Motion Control Lösung Lose Dosen besser bündeln

Aus tumben Metallhülsen fertigen Dekorations-Anlagen von Hinterkopf edle Spraydosen. Dabei gilt es, Dosen für den Transport schonend, fest und spielfrei zu bündeln. Aufgaben für Motion Control...

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Aus tumben Metallhülsen fertigen Dekorations-Anlagen von Hinterkopf edle Spraydosen. Dabei gilt es, Dosen für den Transport schonend, fest und spielfrei zu bündeln. Aufgaben für Motion Control Lösungen. Mit Simotion von Siemens geht das Engineering sogar schnell von der Hand. Eine Eigenschaft, die auch beim Re-Design Zeit sparen hilft.Waldemar Hauk*

Es ist immer wieder spannend. Das Überholen und Aufrüsten einer Maschine fordert den ganzen Konstrukteur. Meist ist es kein Routinejob, und meist gilt es eine Frage zu beantworten: Wie funktioniert die Maschine eigentlich? Nur allzu oft ist dieses Wissen nämlich nur noch in den Köpfen weniger vorhanden, wenn überhaupt. Wenn dann ein Re-Design gewünscht ist, bleibt meist wenig Zeit für Nachforschungen. Bei Joachim Schulz waren es genau 42 Tage. Nur soviel Zeit hatte der Projektverantwortliche der Hinterkopf GmbH im schwäbischen Eislingen zum Re-Design der VSF-T, einer Maschine zum schonenden und spielfreien Bündeln von leeren Spraydosen im Fertigungsablauf. Hinterkopf ist Spezialist für die Fertigung von Aerosol-Dosen und Tuben. Ein Unternehmen, das sich in seiner über 40-jährigen Geschichte eine weltweit führende Branchenposition erarbeitet hat. „Qualitativ sehen wir uns an der Spitze“, stellt Joachim Schulz klar.

