Die niederländische Firma VSI produziert etwa 140 Millionen Müsli-Riegel im Jahr und ist damit Marktführer in Europa. Für die Beförderung der Riegel von der Fertigung bis zur Verpackungsmaschine liefert Greymans Paktech eine ausgeklügelte Lösung: modular aufgebaut, dynamisch, kompakt und mit integrierter Sicherheitstechnik. Bei der Umsetzung dieser innovativen Beförderungsanlage setzte Greymans auf eine durchgängigen Automatisierungslösung von Sigmatek: von der Steuerung über die Visualisierung bis hin zur Antriebs- und Sicherheitstechnik.
Nach Informationen von Sigmatek GmbH & Co KG in Lamprechtshausen/A
Ob Müsli-, Frucht-, Diät-, Fitness- und sonstige Riegel – seit 1987 produziert das Leerdamer Unternehmen VSI Snacks für zwischendurch – aktuell rund 140 Millionen Stück pro Jahr. Die Riegel werden auf fünf hochflexiblen Produktionslinien ausschließlich kundenspezifisch gefertigt und in die ganze Welt exportiert.
Nachdem aus der fertigen Masse längliche Quader geschnitten und gegebenenfalls mit Schokolade überzogen wurden, beginnt ohne Verlangsamung des Materialflusses der Verpackungsvorgang. Dieser ist zweistufig: Vor der Zusammenführung in einzelhandelsgerechte Kartons werden die Riegel im ersten Schritt einzeln in Folie eingeschweißt. Das geschieht mit einer Flow-Wrapper genannten Folienverpackungsmaschine und einem speziell auf die Bedürfnisse von VSI angepassten Förderbandsystem. Zur Steigerung des Ausstoßes können zwei Produk- tions- und Verpackungslinien miteinander verbunden werden.
Cleveres Förderbandsystem
Das Förderbandsystem und der Flow-Wrapper wurden von Greymans Paktech BV entwickelt und installiert. Die niederländische Firma ist auf Verpackungslinien –vor allem für die Lebensmittelindustrie – spezialisiert. Greymans nutzt vorhandene Maschinen anderer Hersteller und passt die Automatisierung dem jeweiligen Kundenbedürfnis an. Im Bedarfsfall werden auch kundenspezifische Maschinen entwickelt.
Wie funktioniert die für VSI realisierte Anlage nun im Detail? Zuerst gilt es, die aus dem Herstellungsprozess üblicherweise in 15 Reihen parallel ankommenden Riegel zu vereinzeln und dann in Längsausrichtung zur Folienverpackungsmaschine zu transportieren. Dazu werden sie zunächst mittels zweier hintereinander angeordneter Stopper so ausgerichtet, dass sich ihre Vorderkanten exakt auf einer Linie befinden. Dann werden die Riegel durch ruckartiges Zurückziehen des vorderen Förderband-Endes auf ein weiteres Förderband fallen gelassen, das sie um 90° versetzt weiter transportiert. So werden aus den Reihen parallel liegender Riegel einzelne, die quer laufend, nacheinander auf dem Förderband transportiert werden. Durch Übergabe an zwei hintereinander, jeweils im 45°-Winkel angeordnete Förderbänder erhalten die Riegel ihre für die Folienverpackung nötige Längsausrichtung. Da sie in dieser eine größere Ausdehnung aufweisen, erfolgt der Transport auf diesem Teil der Anlage ebenso wie die Verpackung selbst mit 1 m/s. Bei dieser immensen Geschwindigkeit werden die Riegel im Puffer mithilfe von zehn kurzen Förderbändern und korrespondierender Sensoren auf gleichen Abstand gebracht. Nach dem Einschweißen in die Folie im Flow-Wrapper geht es über ein weiteres Greymans-Förderband zum Kartonverpackungssystem.
