Innovativer Tubenfüller

Beim neuen Tubenfüller TFS E konnte der Maschinenbauer Oystar IWK durch innovative Lösungen die Produktwechselzeiten enorm verkürzen. Darüber hinaus war die Maschine ein Pilotprojekt für eine internationale Kooperation mit Schneider Electric als Technologiepartner sowie als Lieferanten der Automatisierungs- und Elektroausrüstung.

Weltweit verteilte Kunden sowie die bessere Ausnutzung der eigenen Ressourcen verlangen nach neuen Denkweisen. Es ist heute gang und gäbe, dass international agie- rende Unternehmen Entwicklungsprojekte oder Produktionen auf ihre weltweit angesiedelten Standorte verteilen. Dass dieses Modell nicht nur in Branchen wie dem Automobilbau, sondern auch im Maschinenbau funktioniert, hat Oystar IWK mit seinem neuen Tubenfüller TFS E bewiesen. Die Entwicklung der Maschine wurde vom Hauptsitz in Stutensee nahe Karlsruhe aus geführt, wo Lösungen für die automatisierte Befüllung von Tuben eine mehr als hundertjährige Tradition haben. Beim Engineering kooperierte das Team in Stutensee mit Oystar Thailand in Bangkok, wo die Maschine anschließend auch gebaut wurde. Das komplette Software-Engineering für die Automatisierungslösung auf Basis der Elau-Lösung PacDrive übertrug Oystar IWK dem Spezialisten Schneider Electric, dessen thailändische Mitarbeiter die Maschine mit Unterstützung chinesischer Kollegen vor Ort programmierten und in Betrieb nahmen.

Angesichts ständiger Berichte, die Deutschland für die Zukunft einen chronischen Ingenieurmangel prophezeien, erscheint ein solches Vorgehen als reizvolles Modell. Für Dr. Marco Lanza, Head of Product Management Tube Filling Machines bei Oystar IWK, ist es auch kein Problem, den Bau und das Software-Engineering aus der Hand zu geben: „Unsere Kernkompetenz ist die Entwicklung innovativer Verpackungsprozesse. Wenn Sie klare Standards im Software-Engineering definiert haben und diese dem Dienstleis- ter vorgeben können, bleibt auch ein vom Dienstleister erbrachtes Programm letztlich eine Oystar-IWK-Lösung."

Voraussetzungen haben gestimmt

Er räumt allerdings ein, dass die Voraussetzungen stimmen müssen: „Unsere Kunden globalisieren, wir müssen es und damit natürlich auch unsere Lieferanten. Wir brauchen daher starke Partner, die wie wir international agieren und uns weltweit direkt vor Ort Produkte, Engineering-Dienstleistungen und Service bieten können. Das gilt in gleichem Maß für Automatisierer und Elektroausrüster. Im idealen Fall kommt beides aus einer Hand, was unnötige Schnittstellen vermeidet." Oystar IWK hat sich deshalb im Falle der TFS E erstmals entschlossen, weltweit mit Schneider Electric als alleinigem Lieferanten für Automatisierung und die elektrische Ausrüstung von Maschinen zusammenzuarbeiten. Eine Entscheidung, mit der Dr. Marco Lanza zufrieden ist: „In Schneider Electric sehen wir das Potenzial für eine internationale Kooperation. Außerdem ist Schneider Elec-tric auch dort präsent, wo sich unsere Kunden für die TFS E befinden. Und die sehen wir zu einem großen Teil in Asien, den USA und Südamerika."

Den Schlüssel zur umfassenden Zusammenarbeit bildete ursprünglich das PacDrive-System der Schneider-Electric-Tochter Elau. Oystar IWK arbeitet ebenso wie verschiedene weitere Unternehmen der Oystar-Gruppe seit Längerem mit der Logic-Motion-Control-Technologie von Elau. Die Zusammenführung von SPS-, Motion- und Robotik-Steuerungsfunktionalitäten in einer skalierbaren Hardware-Plattform überzeugten ebenso wie das modulare Programmierkonzept, das auf eine Erstellung standardisierter, wiederverwendbarer Software-Funktionen im IEC-61131-3-Standard abzielt.

