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Ein Werkstücktransportsystem mit SuperTrak von B&R ist kompakt, zuverlässig und emissionsarm. In vielen Produktionsanlagen lassen sich damit Durchsatz und Prozessflexibilität steigern. PIA Automation nutzt die Track-Technologie in einem innovativen Prozessmodul für die Montage von Medizinprodukten im und außerhalb vom Reinraum.

Das Prozessmodul meditec von PIA nutzt ein Werkstücktransportsystem mit SuperTrak und eignet sich damit für die flexible Montage komplexer Medizintechnikprodukte in hoher Stückzahl im und außerhalb vom Reinraum.

Auf den ersten Blick scheint das jüngste Prozessmodul von PIA keine große Sache zu sein: Eine Standardzelle mit einer Handlingseinheit und einem umlaufenden Werkstückträgersystem. Die Handlingseinheit entnimmt kleine Fläschchen aus dem Werkstückträger und setzt sie in einem Magazin ab.

Doch schon beim zweiten Blick wird klar: Hier gibt es deutlich mehr zu sehen. Die von PIA entwickelten Werkstückträger bieten Platz für zwei Fläschchen. Die Werkstückträger sind auf Shuttles montiert. Die Shuttles fahren jeweils zu einem bestimmten Zeitpunkt unabhängig voneinander und unterschiedlich schnell durch die Anlagen. Sie erreichen hohe Geschwindigkeiten, vollführen Richtungswechsel oder halten so, dass mal das eine und mal das andere Fläschchen direkt aus dem Werkstückträger entnommen wird.

SuperTrak arbeitet so präzise, dass das Handlingssystem das Werkstück direkt aus dem umlaufenden Träger entnehmen kann.

Mit dem Prozessmodul kann PIA die zentralen Vorteile des eingesetzten SuperTraks für den modularen Werkstückträger potenziellen Anwendern demonstrieren: Anders als bei konventionellen, verketteten Werkstücktransportsystemen, wie Rundschalttischen oder Bandtransfersystemen, kann bei SuperTrak für jedes Shuttle ein individuelles Verfahrprofil hinterlegt werden. Dies ist möglich, da jedes Shuttle mit hochwertigen Permanentmagneten ausgestattet ist, die den Läufer eines Linearmotors bilden, der separat angesteuert werden kann. Der Stator ist in den Segmenten integriert, die das modulare Schienensystem für die Shuttles bilden. Die Shuttles werden mit zwei V-Rädern aus POM-Kunststoff in eine V-Nut am oberen Ende des Segments des Systems gehängt und so sicher geführt. Zwei weitere Rollen laufen in einem Flachprofil aus Edelstahl, stützen die Shuttles seitlich ab und verhindern so ein Kippen.

Wenig Partikel – geringer Platzbedarf

Die vier Rollen pro Shuttle, die nur einer geringen Rollreibung unterliegen, sind die einzigen beweglichen Teile des SuperTrak-Systems. Die Werkstücke werden schonend im Werkstückträger transportiert, ohne gegeneinander oder am Transportsystem zu reiben. „Die Wartungsintervalle des Werkstückträgersystems sind entsprechend lang und die Partikelemissionen minimal“, sagt Lothar Mehren, Head of Medical Division bei PIA Automation in Amberg, dem Kompetenzzentrum für Medizintechnik der PIA Gruppe. „In der Regel kann daher auf eine Absaugung verzichtet werden. Das sind klare Pluspunkte von SuperTrak. Das System kann im kostenintensiven Reinraum eingesetzt werden und sorgt für eine höhere Prozesssicherheit.“

Überall sehr hohe Präzision: Auch die Kurvenbereiche des ovalen Umlaufsystems können von Maschinenbauern genutzt und so der Platzbedarf von Anlagen reduziert werden.

Wegen der hohen Kosten für einen Reinraum ist zusätzlich eine kompakte Bauweise gefragt. Auch da kann SuperTrak punkten, wie Manual Falk, Account Manager der Medical Division von PIA urteilt: „Durch das lineare Direktantriebssystem haben wir die Möglichkeit, mehrere Positionen in einer Station hochpräzise anzufahren. Daher lassen sich in ein und derselben Station mehrere Umsetz-, Prüf- oder Montageschritte integrieren und damit Prozesse flexibler aufbauen. Zudem können wir auch die Bereiche in den Kurven des ovalen Umlaufsystems nutzen, da die Positionsgenauigkeit an allen Stellen des Systems sehr hoch ist. Der vorhandene Platz wird besser ausgenutzt und die Prozessmodule können an beliebiger Stelle hinzufügt oder wegelassen werden. Dies alles bewirkt, dass wir die Anlage insgesamt deutlich kompakter bauen können.“

Die Shuttles werden einzeln angesteuert und sind mit einer Kollisionsvermeidung ausgestattet. Eine automatische Aufreihung der Shuttles vor einer Prozessstation muss daher nicht eigens programmiert werden.

