Komplexes Engineering für Verpackungsmaschinen

Intelligent gesteuert, flink verpackt

Mit einem neuen Systembaukasten läutet SEW-Eurodrive einen Generationswechsel bei seiner Technik ein. Dass dieser nicht nur die Automatisierung kompletter Anlagen ermöglicht, sondern auch den EngineeringProzess für Maschinenbauer erleichtert, zeigt das folgende Anwendungsbeispiel aus der Verpackungsbranche.


Bild: SEW-Eurodrive GmbH & Co KG

Auf Basis des kürzlich vorgestellten Automatisierungsbaukastens Movi-C realisiert SEW-Eurodrive komplette Lösungen für die Maschinenautomatisierung. Der Baukasten umfasst das gesamte erforderliche Produktspektrum. Hardware-seitig gehören Getriebemotoren, Frequenzumrichter, Servoregler und die Steuerungstechnik dazu. Die Software umfasst Module, die für die Integration der Antriebe in die Maschine sorgen, die Bedienoberfläche, Visualisierung und Kommunikation über offene Feldbussysteme. Sie ermöglichen die Anbindung weiterer Komponenten. Movi-C ist auf intuitives Engineering, eine schnelle Inbetriebnahme und unkomplizierte Bedienung ausgelegt.

Verpackungsspezialist für Gesamtlösungen

Die Firma 3SL PacTec ist spezialisiert auf die Entwicklung und Herstellung von Kartonier- und End-of-Line-Verpackungstechnik. Das Produktspektrum des Allgäuer Unternehmens umfasst den gesamten Sekundärverpackungsbereich - bis hin zu robotikbasierenden Endverpackungsmaschinen. Als Lieferant von Gesamtlösungen, integriert das Unternehmen Primär-, Sekundär- und Endverpackungstechnik zu kompletten Linien für den weltweiten Nahrungsmittel- und Gebrauchsgütermarkt. SEW-Eurodrive ist als Partner für die komplette Antriebsautomatisierung zuständig.

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Vollautomatischer Topload-Kartonierer

Eine integrierte Verpackungslösung von 3SL PacTec für Produkte aus den Bereichen Food und Non-Food ist der vollautomatische, servogesteuerte Topload-Kartonierer FMC250. Er verpackt bis zu 250 Produkte pro Minute in Faltschachteln, Umverpackungen oder Displaykartons, z.B. Schokoladensticks, oder Lebkuchen. SEW-Eurodrive stattete die gesamte Maschine mit Komponenten aus dem Automatisierungsbaukasten Movi-C aus. Je nach Antriebsaufgabe - ob hochdynamische Servoachse oder Fördertechnikachse - wurden unterschiedliche Motortypen verbaut: Synchronmotoren mit Drehgeber, geberlose Asynchronmotoren und mechatronische Antriebseinheiten vom Typ Movigear. Sie alle werden durch das kompakte, Mehrachssystem Movidrive modular angesteuert, das auch Bestandteil des Automatisierungsbaukastens ist. Insgesamt zehn Doppelachsmodule sind - platzsparend und leicht zugänglich - in der Verpackungsmaschine untergebracht. Die gesamte Maschine benötigt also keinen separaten Schaltschrank und lässt sich gut im Container transportieren.

Komplette Automatisierung

In Zusammenarbeit mit dem Maschinenbauer hat SEW-Eurodrive mit der Steuerung Movi-C Controller Power die komplette Automatisierung der Verpackungsmaschine durchgeführt. Dazu gehört das Abfragen und verarbeiten der I/O-Schnittstellen, die Steuerung und Überwachung aller Synchron- und Asynchronachsen sowie die Ablaufsteuerung und Visualisierung der Gesamtmaschine, basierend auf PackML nach dem OMAG Standard Norm S88. Ein Maschinenmodul läuft dabei mit einer elektronischen Kurvenscheibe, bei der vier Achsen miteinander gekoppelt und zusätzlich an einer Achse noch zwei Leimnocken angebaut sind. In zwei Maschinenmodulen wird die Steuerung von je einem Dreiachs- bzw. Zweiachsroboter realisiert. Zwei weitere Maschinenmodule werden für die Steuerung zweier Fächerketten verwendet. Hierbei wird eine Taktung von bis zu 250 Takten je Minute erreicht. Die integrierte Sicherheitstechnik von Movi-C kann mittels STO/SLS sämtliche Notaus-Einrichtungen wie Schutztüren und Sicherheitsklappen in der gesamten Anlage überwachen.

