Transportsystem

Flexible Kosmetikverpackung durch Automatisierung

Lineares Transportsystem. Maschinenbauer Unista entwickelte eine Lösung auf Basis des eXtended Transport System sowie der Automatisierungskomponenten und -software von Beckhoff, um die Wünsche des Kosmetikanbieters Shiseido mit einer kurzen Time-to-Market umzusetzen.

Kompakte Verpackungsanlage mit XTS und zwei 6-Achs-Robotern an der Peripherie. © Beckhoff

Die Endkunden in der Kosmetikindustrie verlangen von den Maschinenherstellern heute die Entwicklung maximal anpassungsfähiger Systeme, da der Markt eine immer schnellere Veränderung der Präsentation und Verpackung der Waren erfordert.

Shiseido ist ein japanisches Luxus- und Kosmetikunternehmen mit internationaler Präsenz. Gegründet 1872 in Tokio, ist es eines der ältesten Kosmetikunternehmen der Welt. Die europäische Zentrale sowie zwei Produktionswerke haben ihren Sitz seit dreißig Jahren in Frankreich. Maschinenbauer Unista, in der Region um Nantes ansässig, erhielt von Shiseido den Auftrag für die Entwicklung und den Bau zweier Verpackungsmaschinen. Ziel dabei war ein Höchstmaß an Flexibilität. Denn für das vielfältige Angebot an Kosmetik im Luxussegment verwendet Shiseido Behälter und Verpackungen in den verschiedenen Formen und Größen.

Unista stellt seit zehn Jahren Verpackungslinien her und ist auf die Entwicklung und den Bau von robotergestützten Fertigungsanlagen spezialisiert. Der neuentwickelte Maschinentyp ermöglicht nicht nur eine große Variationsbreite der Behälter, sondern je nach Bedarf auch unterschiedliche Losgrößen – und das bei minimalen Umrüstzeiten.

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Für Unista galt es, die zentrale Forderung nach Flexibilität ohne Nachteile für das Engineering, die Kinematiksteuerung oder den Produktionsprozess zu erfüllen. Anthony Forget, Geschäftsführer bei Unista Frankreich, erklärt: „Um der breitgefächerten Produktpalette von Shiseido gerecht zu werden, benötigten wir eine extrem flexible Maschine.“ David Ranchy, Vertriebsingenieur aus der Beckhoff-Niederlassung Nantes, dazu: „Die Anforderungen von Unista entsprachen sehr genau den Eigenschaften unseres Transportsystems XTS, das nun als zentrales Element der Maschine fungiert und die Flexibilität der Produktion deutlich steigert.“

Unista setzt ein XTS-System von insgesamt vier Metern Streckenlänge ein und erreicht damit ein kompaktes Maschinendesign, das die vorhandene Stellfläche optimal nutzt. Ergänzt wird die Transportlösung durch zwei Sechs-Achs-Roboter für das Produkthandling. Der erste Roboter übernimmt die Be- und Entladevorgänge. Er übergibt die gefüllten Kosmetikbehälter an das XTS-System, das sie mit insgesamt elf Movern zu den jeweiligen Bearbeitungsstationen transportiert. Der zweite Roboter legt Verschlussdeckel auf die Behälter auf und dreht diese leicht ein. In der nachfolgenden Handlingeinrichtung werden die Deckel mit einem definierten Drehmoment und Drehwinkel vollständig verschraubt. Bei der abschließenden Qualitätskontrolle werden die Behälter in Gut- und Schlechtteile sortiert. Wichtige Anforderung für die Implementierung war es, die hochwertigen Kosmetikbehälter vor Beschädigungen zu schützen, damit die makellose Verpackung dem hohen Anspruch der Marke Shiseido gerecht wird.

Ein Schlüsselvorteil von XTS dafür ist der individuelle Produkttransport, der keiner starren Taktung zwischen den Bearbeitungsstationen unterliegt. Durch diese individuelle und präzise Positionierung der Mover konnte eine optimale Balance zwischen schonendem Produkthandling und maximalem Produktionsausstoß erreicht werden.

Die softwarebasierten Steuerungsfunktionen ermöglichen zudem die einfache Anpassung an wechselnde Formate wie verschiedene Behälterdurchmesser. Dafür bedarf es lediglich einer Änderung der Softwareparameter statt einer komplexen, zeit- und kostenaufwändigen Neukonfiguration der Maschine.

Unista setzt neben XTS auch Servoverstärker und Servomotoren von Beckhoff ein, und zwar für die Handlingeinheit zum Verschrauben der Deckel. Hinzu kommen zahlreiche weitere Komponenten aus dem Portfolio von Beckhoff, zum Beispiel Ethercat-Klemmen für die Kommunikation der Steuerungskomponenten sowie Twinsafe-Produkte für die Realisierung der Maschinensicherheit. Die Vorteile liegen auf der Hand: Alle Komponenten aus einer einheitlichen Hard- und Softwareplattform bedeutet ein einziger Ansprechpartner und eine einfachere, schnellere Integration.

Gesteuert wird die gesamte Maschine von einem platzsparend im Schaltschrank installierten Embedded-PC CX5140 in Kombination mit der Automatisierungssoftware Twincat 3. Besonders kompakt ist die Antriebstechnik der Handlingeinheit gelöst: Servoverstärker EL7211 im Klemmenformat steuern die dynamischen Servomotoren AM8100, die mit One Cable Technology (OCT) angeschlossen sind. Dies ermöglicht um bis zu 50 Prozent reduzierte Verkabelungskosten sowie ein besonders aufgeräumtes Erscheinungsbild der Maschine. Ein Control Panel CP3918 dient als HMI für die Unista-eigene Visualisierung.

Das einfache Engineering und die unkomplizierte Inbetriebnahme mit XTS und PC-based Control haben es den Experten von Unista nach eigener Aussage ermöglicht, eine betriebsbereite Maschine in weniger als zehn Wochen bereitzustellen. Mit dieser kurzen Time-to-Market und ihrer hohen Flexibilität im Betrieb ist die XTS-Applikation für Shiseido ein Musterbeispiel für Maschinenbau im Sinne von Industrie 4.0 und ein Vorreiter im Bereich Kosmetikverpackung.

F. Würthner/as

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