Der hohe Qualitätsmaßstab hat beim Maschinenhersteller Hinterkopf schon früh zum Systemdenken geführt - und zur engen Kooperation mit Anbietern von Spezialmaschinen, die die Hinterkopf-eigenen Anlagen zu kompletten Fertigungslinien ergänzen. Maschinen, wie die VSF-T, eine Anlage zum schonenden Bündeln fertiger Dosen, hat bislang ein Tochterunternehmen beigestellt. Die Leistungen der Maschine stieß jedoch an Grenzen, die Unternehmensphilosophie verlangte mehr Ausstoß. So hat Hinterkopf die Maschine Mitte 2003 kurzerhand ins eigene Produktportfolio übernommen und sich ans Re-Design der Station gemacht. Behutsam bündeln konnte die Maschine ja, aber bei Störungen musste man sie komplett leer räumen und anschließend aus dem Grundzustand neu anfahren - eine Zeitspanne während der die ganze Produktion stockte. Und die Gefahr dabei: Bleiben frisch lackierte Dosen wegen des Staus zu lange in der Trocknungsstation, dann vergilbt währenddessen der Lack - und Hunderte Dosen sind Ausschuss.Die Aussicht auf schnelles Engineering sprach dafürÜblicherweise automatisiert Hinterkopf Maschinen selbst. Man legt Wert darauf, das gesamte Know-how im eigenen Haus zu haben. Weil zum Re-Design auch das gründliche mechanische Überarbeiten der Konstruktion gehört und wegen des Zeitdrucks sollte aber diesmal ein externer Automatisierungspartner her. „Bei früheren Kooperationsversuchen mit Ingenieurbüros hat Hinterkopf nicht gerade die besten Erfahrungen gemacht“, bemerkt dazu der Projektverantwortliche. Joachim Schulz weiter: „Allerdings haben wir durch unsere vielen Simatic-Lösungen gute Kontakte zu Siemens. Wir haben deshalb erst einmal in Stuttgart angefragt. Herr Gaiser, der für uns zuständige Regionalbetreuer, klemmte sich auch sofort dahinter. Das Ergebnis: Siemens stellte kurzfristig ein Team von Spezialisten aus dem Kölner Applikationszentrum bereit.“ Neben technischen und wirtschaftlichen Aspekten, war die Aussicht auf ein schnelles Engineering mit ein wichtiger Grund bei der Systementscheidung. Die Wahl fiel auf das Motion Control System Simotion. Ein System mit durchgängiger Engineering-Umgebung und grafischer Programmierung von Bewegungsführung, Achskoordination und E/A-Behandlung mit der Programmiersprache Motion Control Chart. Eigenschaften, die das Engineering enorm beschleunigen. All das verhalf dem Entwicklerteam um den Siemens-Projektleiter Waldemar Hauk, sich auf das Wesentliche zu konzentrieren. Denn zur Funktionsweise der alten Maschinenversion gibt es nur wenige aussagekräftige Unterlagen, und der einzige Know-how-Träger des früheren Herstellers war nur äußerst schwer zu erreichen. So blieb wenig Zeit: 42 Tage nur vom Tag des ersten Kontaktes zwischen den Applikations-Ingenieuren und Hinterkopf bis zum Beginn der Inbetriebsetzung der gesamten Anlage. Ziemlich knapp für eine komplett neue Automatisierung einschließlich Erstellung der Anwenderprogramme und der Bedien-Schnittstelle. Und - die Maschine sollte ja nicht „nur laufen“, sondern sie sollte vor allem: besser laufen. Überhaupt sollte sie wesentlich nutzerfreundlicher werden. Eine zentrale Forderung war: eine falsch platzierte oder herunter gefallene Dose sollte sich an beliebiger Stelle der Maschine einfach von Hand wieder an die richtige Stelle legen lassen können. Und das System muss anschließend sofort nahtlos weiterarbeiten. Außerdem war die Automatisierung so transparent zu gestalten, dass Hinterkopf Service und Programmpflege möglichst nahtlos übernehmen und selbst leisten kann. Eigenschaften, die das Programmieren unter Zeitdruck nicht eben einfacher machen. Und noch etwas galt es zu berücksichtigen: Aus Platzgründen muss die VSF-T ohne vorgeschaltete Pufferstrecken auskommen, d. h. sie muss mit einem unregelmäßigen, stoßweisen oder lückenhaften Produktzufluss klar kommen. Fertige Dosen werden von der letzten Bearbeitungsstation direkt auf das in Fächer unterteilte Gruppierband gelegt, worauf das Band eine Position vorrückt. Die Folge: auch bei unregelmäßig eintreffenden Dosen entsteht eine lückenlose Dosenkette, die in der Praxis wie folgt aussieht: Die Anlage überwacht in allen Phasen des Verpackungsvorgangs den Status der Dosen und des Bündels. Liegt nun irgendwo eine Dose quer oder fällt vom Vakuumsauger - ein Handgriff und ein Druck auf den Quittungs-Button des Touch-Screens genügen, und schon läuft die Maschine nahtlos weiter. Gegenüber der früheren Situation - Maschine leeren, in den Grundzustand bringen, neu anfahren - stellt dies für den Endkunden eine erhebliche Verbesserung dar, die sich unmittelbar auf die Produktivität und Betriebssicherheit der Gesamtanlage auswirkt. Am Ende der Kette entnimmt ein Greifer genau so viele Dosen, wie für die nächste Lage des Bündels erforderlich sind. Die Bündelform lässt sich einfach anwenderspezifisch oder produktspezifisch am Bedienfeld parametrieren. Abhängig von der Anzahl benötigter und verfügbarer Dosen muss dazu der Greifer über dem Gruppierband positioniert werden. Beim Aufnehmen der Dosen weiß man allerdings nicht, ob das Gruppierband gerade still steht oder auch ausreichend lange stehen bleibt, denn es wird ja extern durch neu eintreffende Dosen getaktet. Die Horizontalbewegung des Greifers wird deshalb beim Dosen-Aufnehmen mit dem Gruppierband synchronisiert. Die Synchronisation ist rasch realisiertDiese Synchronisation ist in Simotion mit der Funktion ‚Kurvenscheiben-Gleichlauf mit variablem Offset’ rasch realisiert. „Die Berechnung des bei der aktuellen Dosengröße, Bündelform und Dosenlage benötigten Offsets gegenüber der letzten Dose auf dem Gruppierband ist jedenfalls deutlich kniffliger als die eigentliche Synchronisation“, schmunzelt Waldemar Hauk. Drei weitere, mit Simotion bewegungsgeführte Achsen und eine ganze Reihe von Pneumatikzylindern übernehmen das weitere Abarbeiten des Verpackungsvorganges.Auch wenn der Abstimmungsbedarf stets hoch war, und die smarte Verpackungsstation im Detail eine überraschend komplexe Funktionalität hatte, die grundlegende Automatisierung war pünktlich fertig: Fristgerecht nach 42 Tagen ging die Maschine zur Inbetriebnahme nach England.

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