Robotkonstruktion från en byggsats

För elkonstruktion använder KUKA Roboter GmbH EPLAN Engineering Center (EEC) som tillhandahåller en funktionell modulbyggsats för konstruktörerna. Resultatet är en tidsbesparande elteknikutveckling med en enhetlig databas, som passar perfekt för modulsystemen i robotprogrammet från KUKA. "Ordningens sköna konst" återspeglas inte bara i produkter som pallastningsrobotar, utan även i den egna processen. 

De lastar lådor och kartonger på pallar, polerar metalldelar, syr lädersäten, testar manöverelement och svetsar motorfordonskarosserier: Robotar har utvecklats till universella hjälpredor i hela industrin. Omkring en miljon robotar används över hela världen. Under lång tid var motorfordonsindustrin den huvudsakliga förbrukaren, men idag finns det specialiserade industrirobotar för de mest skilda branscher som gjuterier, materialflöde och renrumsteknik. Och de erövrar hela tiden nya användningsområden – t.ex. som servicerobotar eller i medicinsk teknik. 

Samtidigt blir robotarna även flexiblare och intelligentare. Exempelvis kan de bokstavligen arbeta "hand i hand" med operatören. Eller också samarbetar de med varandra, till exempel genom att två robotar för tunga laster förflyttar en motorfordonskaross och fyra andra robotar placerar ut svetspunkter – en uppgift som ställer de allra högsta krav på synkronisering av rörelseförloppet och därmed på styrtekniken. 

Nummer ett bland industrirobotar
KUKA Roboter GmbH som har sitt huvudkontor i Augsburg, är på denna spännande och fordrande marknad en av de världsledande på marknaden. I Tyskland och i Europa är företaget till och med nummer ett. Företaget erbjuder industrirobotar och robotsystem längs hela skalan. Alla brukliga draglastklasser finns med – från minirobotar upp till tunglastroboten "Titan" med en dragkraft på 1 000 kg. Lika omfattande är utbudet av konstruktionsstilar. Till programmet hör bl.a. sexaxlade robotar, pallastnings-, portal-, renrums- och specialstålsrobotar, värmebeständiga, SCARA- och svetsrobotar. 

Modulkonstruktionen möjliggör flexibel anpassning
KUKA:s robotar har en modulkonstruktion som utan problem möjliggör en snabb och enkel omställning till andra uppgifter. Alla robotar arbetar med en beprövad PC-baserad styrplattform – denna innovation förde in KUKA i robotvärlden 1996 och lade därmed grunden för mekatroniska system, som utmärker sig genom perfekt samspel mellan programvara, styrning och mekanik. 

Målsättning: Starkare standardisering och automatisering av elkonstruktionen
När KUKA:s elkonstruktion flyttade över från EPLAN 5.70 till den nya EPLAN-plattformen, närmare bestämt till EPLAN Electric P8, låg tanken nära att förankra modulkonstruktionen starkare i konstruktionsmetodiken. Jürgen Albrecht, gruppledare för elektrokonstruktion: "Alla våra robotserier utmärker sig genom en enhetlig, teknologiövergripande systemfilosofi, samma manöverdon samt enhetliga underhålls- och uppgraderingskoncept. Det vill säga att produktserien redan är standardiserad och enhetlig på den eltekniska nivån. Denna standardisering på produktnivå möjliggör en vittgående modularisering och automatisering på konstruktionssystematiknivån." 

En sådan automatisering hade KUKA redan med EPLAN 5.70 som grund. Elkonstruktören Gerhard Bauderer: "Vi har utnyttjat kretsschemageneratorn från EPLAN och skapat en anslutning till SAP via CSV-filer. Motsvarande makron kunde vi aktivera via SAP. Emellertid gav generatorn med tiden ett allt större antal moduler, så att variationen blev stor. Standardiseringen blev till sist ganska besvärlig. 

Optimering av processen med Engineering Center
Överflyttningen till EPLAN-plattformen gav tillfälle till att föra in nya strukturer här. Jürgen Albrecht: "När vi hade informerat oss om möjligheterna hos EPLAN Engineering Center (EEC) stod vårt beslut fast: Vi ville utnyttja EEC för optimering av processen vid elkonstruktion och dra nytta av en större flexibilitet samt fördelarna med projektövergripande arbete." 

Konstruktion från en byggsats
EEC erbjuder faktiskt de bästa förutsättningarna för att utnyttja dessa möjligheter. Det möjliggör framställningen av en konstruktionsbyggsats utifrån funktionella moduler som konstruktören lätt kan använda sig av i de enskilda projekten. Rent konkret fungerar det så att han väljer ut en modul som t.ex. en linjär axel, en gripfunktion eller en ventilenhet och matar in önskade prestandadata respektive parametrar. Därefter väljer han ut en mekatronisk modul i byggsatsen, där konstruktionsdata för alla ingående fackområden, samt ekonomiska data som t.ex. beställningsnummer, är lagrade. Dessa moduler sammanställs till en kundspecifik helhetslösning och parametriseras. Besvärliga sidouppgifter som t.ex. att välja ut enskilda komponenter med hjälp av kataloger, prestandauppgifter etc. bortfaller alltså helt och hållet. Och dessutom uppstår med konstruktionen automatiskt de data som behövs för inköp respektive för den egna tillverkningen. 

Noggrann planering: Vilken nivå väljer man för modulariseringen?
Lika enkelt som konstruktionsarbetet med EEC är, lika noggrant bör man utföra förberedelserna. Udo Dettmering, konstruktör i elteknik: "Kärnfrågan är hur man strukturerar modulerna. Här har EPLAN givit oss ett starkt stöd." I en workshop fastställdes den kommande strukturen, som EEC är strukturerat efter: "Då gäller det att få flexibilitet och öppenhet för framtiden. För det är omständligt att ändra hela systemet i efterhand. Därför måste man också arbeta med hur el- och styrtekniken kommer vara strukturerad i framtiden. Det har vi gjort gemensamt. Vi kom till den slutsatsen att vi, inte minst på grund av det höga innovationstempot i vår bransch, bäst väljer den lägsta nivån för modularisering – för att förbli flexibla." 

Hög flexibilitet trots standardisering
Gerhard Bauderer: "Denna strukturprincip har fördelen att man klarar sig med förhållandevis få moduler. Det räcker nu med att hämta funktionerna, välja ut de erbjudna modulerna och sammanfoga dem till en plan." Det är användarvänligt och mycket variabelt: "Systemet är så flexibelt att det i princip även skulle kunna utnyttjas av de kolleger i projektverksamheten som utvecklar individuella systemlösningar grundat på våra robotar. 

Fördelarna med funktionsbaserad projektering
Med detta nya tillvägagångssätt har KUKA:s elektrokonstruktörer redan utvecklat ett första projekt. Gerhard Bauderer är fullständigt övertygad av den nya sortens projektering: "För mig är arbetet med EEC-modulbyggsatser ett verkligt framsteg. Vi sparar tid, faller produktövergripande tillbaka på enhetliga moduler och planerna såväl som dokumentationen får en betydligt högre kvalitet." Det blir även enklare att konstruera varianter: Vi definierar ett kretsschema för grundkonstruktionen som innehåller så många valmöjligheter som möjligt, så att vi bara måste skapa några få varianter – även denna möjlighet ger oss EEC. 

För närvarande arbetar KUKA med att programmera bindningen till SAP. När detta steg är avklarat kommer man att dra nytta av en verklig enhetlighet i den mekatroniska projekteringen och kommer att kunna utveckla nya innovativa produkter med standardiserade mekatroniska funktionsbyggstenar och mindre tidsåtgång.