Etikettier- und Gruppierungseinheit für Verpackungsanlage
Kombination für schnelle Produktwechsel
Die Firma Koch Pac-Systeme ist auf kundenspezifische Blister-Verpackungsanlagen spezialisiert. Um hier die jeweiligen Anforderungen flexibel und passend umsetzen zu können, wird umfassendes modernes Automations-Knowhow benötigt. Das zeigt das Beispiel einer realisierten Verpackungslösung für Zahnbürsten. In deren Zentrum sorgt ein leistungsfähiges Transportsystem für kompakte Bauform, hohe Flexibilität und kurze Produktwechselzeiten.
Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KGEinen nahtlosen, vollständig integrierten und effizient ablaufenden Verpackungsprozess erreicht der Anlagenbauer mit individualisierten Lösungen, von der Blistermaschine über Produktzuführungs- und Gruppiermodule bis hin zur Endverpackungsmaschine.
Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG
Funktionsumfang und Prozessschritte
"Die 28m lange Anlage wird im ersten Schritt mit zwei unterschiedlichen Formaten betrieben, für die kundenseitig unterschiedliche Folienstärken verwendet werden", erklärt Projektleiter Gert Müller. "Der eigentliche Vorteil liegt allerdings in der Flexibilität, zukünftig auch weitere Folienbreiten verwenden und somit zusätzliche Blistergrößen produzieren zu können." Ermöglicht wird das durch eine automatische Folienbreitenverstellung. Nach dem Formen der Blister werden die Zahnbürsten per Highspeed-Pick&Place-Deltaroboter zugeführt und die korrekten Bürstenpositionen in den Blistern mittels Kamerasystem kontrolliert. Anschließend wird ebenfalls mit einem Pick&Place-System die Rückkarte aufgelegt und die Position der Karte durch Ultraschall-Punktsiegelung für den eigentlichen Versiegelungsprozess auf dem Blister fixiert. Ein Lasersystem bringt dann auf der Rückseite der Karte einen Code auf, der von einem nachfolgenden Kamerasystem verifiziert wird. Nach dem Vereinzeln der Blister in einer Stanzstation werden diese mit einem Zweiachsportal an die zentrale Etikettier- und Gruppierungseinheit übergeben sowie anschließend mit einem weiteren Pick&Place-Roboter passend gruppiert in die Produktkette eines Kartonierers übergesetzt. Die so verpackten Blister werden dann noch nachgelagerten, kundenseitigen Verpackungsschritten zugeführt.
Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KGEtikettier- und Gruppierungseinheit
Das besondere Knowhow des Sondermaschinenbauers zeigt sich insbesondere bei der Etikettier- und Gruppierungseinheit. "Hier setzen wir ein umlaufendes XTS-Transportsystem mit 11m Gesamtlänge sowie 24 Transportmodule, so genannte Mover, mit einer speziellen Aufnahme für die Blister ein", führt Müller weiter aus. "Bei einem Produktwechsel müssen lediglich die - einfach und schnell montierbaren - Aufnahmen ausgetauscht werden, was die Umrüstzeiten reduziert." Auf diese Weise kann der Endkunde mit der Verpackungslinie ganz verschiedene Formate produzieren und schnelle sowie flexible Formatwechsel sicherstellen. "Die hohe Durchsatzrate an Blistern pro Minute und die dadurch notwendige variable Produktgeschwindigkeit am Etikettierprozess ist ein großes Plus von XTS. Außerdem können sehr einfach die unterschiedlichen Blisterformate angepasst werden", benennt Jürgen Welker, Director Automation und Technologie bei Koch, weitere Vorteile von XTS. "Das lineare Transportsystem eröffnet uns eine große Variabilität und Vielfalt an zu verpackenden Produkten. Dazu kommt die Zuverlässigkeit des Systems im geforderten 24/7-Betriebs bei 95 Prozent Anlagenverfügbarkeit." Hinsichtlich der Maschinenkonstruktion merkt Welker an: "Ohne das kompakt bauende Linearsystem wäre die Etikettier- und Gruppierungseinheit rund 2m länger und durch den höheren Mechanikanteil wesentlich komplexer geworden. Außerdem wäre die Zugänglichkeit für die Bediener beim Formatwechsel beeinträchtigt gewesen." Die hohe Anlagenflexibilität und schnelle Umrüstbarkeit sind wichtige Argumente aus Sicht des Endkunden. Ursprünglich war eine konventionelle Lösung basierend auf einer sogenannten Becherkette vorgesehen. Zwar wurde diese breitenverstellbar konzipiert, stieß aber hinsichtlich des immer größeren Produktspektrums an ihre Grenzen. Lösbar wäre dies nur über eine zweite Becherkette oder durch die Aufteilung auf zwei getrennte Verpackungsmaschinen gewesen. XTS als hochflexibles Transportsystem hat sich laut Anlagenbauer als passende und kostengünstigere Lösung, auch für zukünftige Anforderungen erwiesen.
Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KGSoftware-Funktionalität für hohe Flexibilität
Das Zweiachssystem übergibt, abhängig vom Format, immer acht bzw. zwölf Blister an vier bzw. sechs Mover. Anschließend bewegen sich diese Transportmodule zur Etikettierstation. Mittels eines Pick&Place-Systems werden die Blister danach in mehreren Lagen in die Produktkette des Kartonierers eingelegt. Hierbei wird jeweils im Stillstand be- und entladen, das Etikettieren geschieht hingegen im Durchlauf. Die Software von XTS ist für diese unterschiedlichen Bewegungen einfach zu programmieren und unterstützt zudem die schnellen Produktwechsel. Denn für jedes Blisterformat gibt es ein entsprechendes Rezept inklusive der genauen Bearbeitungspositionen, das sich einfach per Mausklick auswählen lässt. Hinzu kommt, dass in diesem Maschinenmodul zwei Etikettierer integriert sind. Je nach Format kommt eines der beiden Systeme zum Einsatz, wobei das Transportsystem die jeweils anzufahrende Position über die Software bereits kennt.
Leistungsfähige Steuerungstechnik
Für die präzise und dynamische Steuerung der 24 XTS-Mover reicht ein Schaltschrank-PC von Beckhoff aus. Das Modell C6930 bietet ausreichend Leistungsreserven, sodass auch die beiden mit Beckhoff-Servoantriebstechnik realisierten Pick&Place-Systeme als zusätzliche Twincat-NC-Tasks auf dem IPC ablaufen können. "Twincat bietet hier alle erforderlichen Funktionalitäten", fasst Jürgen Welker den Mehrwert für die Praxis zusammen. So nutze man die komplette XTS Extension der Programmierumgebung mit Funktionen wie Kollisionsvermeidung oder Kurvenscheibe. "Insgesamt ist es für uns sehr vorteilhaft, dass jeder Mover in Twincat als einzelne Servoachse abgebildet wird. Auf diese Weise lässt sich jedes Transportmodul separat betrachten und einstellen - komfortabel und mit der notwendigen Sicherheit durch übergeordnete Funktionen wie die Kollisionsvermeidung." Entscheidend sei zudem die Leistungsfähigkeit von Ethercat. "Wir nutzen bei der Steuerung dieser Verpackungslinie die hohe Geschwindigkeit von Ethercat voll aus", ergänt Welker, "insbesondere bei der Kommunikation mit den zahlreichen Servoantrieben in der Anlage."
Funktionsumfang und Prozessschritte
"Die 28m lange Anlage wird im ersten Schritt mit zwei unterschiedlichen Formaten betrieben, für die kundenseitig unterschiedliche Folienstärken verwendet werden", erklärt Projektleiter Gert Müller. "Der eigentliche Vorteil liegt allerdings in der Flexibilität, zukünftig auch weitere Folienbreiten verwenden und somit zusätzliche Blistergrößen produzieren zu können." Ermöglicht wird das durch eine automatische Folienbreitenverstellung. Nach dem Formen der Blister werden die Zahnbürsten per Highspeed-Pick&Place-Deltaroboter zugeführt und die korrekten Bürstenpositionen in den Blistern mittels Kamerasystem kontrolliert. Anschließend wird ebenfalls mit einem Pick&Place-System die Rückkarte aufgelegt und die Position der Karte durch Ultraschall-Punktsiegelung für den eigentlichen Versiegelungsprozess auf dem Blister fixiert. Ein Lasersystem bringt dann auf der Rückseite der Karte einen Code auf, der von einem nachfolgenden Kamerasystem verifiziert wird. Nach dem Vereinzeln der Blister in einer Stanzstation werden diese mit einem Zweiachsportal an die zentrale Etikettier- und Gruppierungseinheit übergeben sowie anschließend mit einem weiteren Pick&Place-Roboter passend gruppiert in die Produktkette eines Kartonierers übergesetzt. Die so verpackten Blister werden dann noch nachgelagerten, kundenseitigen Verpackungsschritten zugeführt.
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in ROBOTIK UND PRODUKTION 5 2018 - 29.10.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.robotik-produktion.de
