Linearpalettierung von Langhammer mit Siemens-Steuerung

Bausteine berechnen die Bahn

Mit einem Linearroboter komplettiert ein Hersteller sein Portfolio leistungsstarker Palettieranlagen. Er setzt dabei auf ein offenes Motion-Control-System, um Effizienz und Flexibilität mit Bedienkomfort, Zuverlässigkeit und weltweiter Verfügbarkeit zu verbinden.

Langhammer aus dem pfälzischen Eisenberg ist ein weltweit aktiver Hersteller von Transport- und Palettieranlagen. Zusätzlich zu bekannten Lagen-, Knickarm- und Portalrobotern bieten die Pfälzer mit dem LR03 nun auch einen flexiblen Linearroboter an. Dieser ist konzipiert für sechs bis sieben Aufgaben pro Minute und aufgrund seines kompakten Aufbaus prädestiniert für den Einsatz auf wenig Stellfläche sowie bei geringen Deckenhöhen: Bei einer Anlagenhöhe von nur 3.600 Millimeter sind Stapelhöhen bis zu 2.800 Millimeter möglich. Im Grundausbau hat der LR03 drei Linearachsen (X, Y, Z), eine Drehachse (C) sowie den ebenfalls als programmierbare NC-Achse ausgeführten Klemmgreifer (G).

Der Roboter ist einfach zu montieren. Flexibilität in der Anwendung ist mit verschiedenen Saug-, Klemm- oder Gabelgreifern gewährleistet. Damit sind unterschiedlichste Produkte handhabbar, von Bäckereikörben über Foliengebinde, Kartons und Säcke bis zu Normbehältern und Paketen, mit einem Gewicht von maximal 500 Kilogramm „ab Flansch“ (mit Lagengreifer). Auch alle Arten von Zwischenlagen und Leerpaletten können verarbeitet werden, bei Bedarf auch über zwei separate Türme. Ein weiteres Merkmal des Herstellers ist der „Wave Band“-Mechanismus, womit sich ganze Palettenlagen ohne das Risiko, auch nur ein Paket zu verlieren, sicher umsetzen lassen. Damit werden auch nicht normkonforme, übergroße Lagen problemlos beherrschbar.

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Komplett neu ist das Steuerungs- und Antriebskonzept des LR03, das in enger Zusammenarbeit mit dem Ausrüster Siemens entstanden ist. „Wir suchten eine offene, gleichermaßen flexible wie performante und weltweit verfügbare Lösung, die in allen von uns bedienten Branchen akzeptiert wird“, so Langhammers Produktmanager Friedrich Mährlein. „Zudem wollten wir ein modernes, zukunftsfähiges, das heißt ausbaufähiges Steuerungssystem.“ Das hat man mit dem antriebsbasierten Motion-Control-System Simotion D435, mit Antrieben der modularen Familie Sinamics S120 und Servomotoren Simotics S-1FK7 bei Siemens aus einer Hand bekommen – und umfassende Unterstützung für diese erste Anwendung dazu.

Offene Standard-Software

In das Simotion-System sind auch vielfältige PLC-Funktionen integriert, so dass bei dieser Anwendung auf eine zusätzliche SPS verzichtet werden konnte. Ein weiterer guter Grund für diese Komponentenwahl waren komfortable Softwaretools für Simotion, die das Engineering entscheidend vereinfacht und damit letztlich die gesamte Entwicklung und Umsetzung beschleunigt haben.

An erster Stelle steht dabei die Simotion Handling Toolbox, eine in zahlreichen Anwendungen erprobte Bibliothek von Funktionen, die speziell für Handling-Aufgaben benötigt werden. Neben vorgefertigten, einfach parametrierbaren Kinematikmodulen für die gängigsten Robotik-Anwendungen enthält die Toolbox auch eine freie Transformationsschnittstelle zur Einbindung kundenspezifischer Kinematiken. So ließ sich auch für die fünf Achsen des Linearroboters schnell ein entsprechendes Modell generieren und implementieren. Basierend darauf kann das Motion-Control-System jede gewünschte Bewegung des Palettierguts selbsttätig in die entsprechenden Achsbewegungen umsetzen. Der Anwender muss die Bewegungsbahn für die Ansteuerung der Roboterachsen nicht mehr aufwendig berechnen und programmieren; das übernehmen die standardisierten Softwarebausteine der Handling Toolbox unter Nutzung der Systemfunktionen von Simotion. Im Vergleich zu den meisten Umsetzungen ist das eine deutliche Vereinfachung.

Die Pfälzer haben alle Möglichkeiten effizienten Engineerings voll ausgeschöpft und das Simotion-Projekt mit Hilfe des Simotion-Projektgenerators Easy Project weitgehend automatisiert erstellt. Dieser Projektgenerator bindet verschiedene, in praktisch jeder Applikation benötigte Grundfunktionen schnell und komfortabel in ein Projekt ein. Er sorgt für einen einheitlichen Projektaufbau mit standardisierten Bausteinen – in diesem Fall vor allem für das Fehlermeldehandling mit Anbindung an das HMI-System, die Betriebsartenverwaltung nach OMAC und das Ansteuern der Motion-Control-Grundfunktionen aller zu koordinierenden Achsen über einen zentralen Achsfunktionsbaustein. Die benötigten Funktionen werden über Dialoge ausgewählt und konfiguriert. Der Projektgenerator bindet schließlich die notwendigen Bibliotheken und Programmmodule in das Projekt ein und ordnet die Programme den Ablaufebenen zu. Abhängig von der Parametrierung und der vorhandenen Hardware werden dabei auch die Verschaltungen zwischen den ausgewählten Modulen generiert. Ergebnis ist ein ladbares und lauffähiges Grundprojekt mit den grundlegenden Maschinenfunktionen – ohne eine Zeile dafür programmieren zu müssen.

Da in diesem Fall alle Komponenten aus einer Hand kamen, hat der Simotion-Projektgenerator auch das händische Programmieren von Status- und Fehlermeldungen für die Visualisierung unter Simatic WinCC flexible erspart. Langhammer hat diese in seine komfortable Bedienoberfläche auf einem Simatic Multi Panel MP377 Touch (zwölf Zoll) übernommen. Darauf können bis zu 150 Palettiervorschriften (Setzmuster) hinterlegt werden. Der Bediener verknüpft diese lediglich mit den aktuellen Produktabmessungen, und das System erzeugt automatisch das Programm dafür.

Die Durchgängigkeit des Gesamtsystems ermöglicht auch eine effiziente Fernwartung bis in die Antriebsebene hinein. So lassen sich Störungen beispielsweise über eine sichere VPN-Verbindung von Eisenberg aus diagnostizieren und im Idealfall gleich beheben. Das spart oft lange Wege, das heißt Zeit und Kosten, und hält Ausfallzeiten kurz.

Die Simotion Control Unit ist integriert in das modulare Antriebssystem Sinamics S120, das neben einem Ein- beziehungsweise Rückspeisemodul (Smart Line Module) für jede einzelne Achse in der Leistung maßgeschneiderte Motormodule (Leistungsteile) umfasst; hier sowohl in Einachs- (X-, Z-, G-Achse) als auch in Zweiachsausführung (Y- und C-Achse). Parametrieraufwand und damit Zeit spart der digitale Antriebsbus Drive-Cliq, über den alle Sinamics-Komponenten per Stecker miteinander verbunden werden. Die Simotion Control Unit erkennt angeschlossene Motoren über deren elektronisches Typenschild und übernimmt die Daten. Das erspart langwieriges und fehlerträchtiges Parametrieren von Hand, auch bei einem Austausch. bw

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