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DER KONSTRUKTEUR 4/2016

DER KONSTRUKTEUR 4/2016

INDUSTRIE 4.0 I

INDUSTRIE 4.0 I FOKUSTHEMA Zufriedener Anwender Für die Zukunft gerüstet Transportsystem öffnet den Weg zu neuen Maschinenkonzepten Marco Gierden Wie lassen sich häufig wechselnde, im Extremfall einzelne Produkte auf einer Linie flexibel und kosteneffizient abfüllen, verschließen, etikettieren und verpacken? Mit dem sogenannten Multi-Carrier- System gibt es die Antwort auf diese Frage und auf aktuelle und kommende Trends nicht nur in der Verpackungsindustrie. Marco Gierden, Siemens AG, Projektleiter Multi-Carrier-System, Factory Automation, Production Machines, Erlangen Individualisierte, beispielsweise über Online-Konfiguratoren „personalisierte“ Produkte – und damit Verpackungen – in kleinsten Stückzahlen bis hin zu Losgröße 1 werden künftig eher die Regel denn die Ausnahme in immer mehr Branchen sein. Zu den Trendsettern im Verpackungssektor zählen dabei traditionell die Hersteller von Kosmetika und pharmazeutischen Produkten. Aber auch in anderen Bereichen stellen saisonal oder für Sonderkampagnen wechselnde Produkt- und/oder Verpackungsvarianten oder ganz allgemein immer kürzere Produktlebenszyklen immer höhere Anforderungen an die Variabilität der Produktionssysteme. Höchste Bedeutung kommt dabei einem der steigenden Variantenvielfalt gewachsenen Fertigungs- und Materialfluss in den Anlagen zu. Wobei weniger höchste Durchsatzraten, sondern hohe Flexibilität und Dynamik zwischen den Stationen sowie die Prozesssicherheit im Fokus stehen. Wunsch vieler Betreiber ist ein kontinuierlicher Materialfluss mit optimierten, das heißt kleinen, besser noch keinen Zwischenpuffern, um künftige Maschinengenerationen noch kompakter ausführen zu können. Angesichts der steigenden Zahl unterschiedlicher Produktformate sind zudem minimale Rüstzeiten erklärtes Ziel. Einer der ersten Anwender des Multi-Carrier-Systems im rauen Produktionsalltag ist die Dr. Kurt Wolff GmbH & Co. KG, Bielefeld. Das Unternehmen füllt, verschließt und etikettiert auf einer Anlage der Optima Consumer GmbH im ständigen Wechsel und in unterschiedlichen Gruppierungen knapp 20 Produktformate, unter anderem die Serien Schlüssel für das Erreichen der geforderten Ausbringung von mindestens 120 Flaschen pro Minute waren eine detaillierte Materialflussanalyse, sowie eine Simulation im Mechatronics Concept Designer und das perfekte Zusammenspiel der am Projekt beteiligten Partner Optima, Siemens, Festo und Dr. Kurt Wolff. Das realisierte Multi-Carrier-System umfasst mehr als 100 MCS-Linearmotoren und über 60 weitere, im (hier antriebsbasierten) Motion- Control-System darauf synchronisierte (Servo)Achsen an insgesamt neun Stationen. Damit konnte die gewünschte hohe Flexibilität erreicht werden und das die starre Verkettung früherer Maschinengenerationen gehört endgültig der Vergangenheit an, so die rundum zufriedenen Verantwortlichen des Betreibers. Modular zu optimiertem Materialfluss Für die dadurch veränderten Transportaufgaben innerhalb von Anlagen haben Siemens und Festo mit der gemeinschaftlichen Entwicklung des so genannten Multi-Carrier- Systems (MCS) eine innovative Lösung realisiert. Dabei handelt es sich um ein neues, modulares Linearantriebssystem, das den 22 Der Konstrukteur 4/2016

