Yaskawa: Steuerungs- und Servotechnik für eine Pharma-Abfüllanlage von IMA Life

Seit fast 60 Jahren entwickelt und produziert der italienische Hersteller IMA S.p.A. Maschinen für die Verarbeitung und Verpackung von Pharmazeutika, Kosmetika, Lebensmitteln, Tee und Kaffee. Jetzt hat das Unternehmen das Standardmodul seiner Mehrformat-Rotationsfüllmaschinen der Serie VEGA für sterile Ampullen und Flakons durch den Einsatz eines Hybrid-Antriebssystems von einem mechanischen auf ein vollelektronisches System umgestellt: Für die grundlegenden Funktionen der Maschine, Beförderung der Flaschen und Verwaltung des Reinigungswagens besteht das mechatronische Teilsystem der Achsensteuerung aus der Maschinensteuerung MP3300iec mit Motoren und Antrieben Sigma 7 von Yaskawa.

Herausforderung
Das Projekt beinhaltete eine große Herausforderung: ein nicht digitales, nicht in Echtzeit arbeitendes Teilsystem sollte in ein digitales Echtzeit-Steuerungssystem eingegliedert werden. Die Umrüstung der Baureihe VEGA erforderte den Einsatz von zwei Spezialmotoren zum Anheben des Karussells, die weder von Yaskawa hergestellt noch mit einer digitalen Schnittstelle von Yaskawa ausgestattet waren und daher nicht direkt von der gewählten Steuerung verwaltet werden konnten.

Als weitere Herausforderung ist das externe 2-Motoren-Antriebssystem mit einem inkrementellen Encoder ausgestattet, sodass es sich um eine mechanische Konfiguration mit vertikalem Portal handelte. Dabei mussten die Einstellung beim Anfahren der Maschine, die Verwaltung und Korrektur möglicher mechanischer Abweichungen beim normalen Zyklus und im Falle eines Nothalts geregelt werden.

Lösung
Von den unterschiedlichen Lösungen entschied sich IMA für die Steuerung des externen Systems über ein spezielles Streaming von Bewegungsdaten, erzeugt von einer virtuellen Achse in der Yaskawa-Steuerung. Die Lösung erwies sich nicht nur als robust und zuverlässig, sondern ermöglichte auch eine Einsparung an Bauteilen und Verkabelungen.

Bei den Tests zur Untersuchung der Toleranz der Streaming-Lösung wurde versucht, die SPS der Yaskawa-Steuerung mit einem Dutzend zusätzlicher virtueller Achsen in elektronischen Nocken, einigen FOR_TO-Zyklen und mehreren Unterroutinen zu überlasten. Das Ergebnis war ausgezeichnet: Die SPS überschritt nicht 60 Prozent ihrer Rechenkapazität, was bestätigte, dass sich das Echtzeitmanagement und das Multitasking der SPS genau wie erwartet verhielten.

„Das Motion-Control-System von Yaskawa erwies sich nicht nur als leistungsstark in Bezug auf Hard- und Software, sondern wurde auch so ausgelegt, dass es dank des überwiegenden Einsatzes von Standardteilen die Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit des Endprodukts gewährleistet‟, fasst Maurizio Lodato von IMA zusammen. „Darüber hinaus ist die Lösung aufgrund ihrer hohen Leistung, die eine geringere Energiebelastung ermöglicht, umweltfreundlich‟.