ein komplettes Linearantriebssystem erwerben, das zum Anschrauben bereit ist. Dieser Ansatz verkürzt nicht nur die Integrationszeit, sondern verringert auch die für die Integration erforderlichen technischen Fähigkeiten.

Ingenieure können auch die Effizienz steigern und die Entwicklungszeit verkürzen, indem sie der Software Flexibilität und Funktionalität hinzufügen. Beispielsweise bietet ctrlX AUTOMATION von Bosch Rexroth Corporation ein Maß an Freiheit und Effizienz, das es Entwicklern ermöglicht, die Herausforderungen der modernen Automatisierungsprogrammierung schnell und kreativ zu meistern. Laut Dan Barrera, Produktmanager für Automatisierung und Elektrifizierung bei Bosch Rexroth, umfasst die Automatisierungsplattform Folgendes:

„Mit den neuesten Fortschritten in der Automatisierungstechnologie, einschließlich Industrie-PCs, KI, Sensoren, Bildverarbeitung, Kommunikation und Sicherheit, sind wir in der Lage, offenere, flexiblere und skalierbarere Systeme zu entwerfen und zu entwickeln, die uns helfen können, IT und OT näher als je zuvor zusammenzubringen.“ „Das ist ein Schritt in Richtung einer umfassenderen Fabrikautomatisierung“, erklärt Barrera. „Wir bei Bosch Rexroth sehen die Bedeutung der Kombination neuester Fortschritte in der Steuerungs- und Antriebstechnik, der IT, der KI und dem IoT, um die Potenziale der Digitalisierung und Vernetzung in der neuen Welt der Automatisierung auszuschöpfen.“

Anpassbare Automatisierung

Die Herstellungsanforderungen haben sich von frühen Bemühungen zur Kostenkontrolle hin zu einer schnelleren und kostengünstigeren Herstellung besserer Produkte weiterentwickelt. Heutzutage liegt der Schwerpunkt der Automatisierung auf der Bereitstellung einer flexiblen und anpassbaren Produktion. Die Gründe gehen weit über die Erfüllung der vielfältigen Kundenpräferenzen des Tages hinaus und umfassen die Unterstützung bei der Linderung von Beschaffungsproblemen, Transportverzögerungen und Arbeitskräftemangel sowie die einfache Anpassung an das Auf und Ab der Nachfrage durch Skalierung der Produktion zu einer viel niedrigeren Kostenstruktur.

„Innovationen im mechanischen Design werden mit stärker integrierten Motoren und Antrieben sowie kompakteren Designs fortgesetzt“, prognostiziert Schroeder. „Aber die bedeutendsten Durchbrüche werden auf der Software- und Programmierseite erzielt, was die Integration viel einfacher und schneller machen wird.“ Patel stimmt zu und nennt Durchbrüche in der Software mit Treibern zur Unterstützung integrierter Laufwerke als einen Schlüssel. „Dies wird dazu beitragen, den Integrationsprozess zu vereinfachen und es Entwicklern von Robotern und AMR (autonomen mobilen Robotern) zu ermöglichen, sich auf die Entwicklung anspruchsvollerer Anwendungen zu konzentrieren und sich nicht um Bewegungsbefehle und Algorithmen zu kümmern, die zur Steuerung von Motoren erforderlich sind“, sagt er.

Barrera geht davon aus, dass die Branche damit beginnen wird, die Benutzerfreundlichkeit der Unterhaltungselektronik nachzuahmen und die Automatisierung so einfach zu machen wie die Handhabung eines Smartphones. „Unsere ctrlX AUTOMATION-Lösung folgt dem Vorbild eines Smartphones, das ein Höchstmaß an funktionaler Integration und eine flexible App-Technologie mit sich bringt, mit der Benutzer ihre Geräte einfach individualisieren können. Darüber hinaus bieten wir rund um ctrlX AUTOMATION ein gemeinsames Ökosystem an, ctrlX WORLD, wo Entwickler tätig sind.“ Partner können über Cocreation ihre eigenen Stärken und Lösungen einbringen, wodurch den Nutzern eine breite Palette an Apps zur Verfügung steht und sie von dem stetig wachsenden Ökosystem profitieren können.“

Die Bandbreite der Hersteller, die von der heutigen Automatisierungstechnologie profitieren können, reicht von Einsteigern in die Robotik bis hin zu solchen, die ein Upgrade anstreben. Unabhängig vom Erfahrungsniveau eines Herstellers ist es gut zu wissen, dass es so viele Unternehmen mit umfassender Erfahrung in der Automatisierung gibt. Diese Unternehmen bieten viele Ressourcen, die Ihnen den Einstieg erleichtern, Ihnen Orientierung geben und sicherstellen, dass Ihr nächstes Automatisierungsprojekt dazu beiträgt, künftigen Anforderungen gerecht zu werden.