Die Kraus Maschinenbau GmbH hat sich spezialisiert auf Lösungen für das Spenden, Zählen, Vereinzeln, Zuführen und Positionieren von Papier und flachen Produkten bis 30mm Dicke (siehe Kastentext 1). Die neueste Lösung im Programm des Spaichingener Unternehmens ist der High Speed Pouch Cutter BS 320 zum Ablängen von Trockenmittelbeuteln und anderen Beutelketten (Bild 1).
Eins, zwei, drei im Sauseschnitt …
Mit über 400 Takten pro Minute, also 150ms pro Schnitt, dürfte die Maschine in Sachen Tempo momentan am Markt konkurrenzlos sein. Neben seiner hohen Geschwindigkeit überzeugt der BS 320 durch seine Zuverlässigkeit und seine maximale Schneidegenauigkeit zwischen den einzelnen Produkten. Ihr ideales Einsatzgebiet findet die Maschine, wenn beim Verpacken empfindlicher Produkte mit hoher Geschwindigkeit noch ein Trockenmittel von einer Beutelkette abgetrennt und zugeführt werden muss. Ein Produktspeicher, der auf einem ausgeklügelten Flaschenzugprinzip basiert, ermöglicht zusammen mit einer Schweißeinheit den Non-Stop-Betrieb. Dank dieser können während des Laufes Ende und Anfang der Beutelkette miteinander verschweißt werden. Ein weiterer Clou ist ein rotierendes Messer, das die einzelnen Trockenmittelbeutel von der Kette abtrennt. Bisher übliche Lösungen setzen auf scherende Verfahren, erreichen damit derzeit aber nur um die 200 Takte pro Minute. Haupteinsatzgebiet des Pouch Cutters ist momentan die US-amerikanische Pharmaindustrie sowie der Food-Bereich, also die Hochgeschwindigkeitsverarbeitung kritischer Premium-Produkte. Neben Geschwindigkeit wird deshalb vor allem Wert auf höchste Zuverlässigkeit der Maschine gelegt. Beides stellt natürlich auch hohe Anforderungen an die eingesetzte Steuerungstechnik. Joachim Kraus (Bild 2), Geschäftsführer der Kraus Maschinenbau GmbH, setzt im Bereich Steuerungs- und Regelungstechnik auf Lösungen aus dem Hause Omron und begründet seine Wahl: \“Wir haben in den letzten Jahren sehr gute Erfahrungen mit den Produkten gemacht. Die kompakte Bauform der einzelnen Produkte überzeugt uns ebenso wie der gute Support. Deshalb sind die Automatisierungsexperten aus Langenfeld im Bereich Steuerungs- und Regelungstechnik unsere erste Wahl.\“
Kurze Regelzeiten sorgen für Genauigkeit
Weil der Pouch Cutter ein Produkt mit viel Potenzial ist, setzten die Experten für Verpackungsmaschinen auf den zukunftssicheren Maschinencontroller NJ (Bild 3), der Teil der leistungsstarken und robusten Sysmac-Automatisierungsplattform ist. Daneben sind weitere Komponenten des gleichen Herstellers im Pouch Cutter verbaut: Drei Servoantriebe (Bild 4) helfen beim Zuführen der Beutelkette, treiben das rotierende Schneidmesser an und sorgen für die synchrone Übergabe der geschnittenen Trockenmittelbeutel an den Folgeprozess. Vom Maschinencontroller als fehlerhaft erkannte Trockenmittelbeutel werden im laufenden Prozess mittels eines pneumatischen Zylinders ausgeschleust. Das 7\“-Widescreen Touchpanel aus der NB-Serie, ein Frequenzumrichter mit Ethercat Schnittstelle, am Maschinencontroller verbaute digitale E/As (Bild 5) sowie alle Sicherheitstürschalter samt zugehörigem Sicherheitsmodul stammen ebenfalls von Omron. Wie bereits beschrieben, trennt ein rotierendes Messer die Trockenmittelbeutel in der exakten Länge von der Beutelkette. Diese kontinuierlich arbeitende Lösung bringt im Vergleich zu scherenden und damit taktenden Verfahren die hohe Geschwindigkeit, stellt aber die eingesetzte Automatisierungstechnik zugleich vor einige Herausforderungen. Da die einzelnen Trockenmittelbeutel nur in der Theorie exakt gleich lang sind, muss im laufenden Betrieb die Schnittmarke immer wieder neu ermittelt werden. Dazu wurde ein komplexer Korrektur-
algorithmus entwickelt, der zusammen mit Informationen der entsprechenden Sensoren die Position der Schneidmarken innerhalb von 16µs zuverlässig erkennt und somit einen präzisen Schnitt erlaubt.
Automatisierungsplattform verkürzt Entwicklungszeiten
Prozessgeschwindigkeit ist eine wichtige Forderung. Eine weitere Forderung ist die nach immer kürzeren Entwicklungszyklen neuer Maschinen. Auch hierzu kann die eingesetzte Automatisierungslösung einen entscheidenden Beitrag leisten. Die Sysmac-Plattform besteht aus verschiedenen Komponenten, die sehr gut aufeinander abgestimmt sind. Das macht sich eben nicht nur im Prozess bezahlt, sondern erleichtert auch die Software-Entwicklung samt Weiterentwicklung. Die Entwicklungsumgebung Sysmac Studio basiert auf IEC61131-3. Sie ist zentraler Teil der Automationsplattform, das heißt, mit ihr lassen sich alle Komponenten programmieren bzw. parametrieren. Im Gegensatz zu Lösungen verschiedener Mitbewerber am Markt muss der Software-Entwickler hier also nicht mehr zwischen unterschiedlichen Programmierumgebungen wechseln. Einen weiteren Vorteil für die Software-Entwicklung bringt die nahtlose Integration von SPS und Motion-Control in einer Task des NJ-Maschinencontrollers. Dadurch entfallen Software-Schnittstellen, was die Struktur der Software vereinfacht und somit die Transparenz erhöht. Zudem verkürzen sich die Zeiten für für Software-Entwicklung. Wer schon einmal Software entwickelt hat, weiß auch, wie viel Zeit man mit Fehlersuche verbringen kann. Auch hier unterstützt die Entwicklungsumgebung mit einem guten Trouble-Shooter bei der Fehlersuche. Eine Daten-Trace-Funktion ist zudem hilfreich bei der Inbetriebnahme. Mit ihr lassen sich verschiedene Signalabfolgen sehr gut abbilden. Somit ist einfach nachzuvollziehen, ob die einzelnen Softwareschritte in der geplanten Reihenfolge ablaufen.
