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Klein, schnell und sehr präzise: der neue Kleinroboter KR Agilus von Kuka

Automatisierte Schaltschrankkonstruktion

01  Eine Steuerung für alle Aufgaben: Alle Standard-Optionen der KRC 4 werden im Schrankkonfigurator festgelegt und dem Eplan Engineering Center übergeben, das dann automatisch den individuellen Schaltplan erstellt

02  Elektrokonstrukteur Alexander Rottmair ist bei Kuka für die automatisierte Schaltplanerstellung mit dem Eplan Engineering Center verantwortlich

03  Die mit Eplan Electric P8 konstruierten Module sind im EEC hinterlegt

04  Der Schaltschrank wird bei Kuka automatisch geplant – auf der Basis der Optionen, die im SAP-Schrankkonfigurator eingegeben werden

Dass ein Roboterhersteller die Konstruktion und Fertigung seiner Produkte automatisiert, ist nur folgerichtig – schließlich sind Roboter geradezu das Sinnbild der industriellen Automation. Die Kuka Roboter GmbH ist dabei weit fortgeschritten und erzeugt die Schaltpläne der Elektrokonstruktion inzwischen vollständig selbsttätig – ohne Beteiligung eines Konstrukteurs, sofern der Kunde nur Standard-Optionen wünscht. Die Voraussetzungen schafft das Eplan Engineering Center (EEC), das bei Kuka direkt mit dem Enterprise Resource Planning (ERP) verbunden ist.

Als großer Roboterhersteller auf dem deutschen und europäischen Markt hat die Kuka Roboter GmbH eine Vielzahl von Projekten abzuarbeiten – auch in der Elektrokonstruktion. Vor drei Jahren entschieden sich die Augsburger, die Arbeitsabläufe zu beschleunigen und die Schaltschrankkonstruktion zu vereinfachen.
Gleichzeitig mit der Migration auf Eplan Electric P8 und die damals neue Eplan-Plattform wurde das Eplan ­Engineering Center (EEC) implementiert, in dem – vereinfacht ausgedrückt – die E-CAD-Daten aller relevanten Module und Baugruppen hinterlegt sind. Den Konstrukteuren von Kuka kam dabei zugute, dass alle Roboterbauarten und -größen über eine gemeinsame Steuerungsbaureihe mit der Bezeichnung KR C4 (Bild 1) angesteuert werden. Seitdem werden die Elektrokonstrukteure nicht mehr involviert, wenn der Schaltschrank eines Standardroboters benötigt wird. Der Schaltschrank konstruiert sich sozusagen selbst. Wie das abläuft, erläutert Alexander Rottmair (Bild 2), Elektrokonstrukteur bei Kuka und zuständig für die EEC-Baukastenentwicklung: „Wir haben alle Module und Funktionen, die wir mit Eplan Electric P8 konstruiert haben (Bild 3), im EEC hinterlegt, ebenso ihre Verknüpfung. Die Module werden je nach der vom Kunden gewünschten Konfiguration des Roboters ausgewählt, aufgerufen und miteinander verbunden (Bild 4).“

Schaltplan wird automatisch generiert
Die Automatisierung geht noch weiter: Selbst die Verknüpfung der Module erfolgt selbsttätig im Hintergrund noch während der Generierung des Auftrags. A. Rottmair: „Unsere Vertriebsingenieure und Kundenberater arbeiten mit einem elektronischen Vertriebskonfigurator auf SAP-Basis, in dem sie die Robotertypen und die Standardoptionen eingeben. Direkt mit der Eingabe wird – über die Kopplung von SAP und EEC – automatisch der Schaltplan erstellt.“ Dieser Vorgang dauert nur rund 5 min, sodass der Kunde theoretisch den kompletten Schaltplan sehen kann, bevor noch die Tinte unter dem Auftrag trocken ist.
Sobald das EEC den individuellen Schaltplan generiert hat, werden die Daten aus dem EEC heraus an das SAP-System zurückgesendet. Damit verfügt das Enterprise Resource Planning über alle Daten, wie die Artikelnummern der benötigten Bauteile, und kann – ebenfalls automatisiert – die benötigten Bauteile bestellen oder in der Produktionsplanung berücksichtigen.

Der Roboterhersteller hat die Automatisierung der Schaltplanerstellung so weit vorangetrieben, dass auch solche Optionen, die grundlegende Auswirkungen auf die gesamte Elektrotechnik haben, einfach per Tastendruck im Schrankkonfigurator eingegeben werden. Dies gilt zum Beispiel für die Auswahl des gewünschten Bussystems oder der Schnittstellen, über die der Roboter mit den vor- und nachgelagerten Maschinen kommuniziert. Hier reicht eine Eingabe beim Gespräch mit dem Kunden, und der Schaltplan wird entsprechend erstellt. Aus Sicht der Elektrokonstrukteure heißt das: Wenn es um Standardaufgaben geht, übernimmt das EEC ihre Aufgaben fast genauso, wie Roboter die Produktion automatisieren.
Nicht verschweigen darf man, dass gründliche Vorarbeit nötig ist, wenn man die Vorteile der automatisierten Ge­nerierung von Schaltschränken so ausgiebig nutzen will. A. Rottmair hat zunächst einen Basisschrank definiert, der als Grundlage der Konfiguration dient. Im nächsten Schritt hat er rund 500 Optionsmodule festgelegt und in das EEC eingepflegt. Und diese Arbeit geht weiter, denn es werden kontinuierlich neue Optionen hinzugefügt: „Wir haben kürzlich auch die Energiezuführungen standardisiert und im EEC hinterlegt.“

05  Mit der KR C4 Compact hat der Roboterhersteller eine neue Steuerung in kleiner Bauform vorgestellt

Datenaustausch mit Systemhäusern
Natürlich gilt diese Automatisierung der Planung nur, wenn der Anwender aus den Standardoptionen auswählt. Deshalb haben die Konstrukteure nicht unbedingt weniger zu tun als zuvor, aber ihre Aufgaben sind anspruchsvoller geworden. A. Rottmair: „Wir kümmern uns jetzt nur noch um wirkliche Konstrukteursaufgaben, das heißt um die Realisierung von individuell gewünschten Optionen und Funktionen.“
Auch dabei werden die Standard-Schaltpläne aus dem EEC als Basis genutzt. Darüber hinaus verwenden auch die Anlagenbauer, mit denen Kuka zusammenarbeitet, die im EEC generierten Daten weiter. Sie integrieren die Roboter in komplette Anlagen, wie Schweißstraßen und Lackierstationen, und nutzen die Schaltpläne für die Dokumentation.
Dieses Prinzip bewährt sich bereits im praktischen Einsatz: Sowohl die Konstrukteure als auch die Vertriebsingenieure sind zufrieden damit. A. Rottmair beschreibt: „Auf der Automatica 2012 haben wir erstmals die Compact-Serie der KR C4 vorgestellt: eine stapelbare, kompakte Steuerung für Kleinroboter, die sich in 19-Zoll-Schaltschränke einbauen lässt (Bild 5).“
Bei der KR C4 Compact erkennt man, dass moderne Konstruktionsprinzipien auch Rückwirkungen auf den Aufbau von Maschinen und An­lagen haben. Die Kompaktsteuerung ist – genau wie die Elektropläne im EEC – vollständig modular aufgebaut. Das ermöglicht einen flexiblen Aufbau und – daraus resultierend – eine ein­fache Erweiterung der Funktionen entsprechend den Wünschen des Anwenders.

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Autor: Timm Hauschke ist als Produktmanager bei der Eplan Software & Service GmbH in Monheim am Rhein tätig.