Automatische Format­verstellung

Flexibilität und Monitoring für einfaches Umrüsten der Maschinen: Eine optimale Unter­stützung für den Maschinenbauer.

Die hochflexible Fabrik ist in aller Munde: Nicht zuletzt seit dem Durchsetzen des Schlagwortes Industrie 4.0 stehen Fabrikkonzepte im Mittelpunkt, die es zulassen, individuelle Kundenwünsche mit minimalem Aufwand realisieren zu können. Ob im Verpackungsbereich, der Abfüllung, der Holzbearbeitung: Die produzierenden Unternehmen sehen sich von Jahr zu Jahr stärker dazu gezwungen, innerhalb kürzester Zeit neue Formate fertigen zu können. Die automatische Formatverstellung in Maschinen bringt große Vorteile. Im Vergleich zur Umstellung mit Handrädern wird eine immense Zeitersparnis erzielt. Zudem wird entstehender Ausschuss auf ein Minimum reduziert, indem die Formatverstellung immer exakt reproduzierbar und automatisch nachregelnd ausgeführt wird.

Wenn dem Maschinen­bauer beim Umrüsten geholfen wird

Der Alltag des Lohnabfüllers, der ständig neue Verpackungsgrößen adaptieren muss, unterscheidet sich kaum von der Praxis der hauseigenen Fertigung eines Markenkonzerns wie Procter&Gamble oder der Coca-Cola Company. Auch hier befindet man sich im täglichen Spagat zwischen Flexibilität und Kostendruck.

Erfolgreiche Maschinenbauer haben deshalb erkannt, dass ihre zweite Kernkompetenz (neben der Hauptfunktion, also dem Bau der Maschinen zum Verpacken, Befüllen, Zuschneiden etc.) darin liegt, den Umrüstprozess ihrer Maschinen zu beherrschen. Hierbei sind zwei Ebenen zu unterscheiden:

Ebene 1: Das Umrüsten der Maschine im Fertigungs­prozess des Maschinen­nutzers

Die Maschine muss die erforderliche Flexibilität zur Verfügung stellen, in kürzester Zeit und möglichst automatisch alle heute bekannten Formate einzurichten – und idealerweise noch zahlreiche künftige Formate, die sich das Marketing des Maschinennutzers erst noch ausdenken wird.

Automatische Formatverstellung an Kantenanleimmaschienen mit Antrieben mit IO-Link
Automatische Formatverstellung an Kantenanleimmaschienen mit Antrieben mit IO-Link

Ebene 2: Das Umrüsten des Maschinen­konzepts im Konstruktions­prozess des Maschinen­bauers

Der Maschinenbauer muss in seiner eigenen Konstruktion die nötige Flexibilität aufweisen, um auf die individuellen Wünsche seiner Kunden marktgerecht reagieren zu können. Auch hier gilt es, neben der heute bekannten Bandbreite an nötiger Flexibilität möglichst auch die morgen erforderliche Flexibilität abzudecken.

Aus diesem Grund kommt Komponenten, die den Maschinenbauer bezüglich beider Ebenen unterstützen, strategische Bedeutung zu. Dies gilt in hohem Maße für die sogenannten Positioniersysteme. Das sind intelligente Antriebe, die zur automatischen Formatverstellung eingesetzt werden. Ausgestattet mit Motor, Getriebe, Buskommunikation und Absolut-Encoder, bringen sie das Führungsgeländer, das Werkzeug oder die Inspektionskamera automatisch für das neue Format an die neue Position. Somit nehmen die Positioniersysteme bezüglich der oben beschriebenen „Ebene 1“ eine zentrale Rolle ein.

Auf „Ebene 2“ trennt sich die Spreu vom Weizen. So finden sich am Markt Positioniersysteme, die einen proprietären Buskoppler benötigen, um auf die zahlreichen genutzten Buskommunikationssysteme (Feldbusse) umzusetzen. Mit Blick auf Raumbedarf und Kosten ist dies nur eine suboptimale Lösung, zumal auch noch für die Anbindung an den proprietären Buskoppler der Einsatz von Sonder-Kabeln erforderlich ist. 

Andere Systeme zur Formatverstellung propagieren die Integration einer Positionsanzeige direkt am Gerät – und zwingen den Konstrukteur damit zugleich, hierfür eine Montageposition zu finden, die dem Nutzer die Anzeige zugänglich macht. Modularität und Flexibilität des Maschinendesigns werden empfindlich eingeschränkt.

