Handling/Lineartechnik Wie sich einzelne Produktionsschritte vereinen lassen

Ein Kosmetikhersteller will sechs getrennte Produktionsvorgänge in einer Produktionslinie vereinen. Sondermaschinenbauer Secad realisiert das Projekt mit dem Extendet Transport System von Beckhoff und reduziert dabei noch die Durchlaufzeit.

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In dieser L´Oreal Befüllanlage für flüssige Kosmetika wurden sechs vorher separate Produktionszellen in nur eine Anwendung integriert.
In dieser L´Oreal Befüllanlage für flüssige Kosmetika wurden sechs vorher separate Produktionszellen in nur eine Anwendung integriert.
(Bild: Nicolas LEBLANC / item)

„Die Performance eines Systems ist mehr als die Summe der Einzelleistungen, sondern das Ergebnis ihrer Interaktion“. So steht es auf der Webseite des französischen Sondermaschinenbauers Secad. Das Unternehmen entwickelt regelmäßig Maschinen für große Kosmetikkonzerne, bei denen es um absolute Effizienzmaximierung geht. „Jedes Projekt ist eine neue Herausforderung“, sagt Kevin Gomes, Maschinenbauingenieur des Unternehmens mit Sitz im Norden Frankreichs. In einem konkreten Fall stand Secad vor der Aufgabe, für einen Produktionsstandort von L´Oreal, Frankreich, sechs getrennte Produktionsvorgänge von der Befüllung bis hin zur Etikettierung von Kosmetikflaschen in einer Produktionslinie zu vereinen und die lange Durchsatzzeit deutlich zu verringern.

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Produkte mittels Puck-Handling befördern

Bei der Handhabung von Kosmetikprodukten, wo beispielsweise kleine, leichte zerbrechliche Produkte befüllt, etikettiert oder verpackt werden, kommen oft Kettenförderer bzw. Transportbänder mit Puck-Handling zum Einsatz, um die Produkte von einer Arbeitsstation zur anderen zu befördern. Dabei stellt der Puck, auch Produktträger, Transportbecher oder Carrier genannt, die Standfestigkeit des Produktes und dessen optimale Positionierung sicher. Dies erscheint auf den ersten Anblick als die sinnvollste und was die Anschaffungskosten betrifft, ökonomischste Alternative. Doch bei diesen „klassischen“ Transportmethoden sind die einzelnen Arbeitsstationen über mehrere Transportbänder miteinander verbunden. Die Folge davon ist ein größerer Anlagenfootprint, da die einzelnen Arbeitszellen, die über Transportbänder verbunden sind, einfach mehr Platz benötigen, als ein vereinheitlichtes System. Zusätzlich bedarf es Akkumulationszylinder, die die Pucks sammeln und anschließend von einem Transportband auf das andere transportieren. Diese müssen auch gewartet und betrieben werden, sind also langfristig ein zusätzlicher Kostenfaktor.

300 Pucks auf 70 reduzieren

Nicht zu vergessen ist außerdem, dass bei solch einem „traditionellen“ Set-Up eine relativ große Menge an Pucks benötigt wird, um trotz unterschiedlicher Taktzeiten pro Arbeitsgang die maximale Auslastung jedes Arbeitsprozesses sowie einen kontinuierlichen Produktionsfluss zu erreichen. In diesem konkreten Fall waren zuvor 300 Pucks im Einsatz. Diese Anzahl konnte in der neuen agilen Zelle auf nur 70 Pucks reduziert werden und das bei gleichzeitiger Steigerung der Produktivität. Auch die Akkumulationszylinder wurden nicht mehr benötigt, da in der neuen Zelle der gesamte Umsetzungsprozess wegfiel. „Allein durch die Reduzierung der Anzahl der Pucks konnten erhebliche Economy-of-Scale-Effekte erzielt werden. Diese alleine amortisieren fast schon die Kosten der neuen Anlage“, so der Endkunde.

Zu verdanken sind die erreichten Effizienzsteigerungen der Umstellung von traditionellen Antriebsmethoden auf das Extended Transport System (XTS) von Beckhoff bei gleichzeitiger Nutzung des speziell für das XTS entwickelten Hepco-Motion-Linearführungssystems (GFX).

Allein durch die Reduzierung der Anzahl der Pucks konnten erhebliche Economy-of-Scale-Effekte erzielt werden. Diese alleine amortisieren fast schon die Kosten der neuen Anlage.

Fazit Endkunde

Das XTS ist ein Linearantrieb, der vor allem durch seine Geschwindigkeit (max 4 m/s) und die integrierte Software hervorsticht. Bei dem linearen Antriebssystem wird der Antrieb über Magnetkräfte in jedem Mover erzeugt, wodurch der Bewegungsverlauf dieser Mover individuell über ein zentrales Softwareprogramm gesteuert wird.

Dies erklärt, wie es beim XTS möglich ist, beispielsweise asynchrone Arbeitsprozesse in einen Ablauf zu integrieren, ohne dass die Durchlaufzeit durch den langsamsten Prozess bestimmt wird. Außerdem lässt die softwaregeleitete Individualsteuerung der Mover eine einfache Integration zusätzlicher Arbeitsprozesse oder eine relativ einfache Änderung der Formate der zu transportierenden Produkte zu. Die platzsparende und effiziente „J“-Form der Produktionslinie konnte dank Hepco Motions präziser Übergänge von Geraden und Kurven erreicht werden. Auf beiden Seiten des „J“ können Arbeitsprozesse untergebracht werden.

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Durchlaufzeit von 41,95 Sekunden für 13 Arbeitsstationen

Secad konnte durch die Umstellung auf das XTS eine Durchlaufzeit von 41,95 Sekunden für 13 Arbeitsstationen erreichen. Um die gewünschte Lebenszeit von mehr als fünf Jahren bei einer Nutzung von acht Stunden pro Woche an sechs Tagen und einer maximalen Last von 800 gr zu erreichen, wurde das XTS mit Hepco Motions modularem Führungssystem GFX 1 Trak Lite kombiniert. Das vollmodulare Linearführungssystem besteht optional aus einem massiven Stahlunterbau mit klothoiden (glatte, ebene Kurve) Endsegmenten. Diese ermöglichen einen optimalen Kurvenverlauf bei hohen Geschwindigkeiten auch bei 180°-Biegungen sowie speziell geschliffenen geraden Führungsschienen und Hepco Motions patentierten leichtgewichtigen Drei-Lager-Movern, durch die die Mover auch in der Kurve stabil liegen.

Da das Führungssystem bei Secad tief in der Zelle verbaut ist, ist es wichtig, dass es einen minimalen Wartungsbedarf gibt. Hepco Motions Stahl-Führungssystem bietet dem Unternehmen zufolge die dafür benötigte Zuverlässigkeit: Die exzentrischen Lager können, sollte einmal Spiel durch die hohe Belastung entstehen, extern nachjustiert werden oder über eine extra eingebaute Wartungsschiene ausgetauscht werden.

Kundenfazit fällt positiv aus

Secad verbaute in dem neuen System nur insgesamt 70 Mover. Die Beckhoff-Motormodule werden auf Hepco Motions Stahlschienen montiert, für Halt sorgen zwei Magnetplatten, die an den beiden Innenseiten der Mover sitzen, durch diese gegenüberliegende Anordnung werden die Anzugskräfte der Magnetplatten weitgehend ausgeglichen, sodass Lager und Schienen die vergleichsweise großen Anzugskräfte der Magnete nicht aufnehmen müssen. Die Geberfahne, die das Positioniersignal an das Motormodul weiterleitet, wird je nach Positionierung der Mover innen oder außen angebracht. Im Falle von Secads Anlage werden alle Arbeitsstationen an der Außenseite des Systems durchgeführt. So können eine ganze Reihe an Arbeitsschritten noch nachträglich auf der anderen Seite hinzugefügt werden.

„Nicht zuletzt dank des optimalen Zusammenspiels von Beckhoff-Antriebstechnologie und Hepco Motions flexiblen und auf das XTS ausgerichteten Linearführungen konnten wir unser Ziel erreichen, die Durchsatzgeschwindigkeit substantiell zu erhöhen, dabei ein Maximum an Flexibilität zu erreichen und nicht zuletzt auch eine viel geräuschärmere Produktion zu erreichen“, so das Fazit des Projektmanagers bei Secad. Auch der Endkunde ist mit dem Ergebnis zufrieden.

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