Roboterkalibrierung einfach gemacht
Im Auftrag der Absolutgenauigkeit
Roboter bieten viele Möglichkeiten, wenn es darum geht, die Produktion zu automatisieren und effizienter zu gestalten. Doch es gibt auch Fälle, in denen eine gute Wiederholgenauigkeit nicht ausreicht, sondern absolute Genauigkeit gefordert ist. Hier setzen die Kalibrierungslösungen von Cognibotics an, die jetzt auch bei RSP erhältlich sind. Sie können nicht nur die Genauigkeit einer Kinematik beträchtlich erhöhen, sondern - von der Inbetriebnahme bis zum Wartungsfall - den Aufwand deutlich verringern.
Bild: RSP Deutschland GmbHRichtig Kalibrieren
Zur Kalibrierung von Industrierobotern stehen verschiedene Methoden zur Auswahl: Armkalibrierung oder optische Kalibrierung - immer im Einklang mit der Software von Cognibotics. Die Cobot-Kalibrierung umfasst eine spezielle Kalibrierplatte mit RSP-Werkzeugwechsler, sowie einem Kalibrierungsrechner mit der Software CogniCal. Es handelt sich um eine Plug&Play-Lösung für UR-Roboter, die aber auch an andere Robotermarken angepasst werden kann.
Die absolute Genauigkeit bietet bei vielen Problemen den richtigen Lösungsweg.
Markus Grau, RSP - Robot System Products
Die Lösung der schwedischen Firma Cognibotics ist in diversen Paketen für Industrierobotor oder Cobots erhältlich. Sie umfasst Ausrüstung und Software zur effizienten Durchführung der Kalibrierung, auch von Kinematiken mit externen Achsen. Gängige Messsysteme von Drittanbietern werden ebenfalls unterstützt. Das Cognibotics-Genauigkeits-Add-on verwendet einen Parameterschlüssel aus der Kalibrierung, um absolute Genauigkeit für alle wichtigen Robotermarken ohne spezielle Schnittstellenanforderungen zu erreichen.
Aus der Forschung in die Industrie
Cognibotics hat die Vision, Roboter so flexibel zu machen, dass sie alle Aufgaben in der Fabrik übernehmen können, die der Mensch nicht gerne macht. "Die Genauigkeit von Robotern spielt dafür eine entscheidende Rolle", betont Sofie Nilsson, Produktmanagerin bei Cognibotics. "Denn je mehr Aufgaben man mit Robotern lösen will, umso wichtiger ist, dass sie sich exakt so verhalten, wie man es erwartet."
Die Ursprünge des Unternehmens finden sich in einem Forschungsprojekt zu roboterbasiertem Fräsen, dass vor rund elf Jahren an der Universität Lund realisiert wurde. Damals ging es unter anderem um Methoden zur Identifizierung von Steifigkeiten im Robotermechaniken, der sogenannten elastokinematischen Kalibrierung. "Verfügbare Lösungen waren komplex, aufwendig und schlecht verfügbar", schildert Nilsson die damalige Lage. "Alternativ musste man teure Zusatzoptionen vom Roboterhersteller zukaufen." Um die Anwendbarkeit der elastokinematischen Kalibrierung voranzutreiben, wurde Cognibotics nach Abschluss des Projekts als eigenständiges Spinoff ausgegründet.
"Wenn der Roboter dauerhaft so verfahren soll, wie man es in der Entwicklung geplant und programmiert hat, dann muss die Genauigkeit absolut sein", sagt Nilsson. "Denn es gibt viele Einflussfaktoren, die sich auf die Genauigkeit auswirken können, z.B. Traglast, Verschleiß oder Wartung. Oft tauchen dadurch irgendwann Abweichungen am TCP auf. Mit unserem aktuellen Portfolio können wir Roboter schnell einsetzbar, adaptierbar und austauschbar machen. Der Nutzer bekommt sozusagen eine Versicherung, dass seine Applikation nach Plan läuft." Das bilde dann auch die Basis für einen störungsfreien Betrieb und damit für die gewünschte Performance von Robotern. "Deshalb sollte absolute Genauigkeit nicht erst durch Spezialisten bei der Inbetriebnahme ermöglicht werden, sondern von Anfang an für alle Anwender verfügbar sein", fährt die Produktmanagerin fort. Auch zu späteren Zeitpunkten im Lebenszyklus eines Roboters will Cognibotics Genauigkeitsprobleme unkompliziert lösen.
"Die Kalibrierung macht Roboter genauer als sie vom Hersteller ursprünglich ausgeliefert wurden", versichert Nilsson. "Befürchtungen auf Anwenderseite wegen höherer Kosten können wir gut ausräumen. Denn unsere Lösungen bieten einen viel einfacheren, schnelleren und nachhaltigeren Weg, als den Roboter bei der Inbetriebnahme oder im Betrieb händisch nachzujustieren."
