magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

Beckhoff Goldfuss Germany 2017 001 01Innovatív, minimális alkatrészigényű gyógyszeripari célgép a Beckhoff lineáris szállítórendszerével

A gyártásautomatizálás fontos feladata a tömeggyártott munkadarabok mozgatása a megmunkálás különböző fázisait végző munkaállomások között. A Beckhoff lineáris
motorokkal működő szállítópályái gyors mozgatást és pontos pozicionálást eredményeznek, amelynek előnyeit ezúttal egy gyógyszeripari alkalmazáson keresztül mutatjuk be.

 

A korábban kézzel vagy félautomata műveletekkel végzett gyártási folyamatok teljes körű automatizálása különösen nehéz feladat, ha a ciklusidők rendkívül rövidek. Mivel az egyes megmunkálóállomások mozgásprofilja eltérő, a rögzített ciklusidejű munkadarab-továbbító rendszerek esetén megfelelő számú párhuzamos állomást kell beiktatni. A németországi Balingenben működő Goldfuß Engineering GmbH. ezért úgy döntött, hogy tablettacsomagoló rendszerét most első ízben a Beckhoff lineáris szállítórendszerével (eXtended Transport System – XTS) valósítja meg. Az XTS – szoftverfunkciói segítségével – rugalmas pufferelést nyújt, rendkívül dinamikus, a mozgatási igényeket maximálisan kiszolgáló és minimális számú alkatrészt tartalmazó elrendezést alkotva.
A Goldfuß többek között gyógyszer- és élelmiszeripari, valamint műanyagfeldolgozó célgépeket fejleszt és gyárt. A gyors, percenként akár 60 alkatrészt kezelő folyamatokhoz igen pontos adagolás, pozicionálás, feldolgozás és ellenőrzés szükséges.
Az XTS segítségével az ilyen rendszerekben is megfelelően rugalmas, gyors termékváltást lehetővé tevő, kompakt továbbítási mechanizmus alakítható ki. Korszerű szoftverfunkcióit kihasználva egyúttal teljesen új szemléletet alkalmazva szerkeszthetők rendkívül dinamikus gépelrendezések és konfigurációk, amelyeknél a korábban lehetetlennek vagy nagyon bonyolultnak tűnő mozgásvezérlések is páratlanul könnyen, rugalmasan valósíthatók meg. Mint ahogy Michael Müller, a Goldfuß vezetőségi tagja és a célgépek értékesítési vezetője is rámutatott: „Az XTS szoftverfunkciói kivételes rugalmasságot nyújtanak, ellentétben a fix ciklusidejű munkadarab-továbbító rendszerekkel, ahol egy-egy adott feldolgozóállomásból akár négyet is kell párhuzamosan üzemeltetni. Tetszőleges számú mozgatóelemet használhatunk, mindegyiket a folyamat igényei szerint ütemezve.”

 

Beckhoff Goldfuss Germany 2017 001 01

A Goldfuß zárókupak-összeállító sora az XTS kifinomult szoftverfunkcióinak köszönhetően rendkívül kisméretű és rugalmasan üzemeltethető


2017-ben a Goldfuß mindezt többek között egy gyógyszerkupak-gyártó célgépnél alkalmazta, amely a termékeket nedvszívóval kitöltött biztonsági zárósapkákkal látja el. Az összeállítási folyamat nemcsak mechanikai szempontból igényes, hanem ki kell elégítenie az FDA 21 CFR Part 11 szabályozás előírásait is annak érdekében, hogy a gyógyszerek csomagolása tökéletesen tiszta és steril legyen. Az ilyen összeszerelő gépek többnyire tisztaszobákban vannak elhelyezve, tehát az automatizált rendszer vezérlőszekrényeinek az ISO tisztaszobákra vonatkozó 8-as osztályú (Class 8) szabványában foglaltaknak is meg kell felelniük. További elvárás az ügyfelek részéről, a nagy átbocsátóképesség, a minimális gyártási kockázat, valamint az, hogy a folyamatok rugalmasak és megbízhatók legyenek.

