Die Verpackungsindustrie sieht sich immer häufiger mit neuen Anforderungen konfrontiert. Geringe Stückzahlen bis hin zu Losgröße eins, individuellere Produkte und nachhaltige Verpackungen erfordern intelligente Lieferketten und Produktion on demand. Dies lässt sich heute nur mit einem flexiblen Maschinendesign ereichen. Großen Anteil daran hat das Transportsystem, mit dem die einzelnen Komponenten durch die Maschine dirigiert werden. „Um Maschinenbauern mehr Flexibilität bei ihren Maschinendesigns zu geben, haben wir das Multi-Carrier-System Lexium MC12 entwickelt“, sagt Michael Vögele, Senior Productmanager PacDrive & Robotics bei Schneider Electric.
Modulares System
Ebenso einfach wie das Design des Carrier-Systems im Engineeringtool, ist der reale Aufbau des Systems. Er ist mit einer Carrera-Rennbahn vergleichbar und besteht lediglich aus wenigen Einzelkomponenten. Wie bei der Spielzeugrennbahn sind die Schienen – im Fall des Lexium MC12 die Antriebssegmente für die Carrier – frei kombinierbar. Auch wenn es keine Schikanen, Loopings oder anderen Schnickschnack gibt, lassen sich mit den derzeit verfügbaren Geraden und 45°-Kurven beliebige Ovale bilden. Die Ausrichtung der einzelnen Segmente erfolgt wie bei der Autorennbahn über die Verbindungselemente, ebenso die elektrische Installation. Kabel gibt es somit nicht, was die Installation erheblich erleichtert. Die Carrier selbst werden auf das zusammengebaute Antriebssystem aufgesteckt und halten via Magnetkraft – ein unschätzbarer Vorteil gegenüber den rasenden Autos, die in den Kurven gerne mal den Abflug machen. Trotzdem ist der Austausch jederzeit problemlos möglich. Nach einem Austausch von Antriebssegmenten oder Carriern konfiguriert sich das System automatisch.
Die Antriebsschienen selbst sind verschleißfrei. „Auf jeden Carrier können wir dem Werkstück oder der Verpackungsschachtel angepasste Träger montieren. Die Traglast pro Carrier beträgt rund 2,2 kg. Durch die Nutzung von zwei Carriern zum Greifen einer Last lässt sich diese nahezu verdoppeln“, erläutert Vögele.
Einfache Inbetriebnahme
Lexium MC12 multi carrier ist in das Pacdrive-3-System für High-Performance-Applikationen von Schneider integriert. Über den Sercos-III-Feldbus wird das Transportsystem von den leistungsfähigen Pacdrive-LMC-Motion-Controllern gesteuert. Durch Ecostruxure Machine Expert wird die Programmierung, Konfiguration und Inbetriebnahme des gesamten Systems ermöglicht. Mithilfe der Modicon-TM5CSLC-Sicherheitssteuerung in Verbindung mit TM5-Sercos-Schnittstellenmodul und Sicherheits-E/A-Erweiterungsmodul kann die Sicherheitsfunktion SFO verwendet werden. Dadurch wird eine durchgängige und skalierbare Lösung von einfachen bis zu anspruchsvollen Anwendungen möglich.
Weniger Stationen nötig
Das Carrier-System bringt zahlreiche Vorteile mit sich. So werden durch die unterschiedliche Taktung der Carrier weniger Stationen in der Maschine benötigt, was zu einer kompakteren Bauweise führt. Roboter, die innerhalb des Ovales installiert werden, können auf beiden Seiten Aufgaben übernehmen. Durch die Möglichkeit, mit den Carriern unterschiedliche Geschwindigkeiten zu fahren, können diese vor einer Station gruppiert werden, um Schwankungen im Produktfluss zu kompensieren. Auch das Gruppieren von gestapelten Produkten sowie das Zusammenschieben von Produkten ist möglich. Durch eine langsamere Geschwindigkeit der Carrier im eigentlichen Arbeitsraum können mehr Picks pro Minute realisiert werden. Im Gegensatz zu den Fahrzeugen der Autorennbahn besitzen die Carrier selbst eine Kollisionsüberwachung untereinander und können absolut bzw. relativ bei hoher Genauigkeit positioniert werden. Der beliebte Fahrzeug-Crash der Autorennbahn ist somit ausgeschlossen.
Digitaler Zwilling zu Testzwecken
Mit der Digital-Twin-Software Ecostruxure Machine Expert Twin lässt sich direkt aus dem Engineeringtool ein Digitaler Zwilling erzeugen. Das digitale Multi-Carrier-Modell ermöglicht es, das System in einer digitalen Umgebung zu testen, ohne eine physische Maschine bauen zu müssen. „Dass beim Testen von Maschinen im schlimmsten Fall kostspieliges Material zu Bruch geht, ließ sich in der Vergangenheit kaum vermeiden. Heute muss das nicht mehr sein“, sagt
Dr. Rainer Beudert, Marketing Director Software & System, Industry Business – Machine Solutions, bei Schneider Electric. „Mit dem digitalen Zwilling des Transportsystems haben Maschinenbauer ihrerseits ein Tool in der Hand, um ihren Kunden die Funktionsweise der Maschine darzustellen“, so der Softwareexperte. Der digitale Zwilling hat noch weitere Vorteile: Er bietet im laufenden Betrieb Echtzeitdaten des Transportsystems. Treten im Analytikmodul Unregelmäßigkeiten im Transportsystem auf und ein Ausfall deutet sich an, kann man den digitalen Zwilling zur Vorbereitung des Wartungseinsatzes benutzen. „Gegenüber dem realen Bild der Maschine bietet der digitale Zwilling verschiedene Perspektivwechsel. Man kann die betroffenen Teile aus unterschiedlichen Richtungen betrachten, ins Detail hineinzoomen und den Ein- und Ausbau erheblich besser planen“, erklärt Beudert.
Deutlicher Performancegewinn
Insgesamt bietet das Paket aus einfach konfigurierbarem Transportsystem und digitalem Zwilling erhebliche Performancesteigerungen. Durch die einfache, virtuelle Inbetriebnahme und die mechanische Montage des Transportsystems ohne Spezialwerkzeuge ergibt sich eine bis zu 50 % schnellere Maschineninstallation und -inbetriebnahme. Außerdem steigt die Maschinenleistung und Flexibilität um bis zu 50 %. „Durch das Transportsystem und seinen digitalen Zwilling wird die Gesamtanlageneffizienz der Maschine gesteigert und man erhält schnellere, flexible Maschinen mit weniger Wartung und besserer Diagnose“, fasst Beudert abschließend zusammen. Ein Traum für jeden Carrera-Rennbahn-Besitzer.
Schneider Electric GmbH, Marktheidenfeld
Dr. Bernd Rademacher
Redakteur
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