Alles rund um den Roboter
Mit RSP - Robot System Products, einem ebenfalls aus Schweden stammenden Unternehmen mit deutscher Tochtergesellschaft in Langenargen, hat Cognibotics nun einen schlagkräftigen Partner gefunden, um die Roboterkalibrierung noch stärker in den Markt zu treiben. RSP ist auf die Roboterperipherie spezialisiert - sprich auf alle Komponenten, die rund um die Kinematik verbaut werden: z.B. Wechslersysteme, Greifer oder Schlauchpakete. "Bedingt durch den technologischen Wandel erweitert sich unser Portfolio kontinuierlich", sagt Markus Grau, Director Product Management & Business Development bei RSP. "Unser Anspruch ist es, dabei Trends aufzugreifen, neue Bedürfnisse der Anwender zu erfüllen und aktuelle Herausforderungen zu lösen. Deswegen unterstützen wir unsere Kunden auch im Engineering."
Im Rahmen dieser Ausrichtung arbeitet Cognibotics mit der Firma RSP zusammen und kann so auf deren Knowhow und Netzwerk zugreifen. "Diese Erweiterung passt perfekt zu unseren Projekten, da wir die Anwender früh im Engineering mit unserem vorhandenen Produktportfolio begleiten und das Thema Kalibrierung eine perfekte Ergänzung in der Projektarbeit im Entwicklungsstadium einer Roboterzelle ist", so Grau weiter. Zudem bewege sich der gesamte Markt dahingehend, schon in der Applikationsentwicklung auf eine möglichst schnelle schnelle und reibungslose Inbetriebnahme hinzuarbeiten. Jetzt kann RSP in ein und dem selben Projekt nicht nur die Flexibilität von Roboterlösungen steigern, sondern auch die absolute Genauigkeit sicherstellen.
Seit der Vorstellung einer ersten gemeinsamen Lösung auf der Automatica 2023 steigt das Interesse der Kunden und das Feedback der Anwender ist durchweg positiv. "Dennoch braucht es noch Aufklärungsarbeit", konstatiert Grau. "Denn die Absolutgenauigkeit an sich ist ja nicht neu. Doch die Art und Weise, wie man sie mit der Cognibotics-Lösung erreicht, ist viel detaillierter und unkomplizierter als bei anderen Konzepten auf dem Markt. Applikationen lassen sich jetzt ganz anders lösen als vorher. Darüber hinaus lassen sich Lösungen umsetzen, die vorher überhaupt nicht möglich waren." Die Voraussetzung sei jedoch ein Mindshift beim Kunden und der Wille, sich überhaupt mit neuen Technologien zu beschäftigen. "Aktuelle Entwicklungen bringen den Anwender mehr und mehr in Zugzwang, allen voran der Fachkräftemangel", erklärt Grau. "Denn wenn sich die geforderte Genauigkeit des Roboters ohne Spezialisten sicherstellen lässt - in wenigen Stunden, statt mehreren Tagen -, dann ist das momentan ein sehr gewichtiges Argument."
Anpassung, Instandsetzung und Retrofit
Die Cognibotics-Kalibrierung spielt ihre Vorteile nicht nur bei der Inbetriebnahme aus, sondern auch mit Blick auf Änderungen oder Retrofit. In Zeiten sinkender Losgrößen müssen Applikationen immer öfter angepasst oder umgebaut werden. In dieser Stelle bietet eine Kalibrierung große Vorteile. Bei Wartung und Instandhaltung kann der Anwender schneller reagieren oder sogar proaktiv planen. "Der Wiederanlauf einer Anlage nach Reparatur oder Austausch eines Roboters werden ebenfalls um Welten einfacher", versichert Sofie Nilsson, "da sich die Kinematik exakt so verhält wie vorher." Auf diese Weise sollen sich Stillstandzeiten deutlich reduzieren und die Kosten für die Kalibrierungslösung schnell amortisieren. "In all diesen Konstellationen unterstützen wir Anwender, wenn sie mit der Genauigkeit der Applikation nicht zufrieden sind." Selbst bei zusätzlichen Achsen - etwa einer Verfahrachse für den Roboter, verspricht Cognibotics absolute Genauigkeit. Gleiches gilt bei mehreren Robotern, die in einer Applikation zusammenarbeiten. "Der Roboter ist oft nur ein Teil der Applikation. Wir sorgen aber dafür, dass sämtliche bewegte Achsen bei der Genauigkeit berücksichtigt werden", unterstreicht Nilsson.
