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‚Paketlösung‘ für die Faltschachtel-Herstellung

Lenze: Intelligentes Verpacken mit maßgeschneiderter Antriebstechnologie
‚Paketlösung‘ für die Faltschachtel-Herstellung

‚Paketlösung‘ für die Faltschachtel-Herstellung
Mit einer Länge von nur 12 m benötigt die Faltschachtel-Klebemaschine SuperNova nur eine geringe Standfläche. Der kompakte Schaltkasten von Lenze befindet sich unter der Zuführung. Bilder: BCS-Andrew & Suter/Lenze
Die Faltschachtel-Klebemaschine SuperNova von BCS-Andrew & Suter faltet und klebt Kartonzuschnitte vieler unterschiedlicher Ausführungen zu zusammenfaltbaren, leicht transportierbaren Kartons – bleibt dabei aber leicht bedienbar. Im Rahmen der Neuentwicklung griffen die Briten neben dem Antriebs- und Automatisierungskonzept von Lenze auch auf das Know-how von deren Spezialisten für das Thema ‚Motion Centric Automation‘ zurück. Das vereinfachte den Bau und die Bedienung der Maschine.

DER AUTOR Geoff Janes, Business Development Manager, Lenze

„Heutzutage wird fast alles in Kartons verpackt – deswegen haben wir die neue Faltschachtel-Klebemaschine SuperNova entwickelt“, berichtet Simon Penwright, Geschäftsführer von BCS-Andrew & Suter. „Automatisierungstechnologie von Lenze spielte dabei eine Schlüsselrolle und sorgte dafür, dass die Maschine leichter herzustellen und zu bedienen ist als andere auf dem Markt erhältliche Faltschachtel-Klebemaschinen.“ Die SuperNova des britischen Unternehmens mit Sitz in London, dessen Wurzeln bis 1898 zurückreichen, faltet und klebt Kartonzuschnitte in vielen unterschiedlichen Ausführungen zu zusammenfaltbaren, leicht transportierbaren Kartons – etwa die häufig in Supermarktregalen zu findenden 4-Punkt-Trays sowie Faltbodenschachteln, für die der klassische Weinkarton ein Beispiel ist.
Im Herzen der SuperNova erstreckt sich das Antriebs- und Automatisierungspaket vom Schaltschrank über die Bedienerterminals, Servo- und Getriebemotoren bis hin zu den Leistungs- und Feldbusleitungen. Ergänzend leisteten die Applikationsingenieure von Lenze Unterstützung – unter anderem beim Schreiben von Software –, was die Arbeitsbelastung der Briten senkte und das Entwicklungsprojekt beschleunigte. Die Integration des Steuerungs- und Antriebspakets war einfach und führte zu weiteren Kosteneinsparungen. Standardmäßig verfügbar ist der CAN-Bus, Automatisierungssysteme von Lenze können aber beispielsweise auch über EtherCAT betrieben werden – die Wahl des Feldbusses lässt sich immer an die Anforderungen der Anwendung anpassen. Für die SuperNova war das CANopen-Protokoll die beste Wahl bezüglich Leistung und Kosten.
Gefragt ist Flexibilität hinsichtlich der Abmessungen
Ausgangspunkt bei der Herstellung der Kartons ist ein vorgestanzter Zuschnitt, der entweder von einer Flachstanze oder einer Rotationsstanze zugeführt wird. Ein Pluspunkt ist, dass die SuperNova für eine neue Fertigungsserie schnell und einfach auf unterschiedliche Zuschnitts-Abmessungen eingerichtet werden kann. Mit Maschinengeschwindigkeiten von bis zu 120 m/min werden die Zuschnitte zu Schachteln gefaltet. Dies geschieht mit Hilfe von zwei durch Servomotoren angetriebenen Fingern, die den hinteren Teil des Zuschnitts mit Überholfaltungen versehen. Eine mit fünf Klebepistolen ausgestattete Klebezone befördert die mit Leim bestückten Kartonzuschnitte dann zum Faltbereich, wo die Schachteln zusammengefaltet und mit einer Pressstation gestapelt werden. Diese vorgeformten und flachliegenden Kartons können nun an Produzenten von Nahrungsmitteln und anderen Gütern als Sekundärverpackung geliefert werden.
Die übergeordnete Steuerung für die SuperNova befindet sich in einem 5-Zoll-Lenze-Touchscreen EL105 mit Soft-SPS. Auf diesem kompakten und kostengünstigen Gerät läuft die Software zur Steuerung der Maschine, programmiert auf der Basis der IEC 61131-3. Die Software zur Bewegungssteuerung der mit Servoantrieben versehenen Finger gehört zum Standardumfang der Antriebsregler 8400 TopLine. Dabei handelt es sich um eine Erweiterung der Umrichterserie 8400, so dass sich die Geräte über den Umfang der Ausprägungen StateLine und HighLine hinaus auch zur Steuerung von Synchron-Servomotoren eignen. Der Regler ist sowohl wirtschaftlich als auch kompakt und reduziert daher das im Schaltkasten benötigte Volumen. Die Programmierung erfolgt in der L-force-Engineer-Umgebung, in der die Strukturierung eines Projekts auf einfache Weise für alle Antriebe umgesetzt werden kann. Für beide Fingerantriebe wurden Geschwindigkeits-Zeit-Profile erstellt und hochgeladen. So arbeitet jeder Antrieb dezentral und tauscht am Anfang und am Ende eines Arbeitsvorgangs mit der Soft-SPS Signale aus. Eine Änderung des Antriebsprofils lässt sich mit der Software einfach durchführen.
