Cynapse ist eine bauraumintegrierte Lösung zur digitalen Anbindung von Getrieben von Wittenstein Alpha. Über das elektronische Typenschild lässt sich damit die Komponente als weltweit eindeutiges Unikat identifizieren. Das direkt integrierbare Modul enthält einen Temperatur- sowie einen 3-Achs-Beschleunigungssensor, eine Recheneinheit zur Datenvorverarbeitung, einen Speicherbaustein für etwa 20.000 Betriebsstunden sowie eine IO-Link-Schnittstelle. Darüber können die Getriebe über einen entsprechenden IO-Link-Master sowohl über Feldbus-Schnittstellen mit Maschinensteuerungen kommunizieren als auch ihre Daten über OPC UA direkt in die Unternehmens-IT, in Cloud-Applikationen oder in ihren Digital Twin übertragen. Darauf aufbauend ermöglicht der Smart Service Cynapse Monitor die einfache Visualisierung und Auswertung von Betriebsdaten – einschließlich dem automatischen Teach-In von Grenzwerten und der Ausgabe von Alarmen bei deren Überschreitung. Die Daten liefern Einblicke in das Betriebsverhalten der Antriebsachsen, um kritische Betriebszustände frühzeitig zu erkennen.
Durchdachte Digitalisierung
Aus Sicht von Schreyer Sondermaschinen bietet die Digitalisierung von Verpackungsmaschine erhebliche Mehrwertpotenziale in den Bereichen virtuelle Vorab-Inbetriebnahme, Kunden- und Anwenderschulung sowie Condition Monitoring und Predictive Maintenance. Deshalb integriert das Unternehmen zur laufenden Überwachung von Folienschneidmessern smarte Getriebe von Wittenstein Alpha in die Quersiegelstation einer Pizzalinie.
Die Schlauchbeutelmaschinen sind ein wesentlicher Bestandteil der Pizzalinien, die pro Minute bis zu 250 Tiefkühlpizzen in eine dünne Folie verpacken. Laut Julian Schreyer, der für die Maschinenkonstruktion verantwortlich ist, bildet dafür ein selbst entwickeltes Antriebs- und Regelungssystem, das nur eine Spitzenleistung von 2,2kW benötigt, die Basis: „Dadurch sind Folienstärken von nur 8 bis 10µm möglich, so dass unsere Kunden viel Material einsparen können.“
Folien prozessstabil schneiden
„In der Achse des Folienspenders kommt eines unserer Hypoidgetriebe CPK der alpha Basic Line zum Einsatz. Neben hoher Positioniergenauigkeit überzeugt es durch eine kompakte Bauform, die eine platzsparende Integration ermöglicht“, erklärt Marcel Schauk, Vertriebsingenieur von Wittenstein Alpha. Insgesamt sind in der Maschine – in allen angetriebenen Achsen – mehr als ein Dutzend dieser Winkelgetriebe verbaut: in der schwimmenden Eintaktung, im Nockengefache für die positionsgetreue Zuführung, im Kettenförderband sowie im Auslaufband. In der Quersiegelstation, in der die Folie geschnitten und verschweißt wird, ist das Getriebe mit der Cynapse-Funktionalität ausgestattet, um die Einstellung von Schneidemessern digital überwachen zu können.
„Die prozessstabile Einstellung der Folienschneidmesser in der Quersiegelstation ist oft eine Herausforderung“, berichtet Schreyer aus Erfahrung. „Da die Messer in die etwa 95 bis 110°C heißen Siegelbacken integriert sind, erwärmen sie sich mit diesen und dehnen sich dabei entsprechend aus.“ Dies führt über die Zeit dazu, dass sich die Justierung der Messer verändert, wodurch die Qualität des Schneidevorgangs abnehmen kann und die hauchdünne Folie entweder außen oder innen nicht vollständig durchtrennt wird. Gut, dass sich die ganze Baugruppe innerhalb einer Minute wechseln und das getauschte Modul in der Werkstatt neu einstellen lässt. „Aber es wäre wünschenswert, wenn dieses Wartungserfordernis so rechtzeitig angezeigt werden könnte, dass die Baugruppe in einer Pause oder einem Chargenwechsel getauscht werden kann und nicht erst dann, wenn sie einen ungeplanten Stillstand und damit Leistungseinbußen der Maschine hervorruft“, so Schreyer und ergänzt „Mit Cynapse – integriert in das Getriebe – und dem Smart Service Cynapse Monitor ist dies künftig möglich.“
Sensorik macht Getriebe smart
Das Cynapse-Modul im CPK-Getriebe kann neben Temperaturwerten auch Vibrationen und Peak-to-Peak-Beschleunigungswerte messen und auswerten. „Diese dienen als wesentliche Indikatoren für die Einstellung des Messers“, erklärt Schreyer. „Zu hohe Werte weisen auf eine Einstellung hin, in der im Schneideprozess zu viel Kraft einwirkt und die Gefahr von Verschleiß an Messern, Siegelbacken und Sensoren besteht. Zudem gehen sie einher mit hohen Laufgeräuschen. Zu geringe Werte deuten darauf hin, dass die Folie möglicherweise nicht vollständig durchschnitten, Pizzen nicht korrekt verpackt und versiegelt und möglicherweise auch Folienreste durch die Maschine geschleppt werden.“ Daher arbeitet man bei Schreyer Sondermaschinen daran, per Datenlogging die Sensordaten der Getriebe in der Quersiegelstation zu erfassen.
