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Einfacher ist besser

Bei der Entwicklung von Fördersystemen und anderen Antriebssystemen musste bisher die Flexibilität zugunsten der Produktivität in den Hintergrund treten. Dies liegt daran, dass herkömmliche Antriebssysteme ein rein mechanisches Designkonzept aufweisen, das durch Rotativmechanismen angetriebene Ketten, Riemen und Getriebe umfasst. Diese Systeme sind nicht nur komplex, sondern auch starr, unflexibel und schwierig zu warten. Selbst wenn eine Maschine oder Produktionslinie den gewünschten Durchsatz erzielt, kann der Wechsel zu einem neuen Produkt umfassende mechanische Umrüstung erfordern.

Motion-Systeme können schneller als herkömmliche Antriebssysteme betrieben werden, und ihre autarken Mover können den Betrieb weiter beschleunigen. (Foto: Rockwell)
Motion-Systeme können schneller als herkömmliche Antriebssysteme betrieben werden, und ihre autarken Mover können den Betrieb weiter beschleunigen. (Foto: Rockwell)

Diese Systeme waren für die kontinuierliche Produktion bislang ausreichend, doch hat sich dies inzwischen geändert. Heute produzieren Hersteller eine größere Vielfalt an Produkten und Verpackungsgrößen. Sie benötigen flexiblere Systeme, die für eine größere Produktionsvielfalt ausgelegt sind und gleichzeitig schnellere Produktwechsel ermöglichen und Stillstandszeiten minimieren.

Intelligente Antriebssysteme bahnen den Weg in die Zukunft. Sie verwenden neue Hardware-Plattformen mit hochentwickelten Steuerungsalgorithmen, die es Herstellern erlauben, Änderungen durch Umprogrammieren des Systems vorzunehmen, anstatt umzubauen. Sie gewährleisten auch eine bessere Steuerung beim Befördern und Positionieren von Produkten, wodurch die Produktionsleistung gesteigert wird.

Ein Beispiel für Smart Motion ist ein intelligentes Schienen- oder Fördersystem, das autarke, programmierbare Mover auf Geraden sowie Kurven einsetzt. Diese Systeme lassen sich für die unterschiedlichsten Anforderungen skalieren – eingebaut in eine Hochleistungsproduktionsmaschine bis hin zur Beförderung von Produkten zwischen den Anlagen. Darüber hinaus tragen sie dazu bei, Achssteuerungsanwendungen umzugestalten, von der Verpackung und pharmazeutischen Produktion bis hin zum 3-D-Druck.

Steigerung der Produktivität

Intelligente Motion-Systeme können schneller als herkömmliche Antriebssysteme betrieben werden und ihre autarken Mover können den Betrieb weiter beschleunigen.

Ein Hersteller von Verpackungstechnik stattete seine Hochleistungssortiermaschine mit einem intelligenten Antriebssystem mit autarken Movern aus. Das neue System reduzierte die Anzahl der mechanischen Komponenten und verdoppelte den Durchsatz im Vergleich zur Maschine der Vorgängergeneration. Ein anderer Maschinenbauer verwendete ein intelligentes Antriebssystem in einer neuen Hochgeschwindigkeits-Kartonverpackungsmaschine, die Beutel in einer Vielzahl von regalgerechten Formaten verpackt. Mit den Hochgeschwindigkeits-Movern des Antriebssystems kann die Maschine bis zu 60 Kisten, oder 300 Beutel, pro Minute verpacken. Die meisten bisherigen Beutelverpackungsmaschinen haben eine maximale Leistung von 20 Kisten pro Minute. „Das muss man gesehen haben, um es zu glauben", so der Firmenchef und CEO. „Diese neue Technologie ist bei der Verpackung von Standbeuteln von größtem Nutzen."

Intelligente Antriebssysteme sind für ein hohes Maß an Flexibilität ausgelegt. Mithilfe von Software-konfigurierten Profilen können Hersteller werkzeuglose Produktwechsel einfach per Tastendruck vornehmen. (Foto: Rockwell)
Intelligente Antriebssysteme sind für ein hohes Maß an Flexibilität ausgelegt. Mithilfe von Software-konfigurierten Profilen können Hersteller werkzeuglose Produktwechsel einfach per Tastendruck vornehmen. (Foto: Rockwell)

Intelligente Antriebssysteme sind für ein hohes Maß an Flexibilität ausgelegt. Mithilfe von Software-konfigurierten Profilen können Hersteller werkzeuglose Produktwechsel einfach per Tastendruck vornehmen. Die autarken Mover des Systems können verschiedene Traglasten mit unterschiedlichem Gewicht transportieren, wobei sich je nach Produktionsbedarf Mover hinzufügen, entfernen oder individuell ausrichten lassen. All dies trägt zu kürzeren Produktwechselzeiten, einer größeren Vielfalt von Produkt- und Verpackungsgrößen und einer verbesserten Rentabilität durch kürzere Produktionszyklen bei.