Flexibilität und Monitoring für die automatische Formatverstellung

Positioniersystem-Baukasten für maximale Flexibilität bei der Formatverstellung
Positioniersystem-Baukasten für maximale Flexibilität bei der Formatverstellung

Unsere Positioniersysteme PSE/PSS/PSW

halstrup-walcher setzt hingegen auf äußerst kompakte Antriebe, die in einem sehr umfangreichen Positioniersystem-Baukastens zur Verfügung stehen:

  • Eine große Auswahl von Drehmomenten (1 .. 25 Nm) ermöglicht das Anpassen der Positioniersysteme an die jeweilige Anwendung – bei nahezu identischen Abmessungen, d. h. ohne Neukonstruktion der Maschine.
  • IP-Schutzklassen wahlweise: IP 54, IP 65, IP 68  ohne dass sich die relevanten Abmessungen ändern. Es kann auf platzraubende „Umverpackungen“ für höhere IP-Schutzklassen verzichtet werden.
  • 10 verschiedene integrierte Buskommunikations-Protokolle, ohne zusätzlichen Busverteiler: PROFIBUS, PROFINET, CANopen, EtherNet/IP, Modbus, sercos, EtherCAT, DeviceNet, POWERLINK und IO-Link
  • Auf Basis zahlreicher überwachter Parameter des Positioniersystems wird das Condition Monitoring der Maschine umfangreich unterstützt. Dadurch ergibt sich eine höhere Verfügbarkeit.
  • Bei der Verkabelung kann entschieden werden, ob die Antriebe als Reihen- oder Ringschaltung mit der Steuerung oder indirekt über einen Hub/Gateway verbunden werden.

Der entscheidende Vorteil: Beim Wechsel der IP-Schutzklasse oder der Buskommunikation bleiben alle relevanten Anschlussmaße gleich. Auf dieser Basis kann der Maschinenkonstrukteur in kürzester Zeit „umrüsten“, um ein bestehendes Maschinenkonzept den Kundenwünschen anzupassen.

Eine Sonderrolle unter den Feldbussen kommt dabei IO-Link zu. Wobei IO-Link eigentlich gar keine Buskommunikation ist, sondern eine „Peer to Peer“-Verbindung, die den „letzten Meter“ zwischen einem Feldbus und den Sensoren/ Aktoren überbrückt. Zweck der Übung ist, auf Sensor- und Aktorebene in jeder Maschinenausführung dieselbe Kommunikation (IO-Link) einsetzen zu können, während dank des Gateways auf beliebige, kundenspezifische Feldbusse umgesetzt werden kann. Dieses Vorgehen bringt eine optimale Lösung bezüglich der Variantenvielfalt der Sensoren und Aktoren. 

Bislang setzen vor allem Sensorhersteller auf IO-Link. Mit den Positioniersystemen ist nun halstrup-walcher der erste Anbieter dezentraler Aktorik, der ebenfalls dieses Konzept unterstützt. Mit Blick auf die oben dargestellte „Ebene 2“ entstehen für den Maschinenkonstrukteur hiermit optimale Anpassungsmöglichkeiten – und zugleich wird „Ebene 1“ durch die schnelle, präzise Positionierung perfekt unterstützt. Den Praktiker werden dabei die folgenden Details interessieren:

  • Die Antriebe mit IO-Link sind eine „Einkabel-Lösung“, bei denen Versorgung und Information über dasselbe Kabel geführt werden. Dabei können standardisierte, ungeschirmte M12-Kabel verwendet werden.
  • Es wird das sogenannte „Time Stamp“-Verfahren unterstützt. Somit ist gewährleistet, dass die Formatverstellung immer zum gewünschten Zeitpunkt gestartet wird und die Steuerung die entsprechenden „Fahrbefehle“ schon frühzeitig übermitteln kann. Dies ist vor allem für den synchronisierten Start der Formatverstellung sehr hilfreich.

Die Fähigkeit, die Formatverstellung auf beiden Ebenen zu beherrschen, wird in den nächsten Jahren ein entscheidender Faktor sein, der über die Wettbewerbsfähigkeit des Maschinenbauers entscheidet. Was gestern meist nur die großen Konzerne der Branche bewegte, rückt heute mit Nachdruck in den Fokus auch des mittelständischen Maschinenbaus. Frei nach Albert Einstein: „Das Leben ist wie Fahrradfahren. Wer stehen bleibt, fällt um.“

Die ersten Positioniersysteme mit IO-Link Schnittstelle. Für mehr Flexibilität bei der Maschinenkonstruktion.
Die ersten Positioniersysteme mit IO-Link Schnittstelle. Für mehr Flexibilität bei der Maschinenkonstruktion.

Unsere Antriebe

Wir sind Spezialisten für individuelle, intelligente Positioniersysteme und Antriebslösungen
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Antriebe von halstrup-walcher

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