Bis zu 60.000 Flaschenetiketten pro Stunde und trotz dieser Geschwindigkeit hohe Präzision und geringe Fehlerrate: Mit diesen Eigenschaften richtet sich das Unternehmen Elmo als Ausrüster für Maschinen zur Etikettierung und Versiegelung von Flaschen an den Markt. Die konstruktive Auslegung solcher Maschinen ist anspruchsvoll, da die integrierten Antriebe des schnell rotierenden Rundläufers genau gesteuert werden müssen. Voraussetzungen für einen reibungslosen Betrieb sind daher eine effiziente Energieübertragung und die Ethercat-Kommunikation über Schleifringe. Mit intelligenten Lösungen und modernen Werkzeugen lassen sich diese Herausforderungen schnell und effizient meistern.
Hocheffiziente Bewegungsregler
Eine Maschine zur Etikettierung und Versiegelung von Flaschen kann nur dann schnell und reibungslos laufen, wenn die komplexen und dynamischen Bewegungen genau berechnet und gesteuert werden. Diese Aufgabe übernehmen hocheffiziente Bewegungsregler von Elmo, mit denen sich aufgrund der integrierten Mechanismen, Dutzende von Motoren und Antrieben steuern lassen – selbst dann, wenn die Maschine Schwingungen, feuchten Umgebungsbedingungen und extremen Temperaturen ausgesetzt ist. In der Vergangenheit erforderten Programmierung und Inbetriebnahme oft einen mehrwöchigen Einsatz erfahrenen Fachpersonals. Durch die Steuerungstechnik von Elmo wird die Implementierung solcher Maschinen jetzt deutlich erleichtert und die Konstruktion gestaltet sich wesentlich einfacher. In der Praxis verkürzt sich der Zeitaufwand auf weniger als drei Tage.
Intelligente Anwendungs-Software
Durch den Einsatz von intelligenter Software werden die gesamten Bewegungsabläufe der Maschine vereinfacht. Die Tools lassen sich in zwei Gruppen unterteilen: Mit den Konfigurations-Werkzeugen des EAS II (Elmo Application Studio II) stehen Funktionen, wie die Konfiguration der Servoregler, die ECAM-Konfiguration, das Fehlermapping oder die Netzwerkkonfiguration zur Verfügung. Zur Gruppe EMBL (Elmos Motion Blocks Libraries) zählen verschiedene Bibliotheken und Bedienoberflächen, die die konkrete Programmierarbeit vereinfachen. Die Werkzeuge beider Gruppen ergänzen sich, sodass die Maschine innerhalb kurzer Zeit implementiert werden kann. Dadurch verkürzt sich die die Produkteinführungszeit und es lassen sich deutliche Kosteneinsparungen bei der Entwicklung der Maschine erzielen.
Integrierte Regler und Multiachssteuerung
Durch die Integration eines kompakten, leistungsstarken und robusten Servoreglers der Reihe Gold Whistle in die Motoren der Maschine, fällt die Konstruktion des Rundläufers bedeutend einfacher aus. Der Servoantrieb braucht nur wenig Platz und zeichnet sich durch geringes Gewicht aus. Für die Verdrahtung sind nur der DC-Bus und ein Ethercat-Kabel erforderlich, wodurch sich auch die Größe des Schaltschrankes verringert. Ebenfalls werden etwaige elektromagnetische Störungen vermieden. Die kompakten und intelligenten Servoregler sind für hohe Bandbreiten und kurze Reaktionszeiten ausgelegt. Sie erzielen selbst bei nicht-linearen, hochauflösenden Systemmechaniken eine gute Leistung. Das ermöglicht einen überaus schnellen, stabilen und fehlerfreien Maschinenbetrieb bei gleichzeitig hohem Durchsatz. Die Multiachssteuerung Maestro steuert und überwacht die 60 Servoantriebe und damit die gesamte Etikettierung und Versiegelung der Flaschen.
Kompakte Motor/Regler-Kombination
Die Zuführung und Vereinzelung auf die 60 Drehteller des Rundläufers erfolgt in der Anlage automatisch. An jedem Teller des Rundläufers ist eine leistungsfähige, platzsparende Motor/Regler-Kombination vom Typ Duet angebracht. Ihnen kommt aufgrund der kompakten Bauweise des Rundläufers eine entscheidende Bedeutung zu. Der direkte Einsatz der Duets am Rundläufer und die Kommunikation über Ethercat stellen eine hochpräzise Maschinenbewegung während der parallel stattfindenden Bilderfassung per Kamera sicher. Der kompakte Motor mit integriertem Regler wurde eigens für einen Einsatz in beengten Platzverhältnissen entwickelt. Aufgrund eines hoch auflösenden Absolutwertgeber erweisen sich die Servoantriebe als sehr effizient.
Lösungen in Minuten
In der Maschine sind vier High-Speed-Kameras fest installiert. Sobald eine Flasche eine Kameraeinheit passiert, wird ein Bild gemacht und an den Host-Computer übertragen. Dieser wiederum verarbeitet die Bilddaten weiter und errechnet so unter Verwendung eines Bildverarbeitungsalgorithmus, wo genau das Etikett aufzubringen ist. Die für die Etikettierung notwendige Flaschendrehung wird vom Multiachs-Controller gesteuert. Er legt fest, wo das Etikett platziert werden soll und gleicht die Information mit den Daten des ECAM-Werkzeugs ab. Erst danach erfolgt die eigentliche Etikettierung. Durch die Verbindung von ECAM und Maestro wird der einwandfreie Betrieb sichergestellt und bietet dabei einige Vorteile: Alle Slaves entsprechen den im DS402-Standard definierten Vorgaben. Maestro und EAS II ermöglichen hohe Interpolationslevel und damit fließende, präzise Bewegungen mit einer geringen Anzahl von ECAM-Punkten. Dies gewährleistet eine schnelle, dynamische Berechnung, Übermittlung und Weiterverarbeitung aller Daten – selbst bei komplexen Strukturen, eine virtuelle Achssynchronisierung und weitere Eigenschaften, die die Implementierung vereinfachen und beschleunigen. Wird EAS II in Verbindung mit EMBL eingesetzt, können die ECAM-Bewegungen sehr einfach und schnell berechnet und geprüft werden. Bei einer modernen Interpolation werden mehrere Slaves einfach als Zusatzfunktion zum Master hinzugefügt. Anschließend erfolgt nur noch die Interpolation zwischen den unterschiedlichen Positionen. Weil die Funktionsbausteine eine gute Ergänzung zur Konfigurations-Software darstellen, hat Elmo mittlerweile eine Reihe davon entwickelt: Dazu gehören Referenzfahrten (gemäß DS402 und anderen Standards), Ausgangsvergleich (PEGS), Emulation, ECAM, PVT, Spline Profiling oder Joystick. In Zukunft will der Anbieter weitere EMBLs entwickeln und implementieren.