Mehr Aufmerksamkeit
"Roboter zu kalibrieren ist an und für sich ein bekannter Ansatz", resümiert Nilsson. "Wir haben also nichts komplett neues erfunden. Aber wir haben den Lösungsweg radikal verbessert und vereinfacht." Markus Grau ergänzt: "Das Verständnis dafür bei Anlagenbauern, Integratoren und Endanwendern zu schärfen, ist unsere gemeinsame Mission. Schließlich bietet die absolute Genauigkeit bei vielen Problemen den richtigen Lösungsweg." RSP und Cognibotics wollen sich an ein breites Marktsegment richten. "Manchen Anwendern müssen wir erst noch erklären, warum es ihren Robotern an Zuverlässigkeit fehlt. Manche Anwender kennen das Problem, jedoch unsere Lösung bisher nicht. Manche haben von unserer Lösung bereits gehört, sind aber noch skeptisch. Alle drei Gruppen müssen wir im Zweifel mit erfolgreichen Referenzen überzeugen - und davon werden wir demnächst einige präsentieren, die weltweit Rang und Namen haben."
Roboter zu kalibrieren ist nicht neu - aber wir haben den Lösungsweg radikal verbessert und vereinfacht.
Sofie Nilsson, Cognibotics
Highlights der Cognibotics-Lösung
- Kalibrierung inklusive externen Achsen
- Kalibrierung von der Roboterbasis bis zum Flansch
- Kompensation der Ausbiegung aufgrund unterschiedlicher Nutzlasten und Prozesskräfte
- Mehrere Integrationsmöglichkeiten von der einfachen Offline-Erweiterung / Nachrüstung bis hin zur vollständigen Integration von Softwarebibliotheken in die Steuerungssysteme des Anwenders
- Kompatibilität zu externen Achsen
Kalibrierung und mehr
Das Angebot von Cognibotics umfasst mittlerweile vier Bereiche. Neben den Kalibrierungslösungen hat das Unternehmen zwei eigene Roboterkinematiken entwickelt. Die eine lässt sich durch ihre sehr hohe Steifigkeit als Alternative zu einer Werkzeugmaschine für Bearbeitungsaufgaben einsetzen. Die zweite, ein hybrid kinematischer Roboter, ist auf besonders schnelle Pick&Place-Aufgaben mit großer Reichweite ausgerichtet. Der vierte Geschäftsbereich beschäftigt sich mit Systemlösungen, die über Standardanwendungen hinausgehen.
Zur Kalibrierung von Industrierobotern stehen verschiedene Methoden zur Auswahl: Armkalibrierung, optische Kalibrierung und Sensor-Kalibrierung - immer im Einklang mit der Cognibotics Software. Die Cobot-Kalibrierung umfasst eine spezielle Kalibrierplatte mit RSP-Werkzeugwechsler, sowie einem Kalibrierungsrechner mit der Software CogniCal. Es handelt sich um eine Plug&Play-Lösung für UR-Roboter, die aber auch an andere Robotermarken angepasst werden kann.
Roboter bieten viele Möglichkeiten, wenn es darum geht, die Produktion zu automatisieren und effizienter zu gestalten. Doch es gibt auch Fälle, in denen eine gute Wiederholgenauigkeit nicht ausreicht, sondern absolute Genauigkeit gefordert ist. Hier setzen die Kalibrierungslösungen von Cognibotics an, die jetzt auch bei RSP erhältlich sind. Sie können nicht nur die Genauigkeit einer Kinematik beträchtlich erhöhen, sondern - von der Inbetriebnahme bis zum Wartungsfall - den Aufwand deutlich verringern.
Bild: RSP Deutschland GmbHRichtig Kalibrieren
Zur Kalibrierung von Industrierobotern stehen verschiedene Methoden zur Auswahl: Armkalibrierung oder optische Kalibrierung - immer im Einklang mit der Software von Cognibotics. Die Cobot-Kalibrierung umfasst eine spezielle Kalibrierplatte mit RSP-Werkzeugwechsler, sowie einem Kalibrierungsrechner mit der Software CogniCal. Es handelt sich um eine Plug&Play-Lösung für UR-Roboter, die aber auch an andere Robotermarken angepasst werden kann.
Die absolute Genauigkeit bietet bei vielen Problemen den richtigen Lösungsweg.
Markus Grau, RSP - Robot System Products
Die Lösung der schwedischen Firma Cognibotics ist in diversen Paketen für Industrierobotor oder Cobots erhältlich. Sie umfasst Ausrüstung und Software zur effizienten Durchführung der Kalibrierung, auch von Kinematiken mit externen Achsen. Gängige Messsysteme von Drittanbietern werden ebenfalls unterstützt. Das Cognibotics-Genauigkeits-Add-on verwendet einen Parameterschlüssel aus der Kalibrierung, um absolute Genauigkeit für alle wichtigen Robotermarken ohne spezielle Schnittstellenanforderungen zu erreichen.
RSP Deutschland GmbH
Dieser Artikel erschien in ROBOTIK UND PRODUKTION 5 (Sep Okt) 2024 - 30.09.24.Für weitere Artikel besuchen Sie www.robotik-produktion.de
