Platz ist immer ein Thema: Raus aus dem Schaltschrank, rein in den Wickler

Der Autor: Thorsten Sienk, freier Fachjournalist, Bodenwerder

Platz ist in der Regel immer knapp in der Druckproduktion. Angesichts dieser Tatsache, hat Kocher+Beck jetzt einen schaltschranklosen Matrix-Transferaufwickler für Drucketiketten entwickelt. Die Einheiten haben die Aufgabe, die selbstklebende Gittermatrix unterbrechungsfrei aufzuwickeln, die beim Drucken und Stanzen von Etiketten entsteht und vor dem Wiederaufwickeln und der darauffolgenden Auslieferung der Produkte an den Kunden entfernt wird.

Platziert ist der Matrixwickler zwischen den ebenfalls mit Servotechnik von AMK angetriebenen Ab- und Aufwickeleinheiten und zum Teil direkt auf einer Druckmaschine. Ist der Druckprozess erledigt, nimmt der Matrixwickler die Folienmatrix von der Bahn ab, bevor diese wieder aufgewickelt wird. Die kompakte Maschine ist angesichts der skizzierten Einsatzbedingungen so konzipiert, dass sie erstens wenig Platz benötigt und zweitens mit jeder Druckmaschine kombinierbar ist. Der platzsparende Aufbau bildet die Grundlage für eine Modularisierung von Anlagenteilen in der Druckproduktion – ermöglicht durch dezentrale AMK-Antriebstechnik.

Die Servoumrichter Amkasyn haben in den Maschinenmodulen von Kocher+Beck die Aufgabe, Bahngeschwindigkeit und -spannung präzise auszuregeln und beim Wickeln in engen Toleranzen zu halten. Die Präzision ist deshalb so wichtig, weil Materialeinsparungen im Druckbereich ein ständiges Thema sind. Das macht Papier und Kunststoff immer dünner und das Handling immer diffiziler. Vor diesem Hintergrund verfolgt Kocher+Beck seit Beginn der UR-Precision-Serie das klare Ziel, die Bahnspannung sehr exakt über das Bremsmoment des Abwicklers zu regeln.

Im Gegensatz dazu sind in der Branche immer noch mechanische Lösungen mit Scheibenbremsen weit verbreitet. Ihr Nachteil besteht aber darin, dass sie sich im Vergleich zu einer elektronischen Servolösung nicht so einfach in den hohen Automatisierungsgrad eines dynamischen Druckprozesses integrieren lassen. Darüber hinaus wirkt sich dieses Verfahren negativ auf die Energieeffizienz aus, weil Bewegungsenergie ungenutzt in Wärme und Materialverschleiß umgesetzt wird. AKM hat deshalb für Kocher+Beck einen Achsverbund mit rückspeisefähigen Umrichtern und einem gemeinsamen Gleichstromzwischenkreis konzipiert. In diesen speist der bremsende Abwickler seine generatorische Energie, die der Aufwickler wiederum zum Ziehen nutzt. Folglich verbrauchen die Antriebe der Transfereinheiten nur die aus prozessbedingten Reibverlusten resultierende Energiedifferenz.

Dieses