Intelligente Transportsysteme
Verpackungstechnik auf der Überholspur
Die Nahrungs- und Genussmittelindustrie ebenso wie die Kosmetikindustrie und andere Branchen fordern eine immer höhere Bandbreite an Verpackungsvarianten. Produktionslinien mit herkömmlicher Servotechnik können diese Anforderungen zunehmend nicht mehr kosteneffizient umsetzen. Intelligente Transportsysteme mit sich unabhängig voneinander bewegenden Shuttles ermöglichen hier deutlich mehr Flexibilität in der Produktion und erhöhen gleichzeitig die Anlageneffizienz.
Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH"Hersteller von Verbrauchsgütern müssen heute zahlreiche unterschiedliche Produkte herstellen und dafür verschiedene Verpackungen, Gebinde und Transportverpackungen einsetzen", erklärt Maurizio Tarozzi, Global Technology Manager Packaging bei B&R. Daher müssen Maschinen- und Anlagenbauer flexible Produkt- und Verpackungswechsel ermöglichen. "Bis zu einem gewissen Grad schaffen das die meisten modernen Maschinen", so Tarozzi weiter. Allerdings macht jede zusätzliche Option eine Maschine komplexer, während die Effizienz sinkt und letztlich die Gesamtbetriebskosten steigen.
Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbHErst kam die Servotechnik ?
"Es ist nicht das erste Mal, dass wir einen großen Schritt hin zu flexibleren Verpackungsmaschinen erleben", sagt Tarozzi. Vor einiger Zeit sind die Maschinenbauer von mechanischen Kurvenscheiben auf Servotechnik umgestiegen. Die Nachfrage nach Flexibilität und höherer Gesamtanlageneffektivität (OEE) steigt immer weiter. "Nun ist es an der Zeit, den nächsten Evolutionsschritt zu machen", fordert der B&R-Manager. Es gibt zwei Arten eine herkömmliche Verpackungslinie zu konstruieren. Zum einen können sie mit einem festen Takt arbeiten. Dabei bleibt das Produkt an jeder Station - also z.B. beim Abfüllen, Kleben und Verpacken - stehen. Der Nachteil dieser Methode ist, dass die langsamste Station die Taktzeit vorgibt. Die andere Möglichkeit ist ein kontinuierlicher Prozess, bei dem sich Produkt und Bearbeitungsstation synchron bewegen, wie in einem Abfüllkarussel.
? dann intelligente Transportsysteme
Bei herkömmlicher Servotechnik kann nur eines dieser beiden Prinzipien eingesetzt werden. Es ist nicht möglich, die Vorteile beider Ansätze gleichzeitig zu nutzen. "An dieser Stelle kommen intelligente Transportsysteme ins Spiel, die auf Langstator-Linearmotoren basieren", sagt Tarozzi. Diese Systeme bestehen aus einem Motorstator in Form eines ovalen Tracks und einer beliebigen Anzahl an Shuttles. In modernen Ausprägungen werden diese Shuttles magnetisch am Track gehalten und elektromagnetisch angetrieben. "Der große Vorteil ist, dass sich alle Shuttles unabhängig voneinander bewegen lassen", unterstreicht Tarozzi. Sie können sich also mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, anhalten oder auch rückwärtsfahren. Geschwindigkeit und Beschleunigung passen sich auf diese Weise dem jeweiligen Produktionsschritt an. "Diese Entkopplung von Produkt, Prozess und Mechanik eröffnet völlig neue Möglichkeiten in der Flexibilität und Produktivität", fährt Tarozzi fort. Die Shuttle-Bewegung lässt sich als Achse eines CNC-Verbundes oder einer Roboter-Applikation nutzen.
Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbHTaktzeiten reduzieren
Durch die hohe Flexibilität und Dynamik der Shuttle-Bewegungen können intelligente Transportsysteme die Taktzeiten beim Verpacken deutlich reduzieren, in einigen Fällen sogar halbieren. "Wenn wir den Prozess vom mechanischen Design entkoppeln, wird das Bewegungsprofil ausschließlich vom jeweiligen Produkt bestimmt und nicht von den physikalischen Grenzen der Maschine", so Tarozzi. Obwohl sich die Produktionsgeschwindigkeit mit intelligenten Transportsystemen merklich erhöht, muss der eigentliche Verpackungsprozess nicht verändert werden. Lediglich der Transport zwischen den einzelnen Schritten des Prozesses wird optimiert. "Entscheidend ist, dass mit intelligenten Transportsystemen asynchrone Prozesse synchronisiert werden", erklärt Tarozzi. "Zahlreiche Produktionsschritte mit unterschiedlichen Bearbeitungszeiten ergeben dann wieder einen kontinuierlichen Prozess."
Schnelles Umrüsten
Eine hohe Produktionsgeschwindigkeit ist ein wichtiger Faktor, aber für eine hochflexible Produktion mit hoher Gesamteffektivität müssen auch die Umrüstzeiten deutlich reduziert werden. Intelligente Transportsysteme ermöglichen schnelles Umrüsten auf zweierlei Art: Einerseits entfällt ein Großteil der manuellen Umrüstarbeit, da die notwendigen Anpassungen automatisch von der Software vorgenommen werden. Andererseits lassen sich Shuttles sehr leicht zum Track hinzufügen oder von diesem entfernen.Intelligente Transportsysteme können zudem den Aufbau einer Maschine oder Anlage wesentlich vereinfachen. Indem sie motorbetriebene Förderketten und -bänder sowie Getriebe ersetzen, treten einfache und effektive Software-Profile an die Stelle mechanischer Lösungen. Die Wartungskosten sinken somit ebenfalls.
Transparente Kosten
"Manche Maschinen- und Anlagenbauer schrecken davor zurück, neue Technologien einzusetzen, da die Implementierungskosten häufig schwer vorauszusagen sind", führt Tarozzi weiter aus. Beim intelligenten Transportsystem SuperTrack von B&R ist das anders: Es gibt ein umfangreiches Simulationstool, das auch synchronisierte Roboter einbezieht. Dieses Werkzeug berechnet, wie der Track aussehen muss, um den bestehenden Verpackungsprozess mit einem intelligenten Transportsystem umzusetzen. Maschinenbediener können exakt simluieren, wie lang der Track sein muss und wie viele Shuttles nötig sind. Das Tool kann zudem auch für eine virtuelle Inbetriebnahme genutzt werden. "Das macht es sehr einfach, die Anlageneffizienz mit intelligenten Transportsystemen zu verbessern", sagt Tarozzi.
Die Nahrungs- und Genussmittelindustrie ebenso wie die Kosmetikindustrie und andere Branchen fordern eine immer höhere Bandbreite an Verpackungsvarianten. Produktionslinien mit herkömmlicher Servotechnik können diese Anforderungen zunehmend nicht mehr kosteneffizient umsetzen. Intelligente Transportsysteme mit sich unabhängig voneinander bewegenden Shuttles ermöglichen hier deutlich mehr Flexibilität in der Produktion und erhöhen gleichzeitig die Anlageneffizienz.
Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH"Hersteller von Verbrauchsgütern müssen heute zahlreiche unterschiedliche Produkte herstellen und dafür verschiedene Verpackungen, Gebinde und Transportverpackungen einsetzen", erklärt Maurizio Tarozzi, Global Technology Manager Packaging bei B&R. Daher müssen Maschinen- und Anlagenbauer flexible Produkt- und Verpackungswechsel ermöglichen. "Bis zu einem gewissen Grad schaffen das die meisten modernen Maschinen", so Tarozzi weiter. Allerdings macht jede zusätzliche Option eine Maschine komplexer, während die Effizienz sinkt und letztlich die Gesamtbetriebskosten steigen.
B&R Industrie-Elektronik GmbH
Dieser Artikel erschien in ROBOTIK UND PRODUKTION 2 2018 - 17.04.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.robotik-produktion.de
