Integration von Deltarobotern für Pick&Place-Aufgaben
25 Prozent Produktivitätsgewinn
Die zuverlässige Einhaltung von Qualitätsstandards bei der Fertigung aseptischer Probenahmebeutel stellt anspruchsvolle Anforderungen an die Hersteller. Durch die Integration von Pick&Place-Robotern lässt sich das manuelle Einlegen von Zubehör in die Beutel automatisieren. Mithilfe von durchgängig modularer Steuerungstechnik können zudem Durchsatz, Wiederholgenauigkeit und Qualitätskontrolle verbessert werden.
Der kanadische Hersteller Labplas ist auf die kundenspezifische Produktion von sterilen Probenahmenbeuteln spezialisiert und setzt Deltaroboter für das Einlegen von Zubehör in die Beutel ein. (Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG)
Das in Sainte-Julie, Quebec, ansässige Unternehmen Labplas beliefert Kunden in der Lebensmittel-, Agrar-, Veterinär- und Pharmaindustrie. Außer sterilen Probenahmebeuteln gehören Teststäbchensets und umweltfreundliche, biologisch abbaubare Beutel zum Angebot. Dabei stellt die zuverlässige Einhaltung von Qualitätsstandards anspruchsvolle Anforderungen bei der Fertigung aseptischer Probenahmebeutel. Schließlich müssen solche Beutel Probenschwämme, Lebensmittel, Arzneimittel oder organische Substanzen aufnehmen, die in Labors getestet und vor Kontaminierung geschützt werden müssen. Die Erfüllung individueller Kundenwünsche ist ein Alleinstellungsmerkmal von Labplas. Deswegen entwickelt, baut und implementiert das Unternehmen seine Fertigungssysteme selbst. Auf diesen Maschinen können mit geringem Umrüstungsaufwand Beutel in Breiten von 3 bis 33″ und aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. „Unserer Ansicht nach haben wir für diese Produkte eine der besten Technologieplattformen. Trotzdem verbessern wir unsere Anlagen laufend durch stärkere Automatisierung, um bei mehr Produkten einen höheren Durchsatz zu erzielen und dabei trotzdem flexibel zu bleiben“, sagt Benoit Brouillette, General Manager von Labplas.
Durch den Einsatz von Pick&Place-Robotern und von Twincat Kinematic Transformation konnte das Zusammenstellen von Probenahmesets automatisiert werden. (Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG)
Durchgängig modulare Steuerungstechnik
Im Zuge einer Modernisierung mehrerer Produktionslinien der Serie MM implementierte Labplas zusätzlich Robotik und GigE-Kameras, um den Durchsatz, die Wiederholgenauigkeit und die Qualitätskontrolle zu verbessern. Wichtig ist dabei vor allem die sorgfältige Planung der Steuerungsplattform bis hinunter auf die Ebene der Komponenten, damit die Maschinen flexibel genug für eine kundenspezifische Produktion bleiben. So wollte Labplas z.B. seine Montagetechnik aufrüsten, um in die gefertigten Probenahmebeutel Zubehör wie Schwämme, Tücher, Löffel oder Scheren per Roboter statt wie bisher manuell einlegen zu können. Dafür evaluierte Labplas die Möglichkeiten von Form-Fill-Seal-Systemen und entwickelte ein neues Verfahren für die Integration dieser Maschinen mit einem Sechsachs-Deltaroboter. Ziel war es, dass alle Komponenten herstellerübergreifend in Echtzeit zusammenarbeiten und Daten für das Reporting und die Prozessoptimierung erfassen können. Man wollte den Durchsatz steigern und dem Bedien- und Wartungspersonal den Wechsel zwischen verschiedenen Linien erleichtern. Da die herkömmliche SPS des vorherigen Anbieters nicht in der Lage war, diese Anforderungen sowie die geforderte Robotikintegration zu unterstützen, entschied man sich für Beckhoff als neuen Automatisierungspartner. Labplas-Entwicklungsleiter Christian Fontaine und sein Team arbeiteten bei der Neuimplementierung Hand in Hand mit Applikations- und Supportingenieuren von Beckhoff Kanada unter der Leitung von Area Sales Manager Ted Sarazin.
Der Embedded-PC CX2030 (oben rechts), mit direkt angereihten Ethercat-Klemmen, dient als Hauptliniensteuerung; die Servoverstärker AX5000 (unten links) steuern die Servomotoren AM8000 der Roboter an.) (Bild: Beckhoff Automation GmbH & Co. KG)
Leistungsfähige Antriebstechnik
Die größte Rolle bei der Neugestaltung der Produktionslinien spielten Motion-Control-Hardware und die Automatisierungssoftware Twincat 3. An insgesamt 15 Linien setzt Labplas nun Roboter ein. Die Pick&Place-Roboter und andere Antriebsachsen sind mit den Servomotoren AM8000 von Beckhoff ausgestattet, die über die Ethercat-Servoverstärker AX5000 angesteuert werden. Der Anschluss erfolgt mit One Cable Technology (OCT), wodurch sich der Verdrahtungsaufwand reduziert, da Power- und Feedbacksystem in einem Kabel zusammengefasst sind. Labplas entschied sich außerdem für die Twinsafe-Drive-Optionskarte AX580x mit den integrierten Sicherheitsfunktionen Safe Torque Off (STO) und Safe Stop 1 (SS1). „Twincat Kinematic Transformation stellt mit einer integrierten dynamischen Vorsteuerung selbst bei hohen Geschwindigkeiten und schneller Beschleunigung eine präzise Bewegung sicher. Das Wichtigste ist allerdings, dass es mit der Twincat-Suite möglich ist, nicht nur die Codian-Roboter, sondern die gesamte Maschinenlinie in Echtzeit zu steuern“, erläutert Sarazin.
