Hervorragende Oberflächengüte ist ein Markenzeichen hochwertiger Komponenten. Bei der Massenproduktion stellt es für viele Hersteller eine große Herausforderung dar, sicherzustellen, dass jedes Bauteil eine gleichbleibend hohe Oberflächengüte aufweist. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, hat das italienische Unternehmen Lesta srl einen innovativen Sprühroboter entwickelt. Ausgestattet mit PC-basierter Steuerungstechnik von Beckhoff leisten die Roboter durch eine flexible Automatisierung einen wichtigen Beitrag zur Optimierung des Oberflächenbehandlungsprozesses und können eine Vielzahl komplexer und vielfältiger Lackieraufgaben problemlos bewältigen.
Lesta wurde 2010 gegründet und hat seinen Hauptsitz in Dayrago bei Mailand. Lesta ist ein professioneller Hersteller von industriellen Roboter-Sprühsystemen. Heute hat Lesta rund 700 Roboter im Einsatz, die in einer Vielzahl von Branchen effizient arbeiten. Fabio Ferrario, Leiter Automatisierung, sagte: „Unser Unternehmen wächst weiter und jedes Jahr werden rund 100 neue Systeme eingeführt, um den vielfältigen Anforderungen der Branche gerecht zu werden. Es wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Metallen über Holz bis hin zu Kunststoffen.“ , Glas bis Keramik sowie in Anwendungen wie der Textil- und Lebensmittelindustrie. Um den Anforderungen verschiedener Zielmärkte gerecht zu werden, hat Lesta sorgfältig eine breite Palette von Robotermodellen entwickelt, darunter auch solche mit ATEX- und UL-Explosionsschutzzulassungen .
Lesta hat außerdem eine erfolgreiche Familie selbstlernender humanoider Roboter entwickelt, beispielsweise den Lebot MV A5 und den MV A6. Diese Modelle sind in der Lage, die Bewegungsbahnen aller bisherigen Achsen im manuellen Betrieb in Echtzeit aufzuzeichnen und diese Bewegungen dann im Automatikmodus exakt nachzubilden. Bei ausgeschaltetem Motor für einen sicheren Betrieb ermöglicht der Sprühroboter durch ein pneumatisches Ausgleichssystem eine flexible Bewegung des Roboterarms, die nahezu widerstandsfrei und leicht ist. Da das pneumatische Gewichtsausgleichssystem während des Roboterbetriebs jederzeit aktiv bleibt, muss der Motor nur sehr wenig Kraft aufbringen, um den Arm anzutreiben. Dadurch wird die vom Motor benötigte Leistung erheblich reduziert, die Größe des Motors verringert und die Belastung des Roboterarms während der Bewegung erheblich reduziert, wodurch die dynamische Gesamtleistung des Roboters verbessert wird.
Ein einzigartiger Vorteil ist die PC-basierte Steuerungstechnik
Wir hatten schon immer einen guten Ruf in der Maschinenindustrie, aber was uns wirklich auszeichnet, ist die unübertroffene Leistung unserer PC-basierten Steuerungssysteme.
-- Fabio Ferrario
Laut Fabio Ferrario ist das anhaltend starke Wachstum des Unternehmens ein klares Zeichen für die hohe Akzeptanz der Roboterprodukte von Lesta. Lesta setzt bei der Entwicklung von Automatisierungs- und Steuerungsanwendungen auf TwinCAT 3. Dank seiner hohen Flexibilität und Offenheit ist TwinCAT 3 mit mehreren Produktfamilien von Beckhoff kombinierbar, was viele Vorteile in der Praxis bietet.
Einer der großen Vorteile besteht darin, dass Lesta die TwinCAT-Softwarebibliothek vollständig nutzen und das eigene Know-how mit den verschiedenen Funktionen der TwinCAT-Software, einschließlich der Interpolation von Roboterachsen, kombinieren kann. „Mit TwinCAT 3 verfügen wir über eine leistungsstarke Plattform zum Aufbau eines effizienten und leistungsstarken Automatisierungssystems auf Basis des umfangreichen Beckhoff-Produktportfolios und können es jederzeit um Komponenten von Drittanbietern oder zusätzliche Algorithmen erweitern, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen.“ Sagte Fabio Ferrario.
