MCS basiert auf der Linearmotor-Technologie. Das heißt: Zusammen mit den Motoren erzeugen Permanentmagnete in den Wagen die Vortriebskräfte, über die jeder Wagen frei positioniert, beschleunigt, verzögert und auf einzelne Prozessschritte der Anwendung synchronisiert werden kann. Neben dieser absoluten Einzelpositionierung lassen sich auch mehrere Wagen – einzeln oder in Gruppen - relativ zueinander bewegen und positionieren. Das Konstruktionsprinzip des Wagens erlaubt zudem das Aufsetzen oder Abnehmen an jeder Stelle des Systems. In Summe lässt sich das System somit einfach und schnell an unterschiedliche Formate, Größen und Produktarten, aber auch an saisonale Anforderungen anpassen.

Mit dieser Lösung, die sich einfach und synchron zum Prozess in die vorhandene Intralogistik einbinden beziehungsweise an bereits vorhandene Transportsysteme wie zum Beispiel Bandförderer einbinden lässt, sind beide Unternehmen überzeugt, einen wichtigen Schritt in Richtung einer flexiblen und wirtschaftlichen Fertigung in 'Lösgröße 1' gemacht zu haben. Die maximale Transportgeschwindigkeit beträgt >3 m/s bei einer Beschleunigung von bis zu >40 m/s2. Die zulässige Nutzlast liegt derzeit bei 3 kg pro Wagen – durch Gruppierung mehrere Wagen oder andere Führungssysteme sind prinzipiell auch höhere Nutzlasten von 10 kg und mehr realisierbar.

Die Rolle von Festo

Festo hat zum MCS insbesondere den mechatronischen Teil beigetragen, das heißt die Motoren, die Führung (Grundprofil und Laufrollenband), das Wegmesssystem und die Transportwagen. Zudem sind die Esslinger für kundenspezifische Anpassungen zuständig.

Für individuelle Maschinenlayouts gibt es unterschiedliche Motorvarianten in verschiedenen Baulängen. Diese werden direkt an den Führungsleisten im Maschinengestell montiert, was den Austausch bei Bedarf sehr einfach macht - eine Demontage der gesamten Strecke ist nicht notwendig. Durch die übergangsfreie Montage der Motoren bewegen sich die Wagen völlig ruckfrei.

Auf seinem Messestand zeigt die Firma Festo ein Lösungspaket, das vor allem auf das Segment der Montagetechnik abgestimmt ist und neben der Modulbauweise vor allem die vollständige Integration in ein Bandfördersystem zeigt.

© Computer&AUTOMATION / Heiko Stahl

Auf die Frage, was das MCS von bereits am Markt befindlichen Linearmotor-basierten Transportlösungen wie etwa XTS von Beckhoff oder iTrack von Rockwell Automation unterscheidet, entgegnet Martin Schorbach, Vice President Business Development Electric Automation bei Festo: "Ein wesentlicher Vorteil unserer Lösung ist die Möglichkeit, an unterschiedlichste konventionelle Förderstrecken beziehungsweise die vorhandene Intralogistik 'anzudocken' beziehungsweise einen nahtlosen Übergang hierauf zu ermöglichen." Bis dato ist dies für 120er- und 240er-Spurbreiten machbar, weitere sind nicht ausgeschlossen. Die erste Anbindung des MSC erfolgte an ein Kettenfördersystem von Flexlink, die Messedemo in Nürnberg zeigt die Kombination mit einem Förderbandsystem von Elcom. "Für Prozesse, die sehr flexible Positioniermöglichkeiten erfordern, kann der Anwender somit die entsprechende Streckenabschnitte mit den aktiven Modulen MCS-Technologie realisieren, und Rest mittels preisgünstigerer, konventioneller Fördertechnik", betont Schorbach mit Verweis auf das Kostenargument. Dass das MCS im Vergleich zu den genannten Lösungen der Mitbewerber derzeit nur gerade und keine gebogenen Streckenelemente bietet, will er nicht als vermeintlichen Nachteil gelten lassen: "Im Moment sehen wir diesbezüglich auf Kundenseite schlicht keinen Bedarf und können Kurvenelemente klassisch und kostenoptimiert außerhalb des Linearmotorbereiches lösen. Sollte es irgendwann gefordert sein, können wir von der Technologie her aber jederzeit auch Kurvenmodule umsetzen."