Viele dynamische Bewegungsachsen
Gesamtheitlich betrachtet ist die Verpackungslinie von Greymans bei VSI eine Anlage mit vielen hochdynamischen Bewegungsachsen. Um die starre Vertaktung der Produktions-, Förder- und Verpackungsvorgänge sicherzustellen, ist eine schnelle Synchronisation der einzelnen Servomotoren nötig. Die Anlage ist modular aufgebaut. „Bei dieser Anlagenkomplexität war mit der früher eingesetzten Technik der Entwicklungs-, vor allem aber der Wartungsaufwand recht hoch geworden“, erklärt Johan Greymans, Eigentümer von Greymans Paktech BV. „Zudem hat uns die mangelnde Offenheit des alten Systems sehr eingeschränkt.“ Daher machte sich das Unternehmen 2010 auf die Suche nach einem modernen, einfach zu handhabenden und vor allem offenen System. Die umfassende Automatisierungslösung von Sigmatek überzeugte den Verpackungsanlagenbauer.
Durchgängigkeit sorgt für Effizienz
„Die durchgehende Verwendung von Sigmatek-Produkten vereinfacht die Anwendung wesentlich, und so sind die Produktionslinien nun kostengünstiger und praktischer herzustellen und zu nutzen“, freut sich Johan Greymans. Das beginnt mit der Verbindung aller Anlagenteile über Varan. Mit diesem schnellen, hart-echtzeitfähigen Industrial Ethernet sind die Steuereinheiten der einzelnen Förderbänder, die Verpackungsmaschine sowie die beiden Control-Panels an den Puffereinrichtungen vor dem Flow-Wrapper verbunden. Bei VSI sind ETV Control Panels mit 5,7-Zoll-Farb-Touchscreen, EDGE-Technology-Prozessor sowie je acht digitalen Ein- und Ausgängen im Einsatz. Sie steuern die hintereinander liegenden unterschiedlichen Maschinen unabhängig voneinander und schließen sie zu einer Einheit mit gemeinsamem Materialfluss zusammen.
Als vorteilhaft sieht Greymans vor allem den geringen Verkabelungsaufwand durch die Nutzung des Varan-Busses und die Möglichkeit, die Anlage modular aufzubauen, ohne jeden Anlagenteil mit hoher Eigenintelligenz ausstatten zu müssen. Die Fördereinrichtungen mit weniger aufwändigen Steuerungsanforderungen benötigen keine eigene CPU.
Die höchsten Anforderungen an Dynamik und Synchronität der Antriebe stellt die Angleichung der Abstände in den Puffern vor dem Flow-Wrapper. Dort kommen die Zwei-Achsmodule der modularen, kompakten und kostengünstigen Dias-Drive-100-Serie zum Einsatz. Sie werden direkt über Varan angesprochen. Die Antriebe in den anderen Förderbandmodulen kommen mit einer geringeren Dynamik aus und sind daher über Canopen angebunden.
Offen und sicher
„Die Offenheit des Sigmatek-Systems macht es uns einfach, Fremdsysteme einzubinden und gestattet es uns auch, Wartungskonzepte mit Ferndiagnose via Internet zu realisieren. Dies waren ausschlaggebende Faktoren für den Umstieg auf das zukunftssichere System“, sagt Johan Greymans. „Intern ist die Varan-Verbindung vor allem für die Sicherheitsstopps sehr wichtig. Wird eine Maschine gestoppt, hält auch die nächste an.“ Die eingesetzte C-Dias-Safety-CPU verarbeitet die Signale von vier integrierten sicheren Eingängen und kommuniziert über Varan mit anderen, ebenfalls abgesetzten sicheren Ein- und Ausgängen.
Durch den Umstieg auf die objektorientierte Software-Entwicklungsumgebung Lasal für das Programmieren der kompletten Anlage gelang Greymans ein großer Effizienzsprung. Mit Lasal lässt sich nicht nur die Ablaufsteuerung, sondern auch die Antriebstechnik, Visualisierung sowie die Konfiguration der sicherheitsgerichteten Steuerungsapplikation einfach erledigen. ge
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