Für unseren Kunden Bausch+Ströbel SE+Co. KG haben wir eine Scara-Applikation in ihrem Bewegungsablauf optimiert. Die Herausforderung dabei war, den Zyklus möglichst kurz und die Kräfte und Drehmomente auf die Achsen, Gelenke und Scara-Arme möglichst klein zu gestalten. Dabei musste nicht nur die Aufnahme- und Ablageposition eingehalten werden, sondern die Bahn auch mit Kollisionsvermeidung gefahren werden. Eine weitere Schwierigkeit für die Optimierung war, dass der Scara nicht klassisch mit Motoren an den Gelenken versehen war, sondern diese sind im Maschinenbett integriert und die Scara-Arme werden über Riementrieb und eine Parallelkinematik angesteuert.

Unter all diesen Randbedingungen haben wir uns entschlossen, die Achsen, welche über Getriebe von den Motoren gesteuert werden, direkt über unsere patentierten Linearen Splines, eingebettet als elektrische Kurvenscheiben, zu fahren, um eine möglichst sanfte Bewegung zu erhalten. Im Video unten ist die Bewegung simulativ zu sehen und die Grafiken veranschaulichen den Bewegungsablauf der Achsen, Scara-Arme sowie die Tool Center Point Position.

Scara Slow Motion	Exemplarisch Achse 1
Scara-Arme	Tool Center Point

Die gesamte Algorithmik wurde auf einer Motion Control Steuerung der Bucher Automation AG realisiert, wo deren mächtige objektorientierte Programmiersprache JetSym STX ihre Trümpfe ausspielen durfte.

Realisieren konnten wir für den Ablauf eine Zykluszeit von 1.2 Sekunden, was für eine Scara-Bewegung über Kopf durchaus beachtlich ist. Das Projekt wurde in enger Zusammenarbeit und vertrauensvoller Umgebung so zum Erfolg geführt.

Wir freuen uns, Ihnen mitteilen zu können, dass der logiccloud SAP HANA Connector unsere App SiMoLib2UPT ersetzt, die von der ExeQwork GmbH und uns als einfache und konsistente Lösung zur Aufzeichnung von Daten mit hoher Abtastrate von einem Bosch Rexroth ctrlX OS-Gerät und Senden in Batches an eine SAP-Datenbank entwickelt wurde.

Der logiccloud SAP HANA Connector erweitert den Umfang, indem er die Aufzeichnung aus verschiedenen Quellen und bei Bedarf die zusätzliche Vorverarbeitung von Werten ermöglicht. Zudem ist er auf vielen verschiedenen Controller- oder Edge-Plattformen lauffähig. Für die Verbindung über das Internet kann eine VPN-Client-App verwendet werden.

Der logiccloud SAP HANA Connector ermöglicht daher die nahtlose Verknüpfung der OT- und IT-Welt.

Nach der Übertragung der gewünschten Daten an eine SAP HANA-Datenbank kann dort mithilfe des Universal Process Tools der ExeQwork GmbH und der SAP HANA Predictive Analysis Library (PAL) Machine Learning und KI-Vielfalt angewandt werden, vom Condition Monitoring über Zeitreihen-Analyse bis hin zu Predictive Maintenance-Algorithmen.

Polynome können verwendet werden, um automatisch Gegenschwingungen zu erzeugen und dadurch eine Endeffektorschwingung zu dämpfen, wozu wir auch auf dem FLECS Marketplace unsere App Schwingungsdämpfung zur Verfügung stellen.

Das Setup der Algorithmen ist dabei so einfach wie möglich und die Eingabedaten können mithilfe lediglich einer Smartphone-Videofunktion erfasst werden.

Die Benutzeroberfläche veranschaulicht, wie unsere Optimierungsroutinen automatisch eine Polynombewegung für die Achse ermitteln, sodass diese mit dem Schwingverhalten des Endeffektors synchronisiert wird und es dadurch stark dämpft. So wird erreicht, dass am Ende der Positionierung Antriebsachse und Endeffektor gleichzeitig zum Stillstand kommen.

Mit dieser Methode können sehr flexibel auftretende Schwingungen, z.B. bei handzuhabenden Flüssigkeiten oder elastischen Endeffektoren, gedämpft oder sogar eliminiert werden.