Als Alleinstellungsmerkmal des MCS sieht Schorbach jedoch, dass die Lösung für Anforderungen bis IP65 (IP67 auf Anfrage) und auch im Ex-Bereich einsetzbar ist. Und neben den bisherigen horizontal laufenden Wagen seien künftig auch um 90 Grad gedrehte Varianten denkbar. Generell geht Festo davon aus, dass die Projektpartner das Gros der Anfragen – sprich zwischen 60 und 70 % – kunden- beziehungsweise applikationsspezifischen Abpassungen realisieren werden.

Die Rolle von Siemens

Siemens war und ist im Rahmen der MCS-Entwicklung für die gesamte Steuerungstechnik zuständig. So werden die Linearmotoren von dem Motion-Control-System Simotion und dem Antriebssystem Sinamics S120 gesteuert. Im Einsatz ist eine Software-Lösung von Siemens, die zuvor schon für High-End-Anwendungen patentiert war. Diese übernimmt die präzise, Motorsegmente-übergreifende Regelung (closed-loop-Betrieb mit Geber) beziehungsweise die Steuerung (geberloser open-loop-Betrieb) der Carrier. Darüber hinaus ist auch die Kombination mit speziellen Antriebsfunktionen wie Vibration Extinction (VibX) möglich. Damit wirken ausgefeilte Regelungsalgorithmen auch dem Überschwappen flüssiger Medien beim schnellen Beschleunigen und Abbremsen aktiv entgegen.

"Weil das Multi-Carrier-System auf den genannten Standards aufsetzt, kann es ohne Einschränkungen mit Sinamics-Antriebsachsen der Kernprozesse wie auch von Nebenaggregaten elektronisch verknüpft werden, mit allen Möglichkeiten von Simotion", betont Steffen Weber, Leiter Marketing OEM Industries bei Siemens, und ergänzt: "Da jeder Carrier technisch einer virtuellen Achse im Antriebssystem entspricht sind aufeinander abgestimmte, zum Beispiel auch über Kurvenscheiben synchronisierte, interpolierte Abläufe realisierbar."

Die MCS-Präsentation von Siemens auf der SPS IPC Drives steht stellvertretend für die Digitalisierung im Maschinenbau vom Engineering bis zum Betrieb.

© Computer&AUTOMATION / Heiko Stahl

Das Messe-Exponat, die Verpackungs- und Abfüllmaschine der Firma Optima, wurde mit Siemens-Software durchgängig geplant und programmiert - angefangen bei der auf NX basierten Software Mechatronics Concept Designer, mit der das Maschinenkonzept simuliert und damit validiert werden kann. Durch Exportieren der Simulationsergebnisse in den Projektgenerator Simotion easyProject kann automatisiert und damit frei von Übertragungsfehlern ein ablauffähiges Maschinenprogramm generiert und direkt in das Motion-Control-System geladen werden. Im Betrieb steht das digitale Abbild der Maschine - der "digitale Zwilling" - zur Verfügung und hilft dabei, Umbaumaßnahmen zunächst digital zu planen und damit abzusichern.

Darüber hinaus soll das Messe-Modell auch den Aspekt der Anlagensicherheit veranschaulichen. So ermöglicht die Maschine über eine Cloud-Anbindung die Auswertung von KPI-Daten, beispielsweise zu Stückzahlen, Downtime, Störraten und Energiedaten sowie zur Bestellung direkt aus dem Internet. Das Ganze ist Teil des Industrial Security-Konzepts "Defense-in-Depth" mit seiner mehrschichtigen Verteidigung.

Einer der ersten Siemens-Anwender des Multi-Carrier-Systems im rauen Produktionsalltag ist das Unternehmen Dr. Kurt Wolff aus Bielefeld. Auf einer Anlage von Optima werden hier im ständigen Wechsel und in unterschiedlichen Gruppierungen knapp 20 Flaschenformate diverser Shampoo-Serien gefüllt, verschlossen und etikettiert. Das realisierte Multi-Carrier-System umfasst mehr als 100 MCS-Linearmotoren und über 60 weitere, im (hier antriebsbasierten) Motion-Control-System darauf synchronisierte Servo-Achsen an insgesamt neun Stationen.