Innenansicht des Casepacker P200. Die Anlage befüllt bis zu 20 Kartons oder Trays pro Minute.

Mehr und mehr Anwender beziehungsweise Hersteller von Verpackungsmaschinen sind gefordert, die so genannte Overall Equipment Efficiency (OEE) zu verbessern. Die OEE errechnet sich aus drei Komponenten in Bezug auf eine Verpackungslinie: Die Anlagenverfügbarkeit, die Anlagenleistung und die Qualität. Dabei bietet bei immer kleineren Losgrößen die Geschwindigkeit und Einfachheit der Produktumstellung einen entscheidenden Hebel, die OEE nachhaltig zu verbessern.

Die kalifornische Firma Serpa Packaging Solutions hat diese Anforderungen in dem komplett überarbeiteten „Casepacker P200" umgesetzt. „Unsere Anwender rüsten die neue Maschine ohne Werkzeuge in weniger als fünf Minuten um", betont Engineering-Manager Peter McKnight und ergänzt: „Dazu reicht das Umstellen der elektronischen Nockenwelle an der Steuerung." Die komplette Logik und Bewegungssteuerung der P200 übernimmt die Automatisierungslösung „IndraMotion for Packaging" von Rexroth.

Dabei handelt es sich um eine skalierbare Systemlösung für Verpackungsmaschinen, die sich wahlweise Antriebs-, Controlleroder PC-basiert realisieren lässt. Aufgrund der dezentralen Intelligenz mit den extrem schnellen Servoantrieben sowie der guten Performance der Motion- und Logik-Verarbeitung erreicht Serpa eine hohe Dynamik und Präzision der Maschine, bei gleichzeitig reduziertem Hardware-Aufwand. „Im Vergleich zur Vorgängergeneration konnten wir mit dieser Automatisierungslösung die Teile-Anzahl und die Verkabelung um 25 % senken", rechnet Peter McKnight vor.

Die gesamte Programmierung erfolgt nach IEC 61131-3 und PLCopen- Motion-Funktionen. Einen wichtigen Beitrag zur Performance leistet zudem die Kommunikation auf der Grundlage von Sercos III. Dieses ethernetbasierte Protokoll verbindet die bewährten Sercos-Echtzeit- Mechanismen mit der modernen 100-Mbaud-Ethernet-Physik und bindet als Universalbus alle Peripheriegeräte der Automatisierung ein. Im Casepacker P200 regelt die IndraMotion for Packaging konkret vier Antriebe über Kurvenscheiben und drei Antriebe im einfachen Positionierbetrieb.

Dynamik und Präzision

Eine Besonderheit der Anwendung: Der Karton bleibt während des gesamten Prozesses an Ort und Stelle, was den Platzbedarf der Maschine deutlich reduziert. Diese richtet die Kartons oder Trays auf und belädt sie in vorgegebenen Mustern. Anschließend versiegelt sie die Umverpackungen und schleust sie aus. Ein fliegender Format- und Produktwechsel verbessert die Maschinenverfügbarkeit bei kleinen Losgrößen weiter.

Dezentrale Intelligenz gepaart mit extremer Schnelligkeit: Servoantriebe sorgen für Dynamik und Präzision in der Maschine.

Der gesamte Engineering-Workflow bei Serpa erfolgt mittels IndraWorks, dem einheitlichen Rexroth-Tool für die Programmierung, Parametrisierung, Inbetriebnahme sowie Diagnose. „Diese Lösung verkürzt die Montageund Inbetriebnahmephase um rund ein Drittel im Vergleich zum vorherigen Modell", so Peter McKnight. Mit dem Casepacker P200 zielt Serpa vor allem auf die Verpackung von pharmazeutischen Produkten, Medizintechnik und ähnliche Anwendungen mit besonders hohen Hygiene- Ansprüchen. Die Balkonbauweise ermöglicht den freien Zugang von der Bedienerseite.

Bei der in Edelstahl ausgeführten Maschine fallen fehlerhaft verpackte Produkte frei nach unten, damit der Bediener sie einfach und schnell aus der Maschine entnehmen kann. Das ist eine zusätz liche Voraussetzung für kurze Stillstandzeiten, denn die amerikanische FDA verlangt die lückenlose Dokumentation aller nicht ordnungsgemäß verpackter Arzneien . Die hohe Dynamik der Maschinen und die freitragende Balkonbauweise erfordern besonders steife Linearführungen. Darum entschied sich Serpa für Kugelschienenführungen. Sie tragen die Lasten in allen vier Richtungen gleichmäßig und reduzieren die Schwingungen bei hohen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten. Integrierte Schmierstoffreservoirs verlängern darüber hinaus die Wartungsintervalle.

In Summe hat sich die Neuentwicklung der P200 für Serpa laut Peter McKnight auf jeden Fall gerechnet: „Mit der integrierten Systemlösung konnten wir die Hardware-Kosten der Automatisierung um rund 40 % reduzieren." Und auch der Betreiber profitiert vom neuen Maschinenkonzept, indem sich die OEE durchschnittlich um 25 % steigern lässt.