 

XTS: szabadságfokok minden szinten

Az XTS a kivételes gyorsasága mellett egyedülállóan rugalmas, ami szükséges az alkatrészek megfogásához, pozicionálásához, összeszereléséhez, vizsgálatához és kiadásához, valamint az eltérő hosszúságú feldolgozási lépések kiegyenlítéséhez, így a segítségével a ciklusidők 1 s alatt tarthatók. „Olyan rendszert tűztünk ki célul, amely a feldolgozóállomások számától függetlenül építhető fel. Fontos volt, hogy a megkövetelt ciklusidő alapján szabadon választhassuk meg a komponenseket és a mozgatóelemek számán keresztül biztosíthassuk a kívánt rugalmasságot” – magyarázta Michael Müller, és hozzátette: „Megnéztünk számos fix ciklusidejű munkadarab-továbbító rendszert. Ezeknél azonban a megkövetelt ciklusidő betartásához minden állomáson ugyanannyi rendszert kell kialakítani, mint a szűk keresztmetszetet jelentő állomásnál. Esetünkben ez négy kamerarendszer, négy feldolgozóállomás és négy összeszerelő állomás kialakítását jelentette volna, ezért döntöttünk az e tekintetben sokkal rugalmasabb XTS mellett.”

 

Beckhoff Goldfuss Germany 2017 001 02

Az XTS mozgatóegységei igény szerint szerelvényezhetők mechanikai eszközökkel vagy alkatrésztartókkal – itt a zárókupak tartójával

 

A biztonsági kupakok ömlesztve érkező fröccsöntött alkatrészeit egy szállítócsiga juttatja a rendszerbe, ahol különböző kamerák megvizsgálják őket, majd a kupakok az XTS megfelelően szerelvényezett mozgatóegységeiben a feldolgozó (kartonstancoló, ultrahangos hegesztő és különféle összeszerelő) állomásokhoz kerülnek. Közben több kameraállomás vizsgálja meg ismételten az alkatrészeket, a folyamat végén a tömegüket is ellenőrizve. A feldolgozó és ellenőrző állomásokat húsz egyenes és nyolc, egyenként 250 mm hosszú íves (45°-os) motormodulból álló ovális XTS szállítópálya kapcsolja össze. A teljes, 7,5 m hosszú pálya mentén 34 mozgatóegység szállítja a munkadarabokat. A teljes rendszert mindössze egyetlen, C6930 típusú, vezérlőszekrénybe épített ipari PC vezérli.

 

Beckhoff Goldfuss Germany 2017 001 03

Michael Müller (jobb oldalt), a Goldfuß célgépek értékesítési vezetője és Dieter Völkle, a Beckhoff értékesítési képviselője ellenőrzi a felhelyezendő zárókupakokat a balingeni irodában

 

A kupak-összeszerelő sor mentén a mozgatóegységek tetszés szerint csoportosíthatók, azaz csoportosan vagy egyenként érkezhetnek a feldolgozóállomásokhoz. Vezérlésük egyenként, külön szervotengelyenként történik, és igény szerint szinkronizálhatók más mozgatóegységekhez vagy munkafolyamatokhoz. A szállítóegységek mozgatása a feladattól függően történhet akár abszolút helyfüggetlenül, akár egymáshoz viszonyítva is, így rugalmas puffert képeznek, amelyből az egyes feldolgozóállomások rendkívül dinamikusan, pillanatnyi teljesítményüknek megfelelően táplálhatók.

 

