Der Konstrukteur 11-12/2021

DAS BESTE REZEPT: EIN

DAS BESTE REZEPT: EIN OPTIMALER WECHSEL Mit intelligenter Formatverstellung lassen sich auch in der Pharma-Branche Wettbewerbsvorteile bei Effizienz, Produktqualität und Prozesssicherheit erzielen. Durch automatisierte, vernetzte Lösungen gehen diese Unternehmen einen entscheidenden Schritt Richtung Pharma 4.0. PRODUKTE UND ANWENDUNGEN In der Pharmaindustrie ist das Konzept des Centerlining relevant, bei dem stets die optimalen Maschineneinstellungen zu wählen sind, um unnötige Abweichungen des Prozesses und eine Beeinträchtigung der Produktqualität zu verhindern. Es gilt, Fertigung, Technik, Instandhaltung und eine elektronische Datenerfassung bestmöglich zu vernetzen, um die Anlageneffizienz optimal auszunutzen. Daneben ist in der pharmazeutischen Produktion bei wachsender Produktvielfalt und immer geringeren Chargengrößen eine hohe Flexibilität der Anlagen gefordert. Mit einem optimierten Formatwechsel lassen sich Umrüstzeiten bei den Produktwechseln reduzieren und die Prozesssicherheit erhöhen. Siko, Hersteller von Sensoren und Positioniersystemen, stellt verschiedene Möglichkeiten der Formatverstellung vor – von rein mechanischen Positionsanzeigen bis hin zu vollautomatisierten Positionierantrieben. FORMATVERSTELLUNG – ÜBERWACHT ODER AUTOMATISIERT In der pharmazeutischen Herstellung ist eine Formatverstellung besonders bei der Verpackung, Kennzeichnung oder Inspektion Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Schuh, Leiter Geschäftsbereich Changeover Solutions bei der Siko GmbH in Buchenbach von Produkten relevant – also dann, wenn wegen eines neuen Produkts die Maße an der Maschine geändert werden müssen, ob händisch über eine Kurbel oder automatisiert per Stellantrieb. Bei der Veränderung der Maschineneinstellungen können Fehler entstehen, die möglicherweise das Produktergebnis negativ beeinflussen. Eine überwachte oder automatisierte Formatverstellung minimiert das Risiko fehlerhafter Einstellungen und kann die Prozesse flexibler gestalten. VORTEILE UND VARIANTEN IM ÜBERBLICK Eine optimierte Formatverstellung umfasst eine hohe Wiederholgenauigkeit des Produktionsvorgangs, schnelle Umrüstzeiten und somit eine höhere Prozessgeschwindigkeit, mehr Effizienz, weniger Kosten sowie eine größere Prozesssicherheit, was in der Pharmaproduktion ein entscheidendes Kriterium ist. Unterschieden wird zwischen manueller, überwachter und automatischer Formatverstellung. Welche Art des Formatwechsels am besten geeignet ist, hängt von den Anforderungen ab: Je häufiger Formate verstellt werden müssen und je qualitativ anspruchsvoller die Produktion ist, desto sinnvoller ist der Einsatz von überwachten oder automatisierten Positioniersystemen. Bei der manuellen Formatverstellung sind sowohl mechanische als auch elektronische Positionsanzeigen im Einsatz, die den Ist-Wert der aktuellen Position angeben. Sie eignen sich für 42 DER KONSTRUKTEUR 2021/11-12 www.derkonstrukteur.de

INDUSTRIEELEKTRONIK / ELEKTROTECHNIK 01 Basismaschinen mit eher seltenen Verstellungen. Die gängigen mechanisch-digitalen Siko-Positionsanzeiger sind präzise, gut ablesbar und werden für jede Applikation spezifisch konfiguriert. Elektronische Positionsanzeigen haben gegenüber den mechanischen den Vorteil, dass sie frei programmierbar und dadurch flexibler einsetzbar sind. Parameter wie Spindelsteigung, Kommastellen, Drehrichtung, Einbaulage oder Nutzung im Winkelmodus lassen sich bequem konfigurieren. Mechanische und elektronische Varianten sind anbaukompatibel, sodass eine Umrüstung oder Erweiterung unproblematisch ist. ÜBERWACHTE FORMATVERSTELLUNG IN TRACK-AND-TRACE-ANLAGEN Eine überwachte Formatverstellung wird durch busfähige elektronische Positionsanzeigen mit Soll-Wert-Vorgabe ermöglicht, die in die Maschinensteuerung eingebunden sind. Ist- und Soll- Werte werden zwischen den einzelnen Positionsanzeigen und der übergeordneten Steuereinheit mittels Rezeptverwaltung, in der alle Produktvarianten mit ihren Soll-Werten als Rezepte hinterlegt sind, ausgetauscht und abgeglichen. Dies ermöglicht eine erhöhte Prozesssicherheit, da die Anlage erst dann wieder angefahren wird, wenn alle Soll- und Ist-Werte an den Anzeigen übereinstimmen. Ausschuss oder Beschädigungen an Anlagenteilen werden so vermieden. Eine überwachte Formatverstellung kann in der pharmazeutischen Produktion beispielsweise bei häufig zu verstellenden Anlagen für Kartoniermaschinen oder bei der Kennzeichnung von Produkten hilfreich sein. Eine neue Entwicklung sind Track-and-Trace-Anlagen, über die verschreibungspflichtige Arzneien mit einer eindeutigen, nachverfolgbaren Kennzeichnung versehen werden müssen. Dabei werden verschiedenste Prozesse wie Drucken, Lesen, Etikettieren und Wiegen und damit zahlreiche Verstellungen durchlaufen. Die Prozesssicherheit dieser Anlagen wird mit einer überwachten Formatverstellung deutlich erhöht. AUTOMATISCHE FORMATVERSTELLUNG MIT HOCHINTEGRIERTEM STELLANTRIEB Erfolgt die Verstellung von Achsen ohne jegliche manuelle Eingriffe, spricht man von automatischer Formatverstellung über Kompaktstellantriebe. Der mit der Maschinensteuerung vernetzte Stellantrieb fährt die geforderte Position direkt an. Mit der Automatisierung wird noch einmal eine deutliche Reduzierung der Umrüstzeiten erreicht. Außerdem ist die Automatisierung lohnenswert, wenn häufig schwer zugängliche Anlagenteile verstellt werden müssen. Ein Stellantrieb zeichnet sich durch seine hochintegrierte Bauweise aus, die alle Komponenten in einem Gerät vereint: der bürstenlose Gleichstrommotor (der verschleißfrei ist), ein spielarmes und leistungsstarkes Getriebe sowie Positionsgeber und Leistungs- und Steuerungselektronik. Die Integration des Stellantriebs in die Maschinensteuerung sowie die Kommunikation mit der Steuerung sind nicht zuletzt dank einer Vielzahl gängiger Standardschnittstellen einfach möglich. Dazu zählen Siemenskonforme Profibus- oder Profinet-Schnittstellen, kostengünstige serielle Schnittstellen wie RS485 und CAN, IO-Link sowie moderne Industrial-Ethernet-Schnittstellen. Bilder: Siko www.siko-global.com 01 Volle Kontrolle und Prozesssicherheit durch korrekte Maschineneinstellungen – Beispiel Kartonageaufrichter 02 Formatverstellung über einer Etikettiermaschine in der pharmazeutischen Produktion 03 Automatisierter Produktwechsel durch Stellantrieb an einer Etikettiermaschine zur Kennzeichnung von Medikamentenschachteln 02 03 www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2021/11-12 43