Die XTS-Mover lassen sich bedarfs­gerecht mit passenden Mechaniken und Teileaufnahmen – hier für die Verschlussdeckel – ausstatten.

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Das Besondere am XTS-System: Innerhalb des Produktstroms lassen sich die Mover bei der Deckel-Montagelinie beliebig gruppieren, das heißt die Bearbeitungsstationen können einzeln oder als Gruppe angefahren werden. Jeder Mover ist dabei als eigene Servoachse individuell steuerbar, lässt sich bei Bedarf aber auch mit anderen Movern beziehungsweise Prozessabläufen synchronisieren. Dabei bewegen sich die Mover – je nach Aufgabe – unabhängig von der absoluten Position und können auch relativ zueinander verfahren. Auf diese Weise bilden sie einen flexiblen Puffer, aus dem heraus die einzelnen Bearbeitungsstationen hoch dynamisch und genau entsprechend ihrer jewei­ligen Bearbeitungsleistung angefahren werden können. Kurzum: Das XTS ­bietet neben einer hohen Geschwindigkeit die notwendige Flexibilität, um Bearbeitungsschritte, die unterschiedlich lang dauern, beim Bereitstellen, Posi-tionieren, Montieren, Prüfen und Ausschleusen der Teile so einzubinden, dass Taktzeiten von weniger als einer Sekunde eingehalten werden können.

Trotz der hohen Komplexität der Bewegungsfunktionen mit alleine schon 34 XTS-Mover-Achsen reicht ein einzelner IPC vom Typ C6930 (rechts) für die Steuerung des gesamten Systems aus.

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Da Granulat zugeführt wird, arbeitet das System mit Überdruck in der gesamten Einhausung und vermeidet so eine zu hohe Staub- und Schmutzbe­lastung. Die gesamte Handhabungstechnik – also Teile greifen, hoch­drücken, gegenhalten, pressen usw. – wird über Ventilinseln pneumatisch gesteuert. Zudem prüft eine Bandwaage beim Ausschleusen das Füllgewicht. Das ­Gesamtsystem wird von einem Schaltschrank-PC gesteuert und über ein 19-Zoll-Multitouch-Control-Panel – mit der Einkabelanschlusstechnik CP-Link 4 – bedient. Die XTS-Datenkommunikation erfolgt über Ethercat, die Kamerasysteme sind über Ethernet TCP/IP angebunden. Bei den Ultraschall-Schweißeinheiten kommt schließ- lich die Sicherheitstechnik Twinsafe in Form der Logic-Klemme EL6900 zur Realisierung der entsprechenden Funktionen, wie Not-Halt (STO) und sicheres Stillsetzen (SS1/SS2), zum Einsatz.

Zum einfachen und kompakten Aufbau erläutert Michael Müller: „Der besondere Vorteil von XTS liegt darin, dass die komplette Antriebs- und Leistungselektronik sowie die Weg-Erfassung im Motormodul – das heißt in der XTS-Schiene – verbaut sind. Somit führen sehr platzsparend nur zwei Anschlusskabel zum Schaltschrank – und zwar für die Ethercat-Kommunikation und für die 24/48-V-Versorgung. Auf einem einzelnen Schaltschrank-PC, ausgestattet mit dem Intel-Quad-Core-Prozessor Core i7 und der Software Twincat, werden die Mover als Servo-achsen mit allen gewohnten Motion-Control-Funktionen, wie elektronisches Getriebe oder Kurvenscheibe, abgebildet. Mit ihnen lassen sich die Werkstückträger automatisch aufstauen oder ruckfrei anfahren sowie die Fliehkräfte in den Kurven begrenzen. Aufgrund der Parallelisierung mit einer Multicore-CPU erhöht sich die verfügbare Rechenleistung deutlich gegenüber der sequenziellen Abarbeitung durch einen Core, so dass sich eine solche XTS-Anwendung äußerst effizient realisieren lässt.“

Die XTS-Mover fahren in der Regel nacheinander in eine Station ein. Wenn es die Taktzeit erfordert, lassen sich aber auch mehrfach ausgeführte ­Stationen parallel anfahren. Dauert beispielsweise ein Bearbeitungszyklus länger als eine Sekunde, muss die Zahl der Bearbeitungsstationen verdoppelt, verdrei- oder vervierfacht werden. So benötigt der Ultraschallschweißvorgang drei bis vier Se­kunden.

Mechanikaufwand deutlich reduziert

Michael Müller, Vertriebsleiter Sondermaschinenbau bei Goldfuß, mit einem der zu montierenden Verschlussdeckel.

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Um in der Taktzeit zu bleiben, verwendet Goldfuß aktuell drei Ultraschall-Schweißeinheiten. Ein vierter Platz wird für eine eventuelle Er­höhung der Taktzeit freigehalten. Bei den Montagestationen ist es ähnlich. Hier werden vier Verschluss­deckel gleichzeitig zusammengebaut. Aufgrund der schnellen Bewegung der Mover ist die Maschine damit von der Teilung der einzelnen Stationen unabhängig und hält die Taktzeit exakt ein. So erreicht man eine Ausbringungsmenge von 60 Teilen pro Minute. Die schnelle Kamerastation liefert ihr Ergebnis in weniger als einer Sekunde, folglich wird sie nur einmal benötigt und von jedem Mover angefahren.

Michael Müller fasst die Vorteile der neuen Lösung für den Werkstückträger-Transport zusammen: „Im Vergleich zu konventionellen Systemen erfordert XTS weniger Komponenten, was den Mechanikaufwand deutlich reduziert. Mit dem System können wir zudem die Bewegungsprofile taktzeitgenau optimieren und sind unabhängig von der Teilung der verschie­denen Bearbeitungsstationen. Außerdem können Module ohne großen Aufwand ausgetauscht, verändert oder ergänzt werden, falls sich neue Anforderungen an das Produkt ergeben. Die mechanischen Änderungen sind dabei minimal, da die eigentliche Anpassung per Software geschieht. Die Maschine ist schließlich derart modular aufgebaut, dass wir künftig mit dem gleichen Konzept auch andere Anforderungen und Branchen bedienen können.“

Autor: 
Frank Würthner arbeitet im Branchen­management Verpackungstechnik bei Beckhoff Automation.