Zudem lassen sich Polynome auf jedem gängigen Motion-Control-System als Kurvenscheiben oder Tabellen einfach abbilden, sodass kein spezielles Betriebssystem nötig ist.

Zusammen mit unserem Partner ExeQwork GmbH haben wir eine einfache und durchgängige Lösung geschaffen, um Daten aus einer Bosch Rexroth ctrlX-Steuerung direkt abzugreifen und an eine SAP HANA Datenbank zu senden. Dort kann mithilfe des Universal Process Tools der ExeQwork GmbH und der SAP HANA Predictive Analysis Library (PAL) die Machine Learning und KI-Vielfalt angewandt werden, vom Condition Monitoring über Zeitreihen-Analyse bis zu Predictive Maintenance-Algorithmen.

Neben den Analysen und Optimierungen, welche unsere ctrlX Apps direkt auf der Steuerung durchführen können, ist die neu entwickelte ctrl-X App SiMoLib2UPT in der Lage, auf alle Daten, welche über den ctrlX Data Layer bereitgestellt werden, zuzugreifen und zu versenden. Die aufzuzeichnenden Daten und zugehörigen Sample-Raten werden dabei über den ctrlX Data Layer einfach konfiguriert. Wie hier z.B. die Aufzeichnung einer Achsbewegung:

Die Übertragung der Daten an die SAP HANA Datenbank kann hausintern oder über das Internet erfolgen. Das Universal Process Tool der ExeQwork GmbH ist herausragend, um im SAP-System Prozesse anzulegen, welche diese Daten entgegennehmen und aufbereiten können.

Die SAP HANA Predictive Analysis Library (PAL) eignet sich besonders, diese Daten dann maßgeschneidert zu analysieren, zum Beispiel auf Anomalien, um zeitnah Entscheidungen treffen zu können oder vorausschauend eine Maschinenwartung durchzuführen.

Getreu unserem Motto Real Motion – Design – Size – Drive – Analyse – Optimize fügen wir damit einen weiteren einfachen aber mächtigen Analysebaustein ein, um Bewegungsabläufe letztendlich so zu optimieren, dass weniger Energie verbraucht wird und/oder weniger Verschleiß durch weichere Bewegungen auftritt.

Sprechen Sie uns an, wir freuen uns auf Ihren Kontakt.

Die SIMON Modellierungen GmbH ist jetzt mit Ihrer digitalen Automationsstrategie „Real Motion – Design – Size – Drive – Analyse – Optimize“ auch ctrlX World Partner. Durch die offene ctrlX AUTOMATION Plattform lassen sich alle SIMON Modellierungen Software-Pakete nahtlos im ctrlX OS respektive der ctrlX CORE integrieren. Das ermöglicht bei Motion-Anwendungen deren direktes Design, Simulation, Analyse und Optimierung auch auf der Steuerung.

Unsere teilweise patentierten Motion-Verfahren mit Algorithmen für Kinematik und Dynamik lassen sich hierbei auf kundenspezifische Applikationen anpassen und mit der integrierten ctrlX MOTION umsetzen​. Dadurch lassen sich mit weniger Verschleiß durch minimierte Kräfte und Momente längere Lebenszykluszeiten erreichen und Energiekosten einsparen.

„Durch die direkte Einbindung der SIMON Modellierungen-Motion- und -Optimierungsbibliotheken in unsere ctrlX AUTOMATION Plattform sparen Anwender viel Zeit, weil sie Maschinenbewegungen bereits vor der Fertigstellung der Anlage simulieren und im Modell testen können“ erläutert Hans Michael Krause, Leiter des Produktmanagements ctrlX World bei Bosch Rexroth.

„Durch das Zusammenwachsen der IT-Welt, wo die bisherige Modellierung, Analyse und Optimierung stattfand, und der OT-Welt der Automatisierung kommen wir unserer Vision der Bewegungsoptimierung vom Design über die Auslegung bis zum realen Prozess einen sehr großen Schritt näher, zumal wir jetzt Echtzeit-Drive-Daten auf der Steuerung abgreifen, direkt analysieren und Drive-Parameter dort auch gleich optimieren können“ zeigt Uwe Simon, Geschäftsführer der SIMON Modellierungen GmbH, ergänzend auf.