Shuttle-Lösung für Anlagen der Medizintechnik
Der neue Takt im Reinraum
Ein modernes Werkstück-Transportsystem auf Trak-Basis ist kompakt, zuverlässig und effizient. In vielen Produktionsanlagen lassen sich damit Durchsatz und Flexibilität steigern. PIA Automation zeigt mit einem aktuellen Prozessmodul, dass diese Antriebslösung auch die besonderen Reinraumanforderungen der Medizintechnik erfüllt.
Das Prozessmodul Meditec von PIA nutzt ein Werkstücktransportsystem mit SuperTrak und eignet sich damit für die flexible Montage komplexer Medizintechnikprodukte in hoher Stückzahl im Reinraum. (Bild: PIA Automation Holding GmbH)
Auf den ersten Blick scheint das jüngste Prozessmodul von PIA keine große Sache zu sein: Eine Standardzelle mit einer Handling-Einheit und einem umlaufenden Werkstückträgersystem. Die Handling-Einheit entnimmt kleine Fläschchen aus dem Werkstückträger und setzt sie in einem Magazin ab. Doch schon auf den zweiten Blick wird klar: Es steckt doch mehr dahinter. Die von PIA entwickelten Werkstückträger bieten Platz für zwei Fläschchen. Die Werkstückträger sind auf Shuttles montiert. Die Shuttles fahren jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt unabhängig voneinander und unterschiedlich schnell durch die Anlagen. Sie erreichen hohe Geschwindigkeiten, vollführen Richtungswechsel oder halten so, dass mal das eine und mal das andere Fläschchen direkt aus dem Werkstückträger entnommen wird. Mit dem Prozessmodul lassen sich die Vorteile des eingesetzten SuperTrak-Systems von B&R gut demonstrieren: Anders als bei konventionellen, verketteten Werkstücktransportsystemen, wie Rundschalttischen oder Bandtransfersystemen, kann bei SuperTrak für jedes Shuttle ein individuelles Verfahrprofil hinterlegt werden. Das ist möglich, da jedes Shuttle mit hochwertigen Permanentmagneten ausgestattet ist, die den Läufer eines Linearmotors bilden, der separat angesteuert werden kann. Der Stator ist in den Segmenten integriert, die das modulare Schienensystem für die Shuttles bilden. Die Shuttles werden mit zwei V-Rädern aus POM-Kunststoff in eine V-Nut am oberen Ende des Segments des Systems gehängt und so sicher geführt. Zwei weitere Rollen laufen in einem Flachprofil aus Edelstahl, stützen die Shuttles seitlich ab und verhindern so ein Kippen.
Auch die Kurvenbereiche des ovalen Umlaufsystems können von Maschinenbauern genutzt und so der Platzbedarf von Anlagen reduziert werden. (Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH)
Geringer Platzbedarf
Die vier Rollen pro Shuttle, die nur einer geringen Rollreibung unterliegen, sind die einzigen beweglichen Teile des SuperTrak-Systems. Die Werkstücke werden schonend im Werkstückträger transportiert, ohne gegeneinander oder am Transportsystem zu reiben. „Die Wartungsintervalle des Werkstückträgersystems sind entsprechend lang und die Partikelemissionen gering“, sagt Lothar Mehren, Head of Medical Division bei PIA Automation in Amberg, dem Kompetenzzentrum für Medizintechnik der PIA Gruppe. „In der Regel kann daher auf eine Absaugung verzichtet werden. Das System kann im kostenintensiven Reinraum eingesetzt werden und sorgt für eine hohe Prozesssicherheit.“ Wegen der hohen Kosten für einen Reinraum ist zusätzlich eine kompakte Bauweise gefragt. Auch diese Anforderung erfüllt SuperTrak, wie Manual Falk, Account Manager der Medical Division von PIA erklärt: „Durch das lineare Direktantriebssystem haben wir die Möglichkeit, mehrere Positionen in einer Station hochpräzise anzufahren. Daher lassen sich in ein und derselben Station mehrere Umsetz-, Prüf- oder Montageschritte integrieren und damit Prozesse flexibler aufbauen. Zudem können wir auch die Bereiche in den Kurven des ovalen Umlaufsystems nutzen, da die Positionsgenauigkeit an allen Stellen des Systems hoch ist. Der vorhandene Platz wird besser ausgenutzt und die Prozessmodule können an beliebiger Stelle hinzufügt oder wegelassen werden. Das alles bewirkt, dass wir die Anlage insgesamt kompakter bauen können.“
SuperTrak arbeitet so präzise, dass das Handling-System das Werkstück direkt aus dem umlaufenden Träger entnehmen kann. (Bild: B&R Industrie-Elektronik GmbH)
Kurze Wechselzeiten
Mit der Integration mehrerer Prozessschritte in eine Station lässt sich nicht nur der Platzbedarf reduzieren, sondern auch die Produktivität einer Anlage steigern, so Falk: „Die Wechselzeiten für Werkstücke sind kürzer als bei anderen Transportsystemen, da das Shuttle nur kurze Wege in der Station zurücklegen muss. Die Distanz zwischen den Stationen kann mit einer hohen Geschwindigkeit bei gleichzeitig hohen Beschleunigungs- und Abbremswerten überbrückt werden. Das macht das System so schnell.“ Alternativ oder zusätzlich lassen sich zur Verkürzung der Wechselzeiten mehrere Produkte des gleichen Typs auf dem Werkstückträger unterbringen, die dann – je nach Taktzeit bzw. Prozesshauptzeit – hintereinander in einer Station oder aufgeteilt in zwei gleichen Stationen parallel bewegt werden. Bietet ein Werkstückträger ausreichend Platz für mehrere Produkte, lässt sich eine Anlage auch für die Bearbeitung von zwei unterschiedlichen Produkten oder Produktvarianten ohne Umbauten auslegen. Die in der Medizintechnik erforderliche Qualifizierung muss so nur einmal durchgeführt werden.
