DCC Automation, ein Maschinenbauunternehmen, Systemintegrator und Partner von Rockwell Automation, zielt darauf ab, diese Branchenanforderungen mit Materialtransportanlagen, Förderbändern und schlüsselfertigen Systemen zu erfüllen – einschließlich maßgeschneiderter Lösungen für Primär- und Sekundärverpackungen. Aufgrund eines kollaborativen Ansatzes und dem Know-how im Bereich Robotik wurde das Unternehmen von einem Nahrungsergänzungsmittelhersteller zu Hilfe gezogen, um die Betriebszeiten der Kartoniermaschinen zu optimieren.
Der bestehende Kartonierer war Teil der Hochgeschwindigkeits-Produktionsstraße des Unternehmens, die dessen meistverkaufte Produkt verarbeitete. Hierzu mussten Kartons aufgestellt und mit zwei verschiedenen Produktgrößen befüllt werden. Das bisherige halbautomatische System baute dazu auf mehrere Steuerungen und Förderbänder, die jedoch schnell das Ende ihrer Lebensdauer erreichten. Dies hatte Ausfallzeiten von bis zu 10 % pro Schicht zur Folge. Zudem benötigte das System bis zu 45 min, um von einer Produktgröße auf die andere umzustellen. Obwohl diese Umrüstung nur ein- bis zweimal pro Schicht durchgeführt wurde, mussten kontinuierliche Anpassungen vorgenommen werden, um die korrekten Parameter gewährleisten zu können. Darüber hinaus waren die Funktionen für das Aufstellen und Verpacken der Kartons in einer kompakten Maschine vereint. Dies ließ wenig Raum für die Produktakkumulation und hinderte das System daran, den vom vorderen Teil der Linie geforderten Durchsatz von 25 Kartons pro Minute zu erreichen. Stattdessen mussten mehrere Mitarbeitende eingreifen und die Kartons manuell verpacken.
Design und Robotik für mehr Effizienz
Das veraltete Steuerungssystem sowie das grundlegende Maschinendesign wurden als Ursache für die hohen Ausfallzeiten identifiziert. „Während viele Lösungen den Aufbau und das Packen der Kartons in einer Maschine kombinieren, verfolgen wir meist einen anderen Ansatz für Hochgeschwindigkeitsanwendungen,“ erklärt Horia Saulean, Director of Robot Solutions bei DCC Automation. „Wir trennen die beiden Technologien, um mehr Platz für die Produktakkumulation zu schaffen.“
Aus diesem Grund wurde der Kartonaufrichter an einer anderen Stelle des Raumes positioniert. Dies ermöglichte es, Produkte zu sammeln und je nach benötigtem Verpackungsmuster effektiv in verschiedene Ströme aufzuteilen. Für die Pick-and-Place-Aufgaben wählte DCC zweidimensionale Delta-Roboter aus. „Maschinennahe Roboter eröffnen viel mehr Möglichkeiten als eine rein mechanische Lösung,“ fügt Saulean hinzu.
Für die Lösung des Problems griff das Maschinenbauunternehmen auf eine Plattform von Rockwell Automation zurück, welche die Allen-Bradley Compact Guardlogix Steuerungen, Kinetix Servoantriebe und -motoren sowie FactoryTalk View HMI-Software nutzt. Das System ist darüber hinaus in ein EtherNet/IP Netzwerk eingebunden. Zudem wurde frühzeitig im Designprozess die Emulate3D Software eingesetzt, um die Funktionalität des Systems im Vorhinein simulieren zu können.
Aufgrund dieser Tools kann DCC die gesamte Maschinensteuerung über die Rockwell Automation-Plattform abwickeln, ohne eine separate Robotikplattform einsetzen zu müssen. Dies vereinfacht nicht nur das Design, sondern auch die Integration erheblich. Außerdem müssen die Anwender sich so nur mit einem System auseinandersetzen und dieses bedienen, was den Betriebsablauf sowie die Maschinenwartung erleichtert. „Wir haben das Steuerungsmodell von Rockwell Automation voll und ganz genutzt. So konnten wir die Standardkomponenten einsetzen und alles über die Guardlogix-Steuerung abwickeln – einschließlich der Sicherheitsfunktionen,“ so Horia Saulean. „Dieses Konzept sorgt für nahezu endlose Effizienz.“
Mit der Einführung der neuen Verpackungsmaschine konnte der Nahrungsergänzungsmittelhersteller die Ausfallzeiten erheblich reduzieren und den Umrüstungsprozess optimieren. Die Maschine ist nun bis zu 99,5 % der Zeit in Betrieb und die Umrüstungszeit konnte von 45 min auf etwa 5 min reduziert werden. Die manuelle Kartonverpackung durch Mitarbeitende konnte ebenfalls eingestellt werden. Das dafür vorgesehene Personal hat nun mehr Zeit für andere wichtige Aufgaben zur Verfügung. (hw)
