Verpacken mit Roboter: So sind Antrieb und Steuerung gefragt

Lebensmittel und Getränke, Kosmetik oder Pharma-Industrie, die Produkte unserer Kunden werden immer vielfältiger. Damit werden auch immer höhere Anforderungen an die Verpackung gestellt“, resümiert Johannes Stocker, Elektrokonstrukteur bei E&V-Systeme aus dem oberbayerischen Landkreis Bad Tölz-Wolfratshausen. „Wir liefern seit 1999 angepasste Etikettier‐ und Endverpackungslösungen aus einer Hand. Mit unseren Verpackungsmaschinen müssen Betreiber immer flexibler reagieren und gleichzeitig einen hohen Output bei geringen Durchlaufzeiten erzielen können, um sich gegen ihre Wettbewerber durchzusetzen“, erklärt Stocker.

Bei Zukaufteilen setzt der Maschinenbauer auf ausgewählte Lieferanten. Dabei legt er Wert auf Flexibilität, Liefertreue und gleichbleibende Qualität. „Wichtig ist auch die fachliche Kompetenz: Im besten Fall unterstützen uns die Zulieferer bei der Produktentwicklung mit ihrem Know-how“, sagt Stocker. Zu diesen Partnern gehört Stöber Antriebstechnik aus Pforzheim, Hersteller und Entwickler antriebstechnischer Komponenten wie Getriebe, Motoren, Antriebsregler, Motion Controller, und Automatisierungslösung. „Von diesen Partnerschaften profitieren wir vor allem im Sondermaschinenbau. Denn hier sind häufig ganz spezifische Lösungen gefragt“, erläutert Stocker. Auch bei der Entwicklung einer neuen anspruchsvollen Verpackungsmaschine in Kombination mit einem Pick-and-Place-Palettierroboter setzte der Maschinenbauer wieder auf die Antriebs- und Automatisierungstechnik des Spezialisten. Besonderen Wert haben die Ingenieure auf die Gesamtperformance von Verpackungsmaschine und Palettierroboter gelegt, um Laufruhe, Zuverlässigkeit und Bedienerfreundlichkeit sicherzustellen.

Erforderlich war dazu eine Komplettlösung des Antriebs- und Steuerstrangs. „Für uns war es hilfreich, mit Stöber einen Partner mit Kompetenz und einem lückenlosen Produktprogramm an unserer Seite zu wissen“, berichtet Stocker. Und die Spezialisten lieferten alles aus einer Hand. Dazu gehören vier Planetengetriebemotoren für Gewindetriebe der Baureihe PE4EZ4. „Die hochpräzisen Planetengetriebe werden mit den dynamischen Servomotoren ohne Motoradapter direkt miteinander verheiratet“, sagt Martin Benedickt, bei Stöber zuständig für den Vertrieb von Antriebs- und Automatisierungstechnik. Das spart nicht nur Bauraum, es verringert auch das Gewicht, reduziert Laufgeräusche und bietet eine hohe Dynamik. Für eine einfache und schnelle Montage bietet der Spezialist mit dem im Motor integrierten Hiperface DSL Absolutwertgeber eine One Cable Solution. Die schnelle Prozessdatenübertragung mittels EtherCAT sorgt für eine hohe Auflösung und Genauigkeit. Die Schnittstelle erfüllt hohe Sicherheitsanforderungen, und Wartungstechniker können Ferndiagnosen über das Internet bequem und schnell vorbereiten.

„Wir haben den Motor mit einem Doppelachsregler aus unserer Antriebsreglerbaureihe in Anreihtechnik SI6 kombiniert“, erläutert Benedickt. „Mit dem Konzept der Anreihtechnik werden die Aufgaben in dieser Verpackungsanlage wirtschaftlich gelöst.“ Der SI6 kann Encoder-Informationen bis zu 64 Bit verarbeiten. In Verbindung mit den integrierten, hochauflösenden Encodern der Servomotoren, bedeutet dies höchste Positioniergenauigkeit. Die hochdynamische Baureihe erreicht kurze Ausregelzeiten bei schnellen Sollwertänderungen und Lastsprüngen. Zudem setzt sie bei der Sicherheit auf die Funktion STO (Safe Torque Off) und ist nach EN 13849-1 im höchsten Performance-Level e (Kat. 4) zertifiziert. Die Steuerung übernimmt bei dieser Anlage der Motion Controller MC6, der sich für Robotikfunktionen sehr gut eignet. Bei E&V-Systeme ist dieser als Touch-Panel ausgeführt. Eine Sprachumschaltung ist ebenso enthalten wie eine Benutzerverwaltung. Der Mitarbeiter kann mit auf ihn angepassten Einstellungen und Eingriffsmöglichkeiten die Maschine benutzerkonform handhaben. „Unsere Entwicklungsumgebung AutomationControlSuite AS6 umfasst alle in Codesys V3 enthaltenen Funktionen für Motion Control“, erläutert Benedickt. Für die Programmerstellung stehen hochleistungsfähige Drive&Motion-Bibliotheken zur Verfügung.

„Mit unserer Vier-Achs-gesteuerten Transporteinheit stellen wir somit eine geringe Störanfälligkeit sicher und erreichen eine hohe Stückleistung“, erklärt Stocker – und führt die Anlage vor. Die Kartons laufen über eine angetriebene Rollenbahn mit Vereinzelung über pneumatische Stopper. Zeitgleich entnimmt die Anlage Leerpaletten automatisch aus einem Magazin und fördert sie zur Befüllstation. Hubgabeln heben die Paletten in Arbeitshöhe und die zu verarbeitenden Kartons in Aufnahmeposition. Das Vier-Achs-gesteuerte Saugsystem nimmt die Kartons auf. Lage für Lage stapelt es die Kartons nach einem von der Software berechneten Muster auf die Palette. Anschließend senkt die Anlage den vollen Ladungsträger ab und transportiert ihn aus der Maschine.

„Weil wir Roboter-Kinematiken in die Maschine integriert haben, kann der Betreiber eine flexible Produktion erreichen“, beschreibt Stocker. E&V-Systeme hat mit dieser neuen Anlage einen leistungsstarken Prototyp entwickelt. Nun geht es darum, diese erfolgreich am Markt einzuführen. Damit will sich der Maschinenbauer weiter in seinen Zielbranchen etablieren und die Marktbekanntheit steigern. Weil Stöber alles aus einer Hand geliefert hat, ließ sich der Kreis der Ansprechpartner bei Problemen möglichst klein halten. Sämtliche Herausforderungen, die sich während der Gestaltung und Programmierung der Maschine ergeben haben, ließen sich durch die effiziente Zusammenarbeit schnell und sauber lösen. „Wir sind mit dem Ergebnis sehr zufrieden. Wir werden auch weiterhin auf die fachliche Unterstützung von Stöber setzen“, ist Stocker überzeugt. aru