Kurze Wechselzeiten, mehr Prozessflexibilität

Mit der Integration mehrerer Prozessschritte in eine Station lässt sich nicht nur der Platzbedarf reduzieren, sondern auch die Produktivität einer Anlage steigern, sagt Falk: „Die Wechselzeiten für Werkstücke sind deutlich kürzer als bei anderen Transportsystemen, da das Shuttle nur kurze Wege in der Station zurücklegen muss. Die Distanz zwischen den Stationen kann mit einer hohen Geschwindigkeit bei gleichzeitig hohen Beschleunigungs- und Abbremswerten überbrückt werden. Das macht das System so schnell.“ Alternativ oder zusätzlich lassen sich zur Verkürzung der Wechselzeiten mehrere Produkte des gleichen Typs auf dem Werkstückträger unterbringen, die dann – je nach Taktzeit beziehungsweise Prozesshauptzeit – hintereinander in einer Station oder aufgeteilt in zwei gleichen Stationen parallel bewegt werden.

Bietet ein Werkstückträger ausreichend Platz für mehrere Produkte, lässt sich eine Anlage auch für die Bearbeitung von zwei unterschiedlichen Produkten oder Produktvarianten ohne Umbauten auslegen. Die in der Medizintechnik erforderliche Qualifizierung muss so nur einmal durchgeführt werden.

Da die Bewegung der Shuttles bei SuperTrak frei programmiert werden kann, lassen sich Werkstückträger für den Transport unterschiedlicher Produkte nutzen und so eine Variantenfertigung oder kürzere Wechselzeiten realisieren.

Robust und zuverlässig

Da PIA das Prozessmodul vorrangig für Prozessfähigkeitsnachweise und hohe Produktivität konzipiert hat, legten die Verantwortlichen besonderes Augenmerk auf die Robustheit und Zuverlässigkeit des Track-Systems. „SuperTrak ist in allen Aspekten ausgereift und erprobt“, erläutert Mehren. Falk nennt einen weiteren entscheidenden Vorteil von SuperTrak gegenüber anderen Systemen: „Das SuperTrak-System läuft als abgeschlossenes Subsystem. Uns steht es daher frei, ob und mit welcher übergeordneten Anlagensteuerung wir arbeiten wollen.“

B&R liefert zudem eine einfach zu bedienende Software für die Inbetriebnahme und Konfiguration mit. Damit wird die Manipulation des Quellcodes, welche andere Systeme erfordern, obsolet. Darüber hinaus stellt die Software Informationen zu jedem Shuttle bereit. Diese Informationen können zum Beispiel über OPC UA abgerufen werden und sind problemlos für Funktionen wie Zustandsüberwachung oder vorausschauende Wartung nutzbar.

Hohe Akzeptanz bei Mitarbeitern und Kunden

Nicht zuletzt die einfache Integration des SuperTraks in bestehende und neue Softwarearchitekturen hat zu einer hohen Akzeptanz innerhalb des Unternehmens geführt, berichtet Mehren: „SuperTrak und die Unterstützung durch B&R ist selbst von den kritischsten Mitarbeitern im Haus sehr positiv bewertet worden.“

Ähnlich positiv ist von Anfang an auch das Feedback vieler Hersteller von Medizintechnik ausgefallen. „Es hat sich bereits bei der ersten öffentlichen Vorstellung der Zelle auf der Pharmapack 2020 abgezeichnet, dass wir damit den Nerv unserer Kunden getroffen haben. Schon die fließenden Bewegungen der Shuttles und der geringe Geräuschpegel haben viele begeistert“, berichtet Mehren. Dabei ist es jedoch nicht geblieben. Die ersten Bestellungen für Anlagen mit SuperTrak als Werkstücktransportsystem gingen bereits kurz nach der Messe ein. Die Verantwortlichen haben sich wegen der anhaltend guten Resonanz entschlossen, das Prozessmodul bis zur nächsten Pharmapack weiter auszubauen. Als erstes sollen ein Roboter und eine Beschriftungseinheit dazukommen.

„SuperTrak ergänzt unser bestehendes Spektrum an Antriebssystemen optimal und hat unsere Erwartungen zu unserer vollsten Zufriedenheit erfüllt“, fasst Falk zusammen. „Andere Bereiche der PIA-Gruppe sind sehr an der neuen Track-Technologie interessiert. Es würde mich daher nicht überraschen, wenn wir auch dort bald den ersten Einsatz des innovativen Werkstückträgersystems sehen würden.“

Lothar Mehren

Head of Medical Division, PIA Automation

„Die Wartungsintervalle des Werkstückträgersystems mit SuperTrak sind lang und die Partikelemissionen minimal. In der Regel kann daher auf eine Absaugung verzichtet werden. Das sind klare Pluspunkte von SuperTrak. Das System kann im kostenintensiven Reinraum eingesetzt werden und sorgt für eine höhere Prozesssicherheit.“

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