Transport multiformatfähiger Waren- oder Werkstückträgerwagen (Carrier) flexibler und dynamischer macht. Kernkomponenten sind in mehreren Längen erhältliche Primärteile, woraus sich theoretisch beliebig lange Transportstrecken aufbauen lassen. Die dazugehörigen Sekundärteile sind in die Carrier integriert, die wahlweise einzeln geregelt oder in von Motorsegment zu Motorsegment veränderbaren Gruppen gesteuert, sowohl vor- als auch rückwärts verfahren werden können. Exakt so, wie es flexible Prozesse erfordern. Primär- und Sekundärteile der Linearmotoren von Festo sind vollständig verschlossen in hoher Schutzart ausgeführt und damit geschützt vor Verunreinigungen durch ein austretendes Produkt sowie einfach zu reinigen. Das ist in der Kosmetikund der Pharmaindustrie, aber auch in der Nahrungs- und Genussmittelbranche unabdingbar. Die auf den Sekundärteilen aufsetzenden Carrier können individuell gestaltet werden, was u. a. die einfache Adaption an veschiedene Führungssysteme oder spezielle Ausprägungen für besondere Hygieneanforderungen ermöglicht. Antriebs-Performance auf bewährter Basis Das performante Antriebs- und Regelungssystem für das MCS hat Siemens innerhalb weniger Monate umgesetzt. Entscheidend dafür waren die bereits vorhandenen Standards: das in vielen industriellen Anwendungen bewährte Motion-Control-System Simotion sowie das darauf abgestimmte, modulare Antriebssystem Sinamics S120 und eine zuvor schon für High-End-An- 01 Basis des Multi-Carrier-Systems sind das Motion-Control-System Simotion und das modulare Antriebssystem Sinamics STATEMENT Dr. Michael Döppert, Chefredakteur Das ist heute schon gelebte Industrie 4.0. Nicht nur von Seiten des Anlagenbetreibers, sondern vor allem von Seiten der Entwicklungspartner des Multi- Carrier-Systems. Industrie 4.0 wird nicht nur technologische Grenzen aufheben sondern muss auch Unternehmensgrenzen öffnen. Interdisziplinäre Zusammenarbeit und firmenübergreifende Kooperationen in Entwicklung und Konstruktion sind essentielle Schritte zu Industrie 4.0-tauglichen Maschinen und Prozessen. wendungen patentierte Software-Lösung für die präzise, Motorsegmente übergreifende Regelung (closed-loop-Betrieb mit Geber) beziehungsweise Steuerung (geberloser open-loop-Betrieb) der Carrier. Damit sind Geschwindigkeiten von bis zu 4 m/s und Beschleunigungen von bis zu 50 m/s² möglich. Die in der Praxis erreichbaren Werte hängen von der Art und Masse des jeweiligen Produkts ab. Die Bewegungsführung lässt sich mit Bordmitteln von Sinamics und Simotion optimieren. Darüber hinaus ist auch die Kombination mit speziellen Antriebsfunktionen wie Vibration Extinction (VibX) möglich. Damit wirken ausgefeilte Regelungsalgorithmen auch dem Überschwappen flüssiger Medien beim schnellen Beschleunigen und Abbremsen aktiv entgegen. Das Multi-Carrier-System ist formatkompatibel zu etablierten Werkstückträgersystemen, es kann somit beliebig damit kombiniert werden; auch ein nachträgliches Erweitern bestehender Systeme ist einfach möglich. So lassen sich die Carrier auch außerhalb einer Linie (um)rüsten und bei Bedarf einfach ein- und ausschleusen, was Produktionswechsel wesentlich beschleunigt. C M Y CM MY CY CMY K Geschickt gekoppelt Genau das ist die Stärke des neuen elektronischen Sicherungsautomaten vom Typ REX12-T. Mit pfiffiger Technik kombinieren Sie ein- und zweikanalige Geräte in Rekordzeit und ohne Werkzeug und Zubehör zur absolut maßgeschneiderten DC 24 V-Absicherung für Ihre Anlage. Bei Bedarf auch mit ! Ihr Nutzen: ● Spart Kosten und Zeit durch einfache Montage ● Condition Monitoring erhöht die Laufzeit Ihrer Maschine Haben Sie ein konkretes Projekt? Sprechen Sie mit uns. Wir freuen uns auf den Dialog mit Ihnen. Besuchen Sie uns auf der Hannover Messe vom 25.-29. April 2016 Halle 11, Stand A59 E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH Industriestraße 2-8 . 90518 ALTDORF DEUTSCHLAND Tel. 09187 10-0 . Fax 09187 10-397 E-Mail: info@e-t-a.de . www.e-t-a.de

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