Sanfte Bewegungen wie bei einem echten Maler
Abhängig von den Anwendungsanforderungen kann der Lesta-Roboter über fünf bis ein Dutzend interpolierte Achsen verfügen. Fabio Ferrario erklärt: „Die Herausforderung bestand darin, den Roboter dazu zu bringen, die sanften und flüssigen Bewegungen des Lackierers perfekt nachzubilden.“ Um eine gleichmäßige Oberflächenbeschichtung auf dem Werkstück zu erreichen, ist jedoch mehr als nur eine präzise Positionierung erforderlich. Deshalb haben sich die Ingenieure und Techniker von Lesta für die Funktionskomponenten TwinCAT 3 PLC/NC PTP (TC1250) und TwinCAT NC Camming (TF5050) entschieden, um die Bewegungen des Lackierers optimal nachzubilden. Auch die manuellen Teach-Funktionen des humanoiden Roboters sind in der TwinCAT-Plattform integriert, während die Sicherheitsfunktionen mit TwinSAFE umgesetzt werden. Lesta nutzte das .NET-Framework von Microsoft, um seine visuelle Benutzeroberfläche zu erstellen. HMI-Anwendungen laufen parallel zu Steuerungsaufgaben auf demselben Computer, einem CX5140 Embedded-PC mit einem Intel Atom® Quad-Core-Prozessor. Die Anbindung der Visualisierungs- und Steuerungsanwendungen erfolgt über das ADS-Protokoll, die HMI-Hardware ist das Multitouch-Bedienpanel CP2915 für den Schaltschrankeinbau.
Zur Steuerung der Sprühanlage setzt Lesta das für den Schaltschrankeinbau geeignete Multitouch-Bedienpanel CP2915 ein
Für die Ausführung der in der TwinCAT-Softwareplattform generierten Bewegungsbefehle entschied sich Lesta für das Mehrachs-Servosystem AX8000, da es komplexe Bewegungsbahnen mit hoher Dynamik bei gleichbleibender Laufruhe und Präzision ermöglicht. Weitere Vorteile bringen laut Fabio Ferrario auch die kompakte Bauweise der Servomotoren AM8032 und AM8043 sowie das Anschlusskonzept der One-Cable-Technology (OCT) mit sich. Dies spart nicht nur effektiv wertvollen Platz im Schaltschrank, sondern reduziert auch die Materialkosten erheblich und verkürzt die Installationszeit. „Wenn ein Kunde jetzt mit der Bereitstellung beginnt, benötigen wir normalerweise nur eine Woche, um alles von der Installation bis zur vollständigen Inbetriebnahme der Sprühstation abzuschließen.“ Ferrario erklärt: „Am Freitag hatte unser Team alle Installationsarbeiten beim Kunden erfolgreich abgeschlossen und die Ausrüstung war einsatzbereit.“
Skalierbarkeit – Was einen Wettbewerbsvorteil ausmacht
Das Mehrachs-Servosystem AX8000 und die EtherCAT-Klemmen von Beckhoff ermöglichen eine kompakte und übersichtliche Gestaltung des Schaltschranks
Ganz gleich, ob es sich bei dem Projekt um einen {{0}}Achs-Roboter oder einen 12-Achs-Portalkran handelt, ob eine Pulver- oder Nassbeschichtungsanlage: Alle Lösungen basieren auf einer einheitlichen Grundkonfiguration und schalten die intelligent an entsprechende Funktionen je nach Robotertyp. Möglich wird diese Flexibilität durch die offene und hoch skalierbare Plattform von Beckhoff. Fabio Ferrario betont: „Es besteht kein Zweifel, dass die Skalierbarkeit unserer Systeme unser Alleinstellungsmerkmal ist, das uns in einem hart umkämpften Markt auszeichnet.“ Sprühsysteme werden häufig in das Netzwerk des Kunden integriert, um Daten mit anderen Systemkomponenten auszutauschen bzw mit dem Anlagenmanagementsystem. Darüber hinaus sorgt der in TwinCAT eingesetzte Kommunikationsstandard OPC UA für die nötige Konnektivität zu unterschiedlichsten Systemen und bereitet Lesta-Geräte auf Industrie 4.0 vor.
Maschinelles Lernen ist zu einem Schwerpunktbereich für die zukünftige Entwicklung der Menschheit geworden. Lesta erwartet weitere Verbesserungen der Produktionseffizienz und Produktqualität durch die weitere Anwendung maschinellen Lernens, beispielsweise durch die Automatisierung der Generierung von Sprühstrategien und -routen. Auch Fabio Ferrario setzt auf die Automatisierungs- und Steuerungsplattform von Beckhoff, die offen und hoch skalierbar ist und je nach Bedarf der Anwendung aktualisiert werden kann. Tatsächlich,