Steuerungssystem als Schlüsseltechnologie

Die PacDrive-Technologie bildet auch die Basis der Automatisierungslösung der TFS E. Der komplett servogetriebene Tubenfüller arbeitet mit maximal 110 Takten. Jeweils zwei Tuben werden pro Takt parallel gefüllt und verschlossen, woraus ein Ausstoß von bis zu 220 Tuben pro Minute resultiert. Durch unterschiedliche Verschließmodule können wahlweise Kunststoff-, Laminat- oder Metalltuben verarbeitet werden. Der Formatbereich erstreckt sich über Tubendurchmesser von 10 bis 52 mm und Tubenlängen von 50 bis 220 mm.

Das servobasierte Antriebskonzept der Maschine sorgt für gleichmäßigen, ruhigen Lauf und hohe Prozesssicherheit. Der direkt angetriebene Drehteller läuft absolut spielfrei, ruckfreie Beschleunigungs- und Bremsprofile verhindern auch bei hohen Geschwindigkeiten das bei flüssigen Füllgütern nicht unübliche Schwappen oder gar ein Kippen von Tuben. Zwei freie Plätze am Drehteller lassen Spielraum für zusätzliche Optionen wie eine Prägestation.

Hohe Verfügbarkeit und kurze Produktwechselzeiten hatten bei der Entwicklung der Maschine absolute Priorität. „Die TFS E ist eine ideale High-Efficiency-Maschine", erläutert dazu Dr. Marco Lanza. „Umstellzeiten von weniger als 25 min sind dank innovativer Lösungen durchaus keine Illusion. Am Bedien-Panel der Maschinen können alle produktspezifischen Parameter der Maschinen hinterlegt und auf Knopfdruck geladen werden. Bei Verwendung der Dosierung mit Kolbenpumpe und Drehschieberventil lassen sich alle Produkt berührenden Teile en bloc als Einheit austauschen."

Besonders innovativ ist die alternativ einsetzbare Dosier-Drehkolbenpumpe mit automatisiertem Cleaning in Place (CIP). Bereits nach wenigen Minuten sind hervorragende Reinigungsergebnisse erzielbar. „Tests mit einem realen Produkt eines Kunden zeigten, dass sich dessen bisherigen CIP-Reinigungszeiten von bis zu vier Stunden auf ungefähr 20 min verkürzen lassen", kommentiert Dr. Marco Lanza die in Versuchen erzielten Ergebnisse.

Durch den servogesteuerten Hebevorgang beim Füllen konnten alle Produkt führenden Leitungen der beiden Füller ohne Schläuche starr verlegt werden. Durch eine weitgehende Reduktion weiterer typischer Verschleißteile wie Dichtungen erreicht die Maschi- ne mit minimalem Wartungsaufwand hohe Standzeiten.

Weltweit standardisierte Ausrüstung

Die komplette Automatisierungslösung des Tubenfüllers TFS E, der Schaltschrank einschließlich der gesamten darin verbauten Elektroausrüstung sowie die HMI-Lösung inklusive Gehäusesystem stammen aus dem Portfolio von Schneider Electric. Ein Pac-Drive Logic Motion Controller steuert die acht Servoantriebe sowie alle anderen Maschinenfunktionen. Das gemischte Antriebskonzept setzt sich aus SH-Servomotoren und MC-4-Reglern in Schaltschrank-ausführung sowie aus iSH-Servoantrieben mit integrierter Regelelektronik zusammen. Das Bedienkonzept stützt sich auf ein Magelis-10,4"-Panel, das sich ohne zusätzlichen PC auch für Tele-Service-Konzepte eignet. Ein optionales Magelis-Handheld-Panel mit identischer Funktionalität erhöht die Bewegungsfreiheit an der Maschine. An den Profibus für die I/O-Ebene sind Schneider-Electric-Buskoppler angeschlossen. Sicherheitsfunktionen wurden mit Preventa-Bausteinen realisiert.

Nach Informationen der Elau GmbH ( www.elau.de ) in Marktheidenfeld, Geschäftsbereich OEM Machine Solutions der Schneider-Electric-Gruppe mit dt. Sitz in Ratingen ( www.schneider-electric.de )