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Automatisierte Abläufe

Für die Produktion wird die Maschine mit vorgestanzten, flachen Kartonzuschnitten aus dem Zuschnittmagazin beladen. Diese Zuschnitte werden in der Maschine zu geleimten Displaykartons geformt. Von der vorgelagerten Primärverpackung gelangen die verpackten Einzelprodukte über ein Förderband zur Sekundärverpackung. Im Maschinenmodul Aufrichter wird mittels Abzieher ein Kartonzuschnitt aus dem Magazin mit Vakuumsaugern abgezogen und auf das Shuttle gelegt. Es transportiert den Karton unter den Leimpistolen hindurch über das Ausformwerkzeug, wo es von einer X/Z-Kinematik übernommen wird. Diese Einheit drückt den flachen Zuschnitt zuerst durch das Formwerkzeug und übergibt den zu einem Displaykarton geformten Zuschnitt an das nächste Modul, das CMS (Carton Management System). Der Ablauf dieses Maschinenteils (Equipmentmodul) erfolgt über eine elektronische Kurvenscheibe für synchronisierte Achsbewegungen aus dem Softwarebaukasten Movikit MultiMotion Camming. Ein richtungsabhängiges Nockenschaltwerk steuert die Leimpistolen an. Im Maschinenmodul CMS transportieren zwei Riemen, die mit Vakuumkassetten bestückt sind, abwechselnd einen Karton vom Übergabeplatz am Aufrichter zur Beladeposition und weiter zur Entnahmeposition.

Einfache Inbetriebnahme

In der Verpackungsmaschine FMC250 übernimmt eine schnelltaktende Fächerkette pro Sekunde vier Einzelprodukte aus einem endlosen Produktstrom. SEW-Eurodrive bietet für Maschinenmodule vorgefertigte Softwarelösungen an. Daher braucht sich der Anwender nicht selbst Gedanken machen, wie er die Fächerkette programmiert. Der Programmierer muss lediglich die Parameter für die Länge der Fächerkette und die Anzahl der Produkte eingeben - alles weitere erledigt das Maschinenmodul zur Ansteuerung der geforderten Antriebsbewegungen.

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Deltaroboter für die Endverpackung

In zwei weiteren Arbeitsschritten kommen zwei Deltakinematiken zum Einsatz. Die erste Kinematik übernimmt nach dem Toploader-Prinzip je sechs gruppierte Produkte aus der Fächerkette und setzt die Produkte in den Displaykarton. Nach vier Zyklen ist ein Karton gefüllt und wird zur Entnahmekinematik weitertransportiert. Die zweite Kinematik verschließt über eine spezielle und synchronisierte Bahnkurve den Karton und setzt ihn um 90° gedreht auf das Ausschleuseband um. Die Koordinatentransformationen, die Software und das Teachen hat SEW-Eurodrive übernommen.

Visualisierung vereinfacht Bedienung

Das von SEW-Eurodrive bereitgestellte Automation Framework ist eine geeignete Plattform, mit der Programmierer die Maschinen-Software klar und einfach strukturieren können. Auf Basis von PackML programmiert, erfüllt es den internationalen Standard zur Steuerung von Verpackungsmaschinen und ist damit weltweit einsetzbar. Die Vorteile dieser Lösung sind eine durchgehend standardisierte Diagnose, Alarm-Handling und Rezepturverwaltung. Große Hersteller aus dem Lebensmittelbereich können auf diese Weise alle Maschinen in einer Produktionshalle in gleicher Weise bedienen. Die PackML-Struktur ist prinzipiell für jede beliebige Maschine anwendbar.

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Nutzen für Endkunden und OEM

Mit dem neuen Automatisierungsbaukasten von SEW-Eurodrive lassen sich alle Antriebe ansteuern. Auch Sicherheitssteuerungen und Visualisierungen können OEMs von SEW beziehen und so von den Vorteilen der Lieferung aus einer Hand profitieren. Weil vorgefertigte Softwarebausteine zur Verfügung stehen, lässt sich Zeit im Engineering einsparen. Auch die Endkunden ziehen Nutzen aus dem Movi-C-Baukasten: durch ein einheitliches Bedienkonzept, das internationalen Ansprüchen gerecht wird.

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