PC-alapú vezérlés nyílt, kompakt, teljes körű rendszerben

Mivel a beérkező anyag granulátum, a rendszer teljesen zártan, túlnyomás alatt működik a túl nagy porterhelés és szennyezés elkerülése érdekében. Az elemek kezelése (megfogása, felemelése, ellentartása, préselése stb.) pneumatikusan, szelepszigetek által vezérelten történik. A sor végén egy szalagmérleg ellenőrzi a töltőtömeget. A teljes rendszert egy 19” szélességű szekrénybe szerelt, C6930 típusú ipari PC vezérli, amely tápfeszültséget is biztosító, CP Link 4 adatkábelen keresztül csatlakozik a CP3919 típusú, többérintéses kezelőpanelhez. Az XTS-rendszer irányába történő adatátvitel ultragyors EtherCAT-kapcsolaton zajlik, míg a kamerarendszerek adatai „TCP/IP over Ethernet” összeköttetésen keresztül áramlanak. Az ultrahangos hegesztőgépeket TwinSAFE biztonsági berendezések védik, köztük az EL6900 TwinSAFE logikai terminálok a vészleállításért (STO) és a biztonságos leállításért (SS1 és SS2) felelnek. A rendszer különféle analóg és digitális be-, illetve kimeneti modulokat is tartalmaz.
Az XTS egyszerű és kompakt konstrukciójáról szólva Michael Müller a következőket emelte ki: „Az XTS fő előnye, hogy a hajtás elektronikája és a teljesítményelektronika, valamint a pozíciómérő rendszer a motormodulokban, azaz magában az XTS pályában foglal helyet. Ha mindez nem az XTS-ben lenne, akkor mintegy 200–300 motorra lenne szükség, a hajtásvezérléshez pedig egy jókora szekrényre. E szállítórendszer esetén viszont mindössze két kábel fut be a vezérlőszekrénybe: egy EtherCAT adatátviteli kábel és egy 24/48 V-os tápkábel. Az egyes mozgatóegységeket egyetlen Intel® CoreTM i7 négymagos processzort tartalmazó és TwinCAT szoftvert futtató, C6930 ipari PC kezeli, mintha szervotengelyek lennének. Ehhez az összes szokásos mozgásvezérlő funkciót használhatja – például az elektronikus áttételezést és a tárcsás hajtást. Ezek a funkciók egyrészt lehetővé teszik a munkadarabhordozók várakoztatását és fennakadásmentes továbbvitelét, másrészt segítségükkel korlátozható a pályaívek mentén fellépő centrifugális erő. A többmagos processzor párhuzamos feldolgozása sokkal nagyobb számítási sebességet biztosít, mintha a műveletek egymagos processzoron, szekvenciálisan futnának, ezért az ilyen XTS-alapú elrendezéseket kivételes hatékonyság jellemzi.”

 

 Beckhoff Goldfuss Germany 2017 001 04

Az XTS mozgatóelemek

 

Rugalmasabb és mechanikailag egyszerűbb gyártósor

Az XTS mozgatóegységek általában sorban egymás után érkeznek az adott feldolgozó állomásra, de ha a ciklusidő megköveteli, párhuzamosan, több azonos fajta állomásra is küldhetők. Ha például a ciklusidő egy másodpercnél hosszabb, akkor ennek megfelelően növelni kell a feldolgozóegységek számát, például 2-re, 3-ra vagy 4-re. Az ultrahangos hegesztés 3…4 másodpercig tart, ezért a ciklusidő betartásához a Goldfuß jelenleg három ultrahangos hegesztőgépet üzemeltet párhuzamosan, egy negyedik pedig készenléti állapotban üzemel, arra az esetre, ha a ciklusidő megnőne. Az összeszerelő állomások esetén hasonló a helyzet. Itt egyszerre négy kupak összeállítása történik. A mozgatóegységek nagy sebességét kihasználva a teljes gép képes kompenzálni, ha több állomást kell használni, és így is pontosan betartja a ciklusidőt. A sorral így percenként 60 alkatrész gyártható le. A nagy sebességű kameraállomás egy másodpercen belül adja vissza az eredményt, ezért ebből csak egy van, ez előtt halad el minden mozgatóegység.
„A gyártósor most olyan rugalmas, hogy több beavatkozó szervet ki lehetett hagyni. A hagyományos rendszerekkel összevetve az XTS-alapú összeállításhoz kevesebb alkatrész szükséges, ami jelentősen csökkenti a mechanikai igényeket” – nyilatkozta Michael Müller. – „A rendszerrel órajelnyi pontossággal optimalizálni tudjuk a mozgásprofilokat, és rugalmasan oszthatjuk szét a feldolgozási munkát az állomások között. Ezenfelül a modulokat könnyű cserélni, módosítani vagy kiegészíteni, amikor a termékkövetelmények változnak. Ilyenkor csak minimális mechanikai módosítások szükségesek, mivel a tulajdonképpeni illesztést a szoftver végzi. A gép felépítése olyan mértékben moduláris, hogy a jövőben egész sor új követelményt és más iparági igényeket is ki tudunk majd elégíteni vele.”

 

További információ:
www.Goldfuß-engineering.com
www.beckhoff.com/XTS

 

BECKHOFF Automation Kft.
1097 Budapest, Gubacsi út 6.
Tel.: + 36 1 501 9940
E-mail: info@beckhoff

www.beckhoff.hu

 

Még több Beckhoff Automation