Ein weiterer Servoantrieb wird in der Sammelstation der SuperNova eingesetzt. Simon Penwright beschreibt den Prozess, in dem die gefalteten Schachteln bündig ausgerichtet werden, als „einen neuentwickelten, intelligenten Teil der Maschine“. Mit einem innovativen Design hat BCS-Andrew & Suter das Problem beseitigt, dass die Schachteln nach dem Falten anfingen zu schlingern. Dies hatte zuvor erhebliche Mengen an Ausschuss verursacht. Die Funktionsweise dieses neuen Teils der Maschine ist vergleichbar mit der der durch Servos angetriebenen Finger. Beide arbeiten mit einer einzigen, auf die Maschinengeschwindigkeit synchronisierten Bewegung, und bei beiden werden 8400-TopLine-Servoantriebe und MCS-Synchron-Servomotoren von Lenze verwendet. Im Falle des Ausrichtungsantriebs ist der Synchron-Servomotor mit einem zweistufigen Planetengetriebe von Lenzes Partner Vogel ausgerüstet, das eine Untersetzung von 9:1 bietet. Der Antrieb sorgt dafür, dass drei kleine Finger jede gefaltete Schachtel erfassen, während diese vorbeigeführt wird. Die Finger heben die Schachtel kurz an und richten sie rechtwinklig zum Transportweg auf. Die Sammelstation der SuperNova verfügt über ein weiteres EL-Bedienfeld zur Steuerung des Ausrichtens des nachfolgenden – mit einem Stirnradgetriebemotor ausgeführten – Staplers und eines Zählers.
Verzicht auf freistehenden Schaltschrank
Die meisten Verpackungsmaschinen besitzen einen freistehenden Schaltschrank, der wertvolle Standfläche benötigt. Der von Lenze gebaute Schaltkasten der SuperNova ist dagegen besonders kompakt und unter der Zuschnitt-Zuführung tief im Maschinengestell integriert. Er enthält die drei 8400-TopLine-Servoantriebe, zwei weitere 8400-Umrichterantriebe für den 11-kW-Hauptantriebsmotor und den Stapler-Getriebemotor sowie die üblichen Sicherungen, Relais und Leitungen. Die fünf Antriebe sind nebeneinander montiert und haben eine Breite von nur 630 mm. Beim Feldbus fiel die Wahl wie oben erwähnt auf das CANopen-Protokoll, da sowohl die Antriebe als auch der Touchscreen EL105 standardmäßig mit diesem Bussystem ausgerüstet sind und daher keine Zusatzkosten anfielen. Außerdem wurden im Rahmen des Gesamtpakets auch die entsprechenden Systemleitungen zur Leistungsversorgung der Servomotoren und zum Anschluss des Resolver-Rückführsystems geliefert.
Bei Lenze wird das Steuerungskonzept für solch eine bewegungsabhängige Mehrachsmaschine als ‚Motion Centric Automation‘ bezeichnet. Sowohl die Steuerelektronik als auch die Mechanik in Form von Motoren und Getrieben sind in diesem Paket enthalten. Das bedeutet für den Maschinenbauer Erleichterungen aufgrund von ungeteilter Verantwortlichkeit, geringerem Kommunikationsbedarf und der Bestellung beziehungsweise Lieferung kompletter Teilesätze. Durch den weltweit verfügbaren Support von Lenze kann bei der Inbetriebnahme ein Ingenieur alle Bewegungsaufgaben übernehmen, wodurch der Vorgang beschleunigt wird.
Die SuperNova von BCS-Andrew & Suter ist übrigens die einzige Faltschachtel-Klebemaschine für Papptrays und -schachteln, die in Großbritannien hergestellt wird. Das Unternehmen entwickelt und produziert das Maschinensortiment zur Bearbeitung von Pappe in Leighton Buzzard im Bezirk Bedfordshire. Die Kunden des Unternehmens, die den Markt mit Verpackungsmaterial beliefern, profitieren besonders von der optimierten und damit geringeren Standfläche dieser Neuentwicklung. Die Maschine ist dank des integrierten Schaltkastens und der kompakten Servoantriebe nur 12 m lang und damit mindestens 8 m kürzer als Wettbewerbsmaschinen. Mit dem kompletten Antriebs- und Automatisierungspaket von Lenze arbeitet die Maschine zudem vollautomatisch und sie ist schnell und benutzerfreundlich. co
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DER ANWENDER
BCS-Andrew & Suter hat seinen Sitz in London; die Wurzeln des Unternehmens reichen bis 1898 zurück. 1928 ging das Unternehmen als Andrew & Suter Ltd von der Lieferung von Maschinen zur Herstellung von formfesten Kartons und zum Kleben von Faltschachteln über zur Produktion von Anlagen zur Verarbeitung und Veredelung von Wellpappe. Das Produktportfolio umfasste nun unter anderem Stanzen und Wellpappe-Klebemaschinen. 2012 schloss sich Andrew& Suter dem Wellpappen-Maschinenhersteller Autobox Machinery ltd an; beide Unternehmen agieren seitdem unter dem Dach von British Converting Solutions. Heute – als BCS-Andrew&Suter – entwickelt und produziert das Unternehmen das Maschinensortiment zur Bearbeitung von Pappe in Leighton Buzzard im Bezirk Bedfordshire.
www.andrewsuter.co.uk
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