Beckhoff Automation GmbH
Die Verpackungsmaschine im Industrie-4.0-Konzept
Quelle: Beckhoff
Der Verpackungsmaschinenbau, mit den sich ständig verändernden Vorgaben an Verpackungsdesign und -form, ist prädestiniert für die Umsetzung von Industrie-4.0-Konzepten. Voraussetzung sind jedoch Maschinen, in denen alle Aktoren und Sensoren voll automatisiert und vor allem kommunikationsfähig sind. Mit PC-based Control und EtherCAT sowie der darauf abgestimmten Antriebstechnik ermöglicht Beckhoff eine durchgängige vertikale, horizontale und unternehmensübergreifende Integration und bietet damit auch in der Verpackungsindustrie eine Plattform für Industrie-4.0-Konzepte.
PC-Control und die durchgängige Prozesskommunikation per EtherCAT bilden die Basis für eine extrem schnelle Steuerungs- und Regelungstechnik. Mit ihrer Hilfe sind äußerst präzise Prozessabläufe realisierbar, sodass sich zum einen Verpackungen mit weniger Rohmaterial herstellen und zum anderen die Sollmengen des zu verpackenden Guts genauer einhalten lassen. Beides zusammen spart deutliche Kosten und minimiert den Einsatz wertvoller Ressourcen und Energie. steht. Thematische Schwerpunkte sind das Antriebssystem XTS, die neue Multitouch-Panel-Generation, die kompakte Antriebstechnik sowie Engineering-Effizienz mit TwinCAT 3 und Verpackungsmaschinen in der Industrie-4.0-Produktion.
XTS für neue Maschinenkonzepte
Der Forderung nach zunehmender Flexibilität im Verpackungsbereich lässt sich besonders innovativ mit dem eXtended Transport System (XTS) begegnen. Als Kombination des linearen und rotatorischen Antriebsprinzips ermöglicht es neue Maschinenkonzepte, die deutlich flexibler, kompakter und kostengünstiger als konventionelle Lösungen sind. So können dank der nahezu beliebigen Streckenkonfiguration mit frei beweglichen Trägermodulen – den Movern – beispielsweise mechanische Greifer entfallen oder Produktwechsel bzw. Änderungen von Losgröße oder Füllmenge einfach softwarebasiert umgesetzt werden. Auf diese Weise reduzieren sich die bisher notwendigen Formatverstellungen bzw. teure Produktionsstopps. Da Hin- und Rückweg sowie die Kurven für den aktiven Materialtransport genutzt werden, gibt es zudem keine Leerfahrten.
Da sich die Mover sowohl individuell wie auch synchronisiert steuern lassen, sind mit XTS äußerst vielfältige und flexible Bewegungsfunktionen möglich. Demonstriert werden im Beckhoff Solution Forum Aufholfahrt, Gruppenbildung und -auflösung, Synchronfahrten, Kurvenscheiben-Funktion sowie die hochpräzise Interaktion zwischen XTS und einem Roboter. Mit solchen Funktionen erschließt das Antriebssystem zahlreiche Einsatzgebiete in der Verpackungsindustrie, beispielsweise das Befüllen von Tüten oder Beuteln, das Sortieren von Produktströmen, das Eintakten asynchroner Produktströme in nachgeschaltete zyklische Produktionsabläufe sowie als intelligenter und dynamischer Werkstück-/Produktträger bzw. beim Inline-Assembling von Verpackungen.
Durchgängig Multitouch für die gesamte Maschine
Mit einem skalierbaren Spektrum an aktiven und passiven Panels sorgt die Multitouch-Panel-Serie für ein einheitliches Erscheinungsbild an der Maschine. Displaygrößen von 7 bis 24 Zoll sowie verschiedene Varianten in Bezug auf die Anschlusstechnik und die Prozessorleistung bieten dem Anwender eine große Vielfalt und hohe Flexibilität. Hinzu kommen kundenspezifische Erweiterungen, z.B. durch Fingerprint, Not-Halt-Taster oder eine individuelle Farbgestaltung. Als Neuheit stellt Beckhoff auf der Interpack die für Packaging-Maschinen optimierten Multitouch-Panel CP3915 und CP3918, mit Edelstahlgehäuse, Schutzart IP 65 und als Splitterschutz speziell überlaminiertem Display, vor.
Mit CP-Link 4, der Einkabellösung zur Verbindung von Bedieneinheit und PC, gestaltet sich der Einsatz der Multitouch-Panels der Serien CP29xx und CP39xx besonders flexibel und einfach: Videosignal, USB 2.0 und Stromversorgung werden per Standard-CAT.6A-Kabel über eine Distanz von bis zu 100 m übertragen. Der Anwender profitiert damit nicht nur von einer höheren Flexibilität, sondern auch durch die reduzierten Kabel- und Montagekosten.
Servosystem für kleinste Bauräume
Die Servomotoren-Baureihe AM8000 wird um die Flanschgröße F1 (40 mm Kantenmaß) ergänzt. Die neuen Servomotoren AM801x und AM811x decken mit drei Baulängen einen Drehmomentbereich von 0,22 bis 0,55 Nm ab, bieten ein niedriges Rotorträgheitsmoment sowie eine vierfache Überlastfähigkeit und erfüllen daher auf kleinstem Bauraum höchste Anforderungen an die Bewegungsdynamik. Die Motoren sind optional mit spielfreier Permanentmagnet-Haltebremse oder Passfedernut erhältlich. Um maximale Motorperformance in kompakter Baugröße zu bieten, sind die Motoren mit einem Absolutwertgeber (optional Multiturn-Absolutwertgeber) und One Cable Technology (OCT) ausgestattet.
Die beiden Baureihen unterschieden sich u.a. in ihrer Nennspannung. Ein extrem kompaktes und kostengünstiges Servosystem ergibt die Kombination der AM811x-Motoren mit den Servomotorklemmen EL7201-0010, mit 2,8 ARMS, und EL7211-0010, mit bis zu 4,5 ARMS bei 50 V DC. Für die Ansteuerung der für 230 V AC ausgelegten Servomotoren AM801x eignet sich der EtherCAT-Servoverstärker AX5000 (1-/2-kanalig, bis 3 A).
Effizientes Engineering
TwinCat vereint sämtliche Steuerungs- und Motion-Funktionen sowie die vollständige Engineering-Toolkette auf einer Software-Plattform. Mit der IEC 61131, C/C++ und Matlab/Simulink steht für jede Aufgabenstellung die geeignete Programmiersprache zur Verfügung. Vorgefertigte Libraries, wie Tänzer-Regelung, Kurvenscheiben, Druckmarkenkontrolle und Querschneider, sowie die Unterstützung der OMAC PackML vereinfachen das Engineering. Ebenfalls für mehr Effizienz sorgen das TwinCat Automation Interface als komfortable Schnittstelle zur automatischen Codegenerierung sowie zahlreiche über Visual Studio verfügbare Sourcecode-Controltools.
Mit der konsequenten Multicore-Unterstützung erschließt TwinCat 3 neue Leistungsreserven für die Integration zusätzlicher Maschinenfunktionen. So kann der Projektierer über das Feature „CPU Isolation“ dediziert festlegen, welche Cores eines Prozessors mit TwinCat-Echtzeit laufen und welche weiterhin explizit nur für das Windows-Betriebssystem zur Verfügung stehen sollen.
Beckhoff auf der Interpack 2014: Freigelände vor der Messehalle 15 (FG 15-1)
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