Warum Zykluszeit mehr ist als reine Geschwindigkeit
Bei der Zykluszeitoptimierung liegt der Reflex nahe, einfach die Bahngeschwindigkeit zu erhöhen. In der Praxis führt das oft zu höherem Verschleiß, größeren Schwingungen am Werkzeug und im schlimmsten Fall zu Prozessausfällen. Nachhaltige Zykluszeitreduktion entsteht fast immer durch intelligentere Bahnplanung, bessere Nutzung von Wartezeiten und eine saubere Analyse, wo die Zeit in der Zelle tatsächlich verloren geht – nicht durch reines "schneller fahren".
1. Überschleifen statt exaktem Anfahren
Jeder exakte Halt an einem Zwischenpunkt (FINE bei FANUC, C_DIS/C_PTP bei KUKA, Zone 0 bei ABB) kostet Beschleunigungs- und Abbremszeit. Wo keine Prozessanforderung einen exakten Stopp verlangt, sollte grundsätzlich mit Überschleifzonen gearbeitet werden. Bereits eine Zone von wenigen Millimetern kann pro Durchlauf mehrere hundert Millisekunden einsparen – bei hundert Zyklen pro Tag summiert sich das erheblich.
2. Bewegungsreihenfolge und Bahnlänge minimieren
Viele Programme sind historisch gewachsen und enthalten unnötige Umwege. Eine systematische Analyse der Punktreihenfolge – ähnlich einem vereinfachten Traveling-Salesman-Problem – deckt häufig Einsparpotenzial auf. Besonders bei Griff-Sequenzen mit mehreren Aufnahme- und Ablagepositionen lohnt sich eine Neuordnung der Anfahrtsroute.
3. I/O-Operationen parallel statt sequenziell ausführen
Ein häufiger Zeitverlust entsteht durch sequenzielle Ausführung von Greifer-Aktionen und Bewegungen, obwohl beides gleichzeitig möglich wäre. Moderne Robotersteuerungen erlauben es, digitale Ausgänge während der Bewegung zu schalten (z. B. $OUT_C bei KUKA für positionsabhängiges Schalten, Trigger-Befehle bei FANUC und ABB). Ein Greifer kann bereits während der Anfahrt aktiviert werden, statt erst nach vollständigem Stillstand.
4. Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsprofile achsabhängig optimieren
Nicht jede Achse muss mit derselben prozentualen Geschwindigkeit fahren. Bei Bewegungen, die von einer einzelnen Achse dominiert werden (z. B. eine reine Drehung im Handgelenk), lässt sich durch achsspezifische Geschwindigkeitsvorgaben oft mehr herausholen als durch globale Prozentwerte. Auch die Anpassung von Beschleunigungsrampen (Soft-Start/Soft-Stop) kann kontraproduktiv sein, wenn sie pauschal für die gesamte Zelle statt punktuell für kritische Bahnabschnitte eingestellt wird.
5. Wartezeiten durch vorausschauende Logik ersetzen
Statischer WAIT-Befehl mit fester Zeitangabe ist die häufigste Ursache für unnötig lange Zykluszeiten. Ein Signal-basiertes Warten (WAIT DI[x]=ON) statt einer festen Zeitverzögerung reagiert sofort, sobald die Bedingung erfüllt ist, anstatt immer die maximale Wartezeit auszuschöpfen. Noch besser: vorausschauende Logik, die parallele Prozessschritte bereits während der Roboterbewegung anstößt.
6. Simulationsbasierte Bahnoptimierung vor der Inbetriebnahme
Offline-Simulationstools (RobotStudio, Process Simulate, KUKA.Sim) erlauben es, verschiedene Bahnvarianten und Beschleunigungsprofile virtuell zu testen, bevor die reale Anlage überhaupt läuft. Das spart nicht nur Inbetriebnahmezeit, sondern deckt auch Kollisionsrisiken auf, die bei zu aggressiver Optimierung entstehen könnten.
7. Regelmäßige Zykluszeit-Audits nach Produktionsstart
Zellen, die vor Jahren optimal eingestellt wurden, verlieren durch Werkzeugverschleiß, veränderte Bauteiltoleranzen oder nachträgliche Programmänderungen oft schleichend an Effizienz. Ein jährliches Audit mit Zeitmessung pro Bewegungssegment deckt auf, wo sich unbemerkt Zeit "eingeschlichen" hat.
Grenzen der Optimierung: Wann Schnelligkeit zum Risiko wird
Nicht jede Zykluszeitreduktion ist sinnvoll. Bei sicherheitsrelevanten Bewegungen in der Nähe von Personen (Kollaborationsanwendungen), bei mechanisch belasteten Bauteilen mit engen Toleranzen oder bei Prozessen mit thermischer Trägheit (z. B. Klebstoffauftrag) kann zu aggressive Optimierung die Prozessqualität gefährden. Zykluszeit sollte immer im Zusammenspiel mit Qualitätskennzahlen bewertet werden, nie isoliert.
Fazit
Die größten Zykluszeitgewinne entstehen selten durch höhere Maximalgeschwindigkeit, sondern durch intelligentere Bahnplanung, parallele I/O-Nutzung und den Abbau unnötiger Wartezeiten. Eine systematische, messbasierte Herangehensweise schlägt in der Praxis fast immer das reine "Prozentwert hochdrehen".