Die Cama Group entschied sich für den Einsatz eines intelligenten Motion-Systems für seinen neuen Hochgeschwindigkeitskartonierer. Das System verwendet zwei Mover für die Handhabung von Produkten beliebiger Größe ohne Werkzeugwechsel. Es gewährleistet automatische Wechsel ohne manuelles Eingreifen.

Der Maschinenbauer KHS setzt ebenfalls ein intelligentes Antriebssystem für seine Beutelverpackungsmaschine Innopouch K-400 ein. Die Maschine hat keine feste Teilung, wobei jeder Beutel unabhängig gesteuert wird und Produktwechsel per Knopfdruck erfolgen. „Anstatt mechanische Elemente zum Befördern von Produkten durch die Maschine zu verwenden, setzen wir jetzt ein magnetisch betriebenes Gerät ein, das seine Geometrie per Software anpassen kann", erläutert Roger Calabrese, Leiter Forschung und Entwicklung bei KHS.

Verbesserung der Betriebszeit

Schnelle Wechselzeiten führen zu verbesserter Betriebszeit, doch intelligente Antriebssysteme erhöhen die Verfügbarkeit auch in anderer Hinsicht. Da es zum Beispiel weniger bewegliche Teile als bei herkömmlichen Systemen gibt, reduzieren sich Wartungsaufwand und Stillstandszeiten. Auch Informationen können den Bedienern leichter zur Verfügung gestellt werden. Dadurch lassen sich Stauungen verhindern und – sollte es doch einmal zu einer Störung kommen – Fehlerbehebungszeiten verringern.

Intelligente Antriebssysteme können nach einer Notabschaltung schneller wiederhergestellt werden. Bei herkömmlichen mechanischen Systemen müssen Motoren zu einer Ausgangsstellung zurückkehren. Intelligente Systeme speichern jedoch die Positionsdaten jedes Movers mit einem Absolut-Encoder und können direkt nach einem Ausfall neu gestartet werden.

Abgesehen davon, dass sie für einen produktiveren und flexibleren Betrieb sorgen, bieten intelligente Antriebssysteme weitere wichtige Vorteile. Zum einen können sie die Energiekosten beträchtlich reduzieren. Bei herkömmlichen Systemen muss das gesamte Förderband unabhängig davon betrieben werden, ob es ein Produkt oder Hunderte von Produkten transportiert. Intelligente Antriebssysteme versorgen jedoch nur die Mover mit Strom, die benötigt werden, um Produkte zu transportieren oder eine bestimmte Position zu halten. Doch auch der Platzbedarf der Maschine im Werksbereich nimmt durch den Einsatz intelligenter Motion-Systeme ab. Denn diese können kontinuierliche und getaktete Prozesse – wie Druck und Montage – in einer Maschine kombinieren. Hochgradig konfigurierbare Konstruktionselemente, wie Geraden und Kurven, optimieren zudem die Größe der Maschine im Produktionsbereich. Alles in allem reduzieren diese Designvorteile die Stellfläche der Maschine um zehn bis 50 Prozent.

Schließlich erleichtern diese Systeme aber auch den Bedienern die Arbeit. Durch weniger bewegliche Teile, einfache Steuerung und werkzeuglose Produktwechsel wird die Komplexität beim Betrieb verringert.

Smart Motion und die Zukunft der Fertigung

Es ist zu erwarten, dass in den nächsten Jahren der Einsatz intelligenter Motion-Systeme zunehmen wird. Denn immer mehr Hersteller setzen auf intelligente Maschinen und versuchen, mehr aus ihren Produktionsdaten herauszuholen. Smart-Motion-Systeme können den Fluss vielfältiger Produkte intelligent handhaben, um den Durchsatz zu maximieren. Sie können mittels integrierter Eigendiagnose schnell Fehler beheben und Unterbrechungen aufheben. Darüber hinaus können Bediener und Techniker Produktionsverbesserungen schnell über Softwareprofile implementieren. Langwierige mechanische Änderungen sind nicht mehr erforderlich.

Intelligente Systeme sorgen zudem für eine bessere Rückverfolgbarkeit in Branchen, wie Life-Sciences, Lebensmittel und Getränke sowie Automobilfertigung. Die Systeme zeichnen den Weg jedes Produkts durch den Produktionsprozess auf. Mit diesen Informationen können Bediener zu jedem Zeitpunkt feststellen, wo sich ein Produkt befindet. Im Bereich Qualitätssicherung und Compliance lässt sich mit diesen Daten feststellen, ob die Produkte die notwendigen Prozesse durchlaufen haben.

Alle diese Fähigkeiten zeigen, dass intelligente Antriebssysteme noch weit mehr Vorteile bieten, als dass bei der Maschinenentwicklung zugunsten der Produktivität keine Zugeständnisse mehr an die Flexibilität gemacht werden müssen – sie tragen zu einer völligen Neugestaltung der Achssteuerung bei.

 

Über den Autor
Autorenbild
Todd Webber, President und CEO, Magne-Motion, ein Unternehmen von Rockwell Automation

Über die Firma
Rockwell Automation GmbH Zweigniederlassung der Rockwell International GmbH
Düsseldorf
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