Montageautomation

Produktwechsel innerhalb eines SPS-Programmzyklus

Das hochdynamische „PARO-Motion“ Linearsystem der Paro AG integriert das Multi-Carrier-System (MCS) von Siemens. Basis ist die Steuerung Simatic S7-1500 T-CPU.

Individuelle Einfügemöglichkeiten des PARO-Motion ins – Paromat-System (Sequenzielle oder komplette Abschnitte) © Paro

Das Transportsystem setzt so im Optimalfall verschiedene Produktvariationen innerhalb eines PLC-Rezepturwechsels um. Das mechatronische Konzept des Systems wurde im Vorfeld auf Grundlage des digitalen Zwillings von Siemens validiert.

Partnerschaft und Flexibilität – damit ist die Schweizer Paro AG seit 1986 erfolgreich. Um eine hohe Taktrate mit einer maximalen Flexibilität im Prozess zu kombinieren, setzt Paro heute in seinen Maschinen und Anlagen ausschließlich Lineartechnik ein, von den Transfersystemen über die Pick&Place-Einheiten bis hin zur komplett flexiblen Montageautomation. Die Montageautomaten arbeiten in einem Leistungsbereich von 5 bis 60 Teilen (einbahnig) pro Minute und dringen durch eine optimale Abstimmung aller Komponenten und ein durchdachtes, modulares Anlagenkonzept in den Leistungsbereich kurvengesteuerter Systeme vor.

Vielfältige Typen, kurze Taktzeiten
„Als Partner für Automation und Robotik realisiert Paro in seinen Montageanlagen ganz individuelle Sonderlösungen“, erklärt Gregory Kyd, technischer Leiter bei Paro. „Flexibilität bzw. Losgröße 1 war bei uns schon immer Realität: Wir bauen Maschinen und Anlagen für die jeweiligen spezifischen Anwendungen.

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Dabei entwickeln wir typischerweise über 50 Prozent der Funktionalität gemäß den Kundenanforderungen“. Dieses hohe Maß an Individualität ist für die Kunden der Paro AG ein echter Mehrwert, für das Unternehmen selbst immer wieder eine Herausforderung. Gerade der Zeitaufwand für die Maschinen- und Anlagenentwicklung steht für Kyd dabei im Fokus. Um die Projektlaufzeit im Sondermaschinenbau zu verkürzen, müssen er und sein Team vor allem die Unwägbarkeiten und Risiken minimieren, die der Entwicklungsprozess mit sich bringen kann. Dafür müssen die Entwickler den kritischen Pfad im Design und Engineering schnell identifizieren und die Funktionalität des Konzeptes verifizieren. Nach umfangreichen Vergleichen verschiedener Lösungen setzt Paro für diese Aufgabe seit Kurzem das Multi-Carrier-System (MCS) von Siemens ein (siehe Kasten).

Herr Kyd meint: „Allgemein ist die Zeit, die der Werkstückträger für das Ein- und Ausfahren in die Station benötigt, in unseren Sondermaschinen und -anlagen ein wichtiger Faktor für die Leistungsfähigkeit des gesamten Systems, deswegen suchten wir nach einer Möglichkeit, wie wir die Werkstückträger flexibel direkt im Fördersystem positionieren können – und die haben wir mit dem Multi-Carrier-System (MCS) gefunden.“

Verifikation des Konzepts am Verhaltensmodell
Wichtig für Herrn Gregory Kyd war, bei der Entwicklung des Systems frühzeitig mögliche Risiken und Probleme abzuklären. Siemens unterstützte das Projekt daher mit einem digitalen Zwilling des Zuführsystems, der mit dem NX Mechatronic Concept Designer erstellt wurde. So konnte das Verhalten des Systems anhand des Modells virtuell getestet und die Funktionalität des Ablaufprogramms und der Bibliotheksbausteine für die Simatic-Steuerung verifiziert werden: „Für mich ein echtes Highlight des digitalen Zwillings war, dass erste Hürden des SPS-Anwenderprogramms bereits zwei Monate vor der realen Inbetriebnahme besprochen werden konnten. Ab da war klar, dass wir eine Technologie einsetzen, die ein hohes Potential birgt.“, erinnert sich Herr Kyd.

Auch über die Konzeptverifikation hinaus war der digitale Zwilling bei der Umsetzung des neuen Konzeptes hilfreich. So ließ sich die Entwicklung des MCS und des „PARO-Motion“ parallelisieren, sodass die Maschine schneller als üblich realisiert werden konnte. Und nicht zuletzt half die virtuelle Inbetriebnahme des MCS auch, die Integration und Inbetriebnahme des MCS vor Ort bei Paro optimal vorzubereiten: In nur zwei Tagen war das MCS vor Ort installiert und bereit für den ersten Probelauf – „das war dann das zweite Highlight des Projektes: Zu sehen, dass der Transport auch in der realen Maschine funktioniert.“, so Kyd.

Flexible Produktwechsel mit dem Multi-Carrier-System jetzt auch auf Basis SIMATIC S7-1500T
Das Multi-Carrier-System ist eine Transportlösung, mit der sich schnelle Produkt- oder Typenwechsel ohne lange Umrüstzeiten realisieren lassen. Das System ermöglicht es, Transportwägen oder Träger individuell und flexibel innerhalb einer Strecke zu positionieren oder zu bewegen. Das System besteht aus Grundprofil, Führungssystem und Linearmotor. Der Carrier selbst besitzt keinen Motor oder aktive Elektronik und bewegt sich daher vibrations- und verschleißfrei. Als Baukastensystem kann das MCS dabei einfach mit skalierbaren Motion Control Systeme wie Simotion und Sinamics sowie verschiedenen Motoren, Carriern und Führungen an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Ende dieses Jahres, wird die MCS Bibliothek für die Simatic S7-1500 T-CPU als Motion Control System offiziell verfügbar sein. Daneben steht auch ein entsprechend skalierbarer Baukasten an Softwaretools.

Das flexible Siemens Multi-Carrier-System erlaubt individualisierte Werkstückträger für nahezu jede Anwendung. © Paro

Prozessverbesserungen dank Standardisierung
Gregory Kyd ist sich sicher, dass Paro mit dieser Lösung auf einem guten Weg ist: „Ich rechne damit, dass wir künftig 15–25 Prozent aller neuen linearen Maschinen und Anlagen mit einem MCS ausrüsten werden. Dazu können wir auch bestehende Maschinen einfach nachrüsten. Durch die Modularität der Lösung sind wir auch in der Lage, den Standardisierungsgrad in unseren Maschinen und Anlagen mittelfristig zu erhöhen, was sich positiv auf die Projektlaufzeiten auswirken wird. Und nicht zuletzt können wir dank der einheitlichen Engineering-Umgebung für das MCS und die Anlagenautomatisierung auch unser Know-how und unsere Ressourcen effizient einsetzen. Insgesamt ergeben sich für uns mehr Freiheitsgrade, mit denen wir für unsere Kunden noch flexiblere und leistungsstärkere Lösungen entwickeln können.“ Joffrey Schubert, Digital Industries, Siemens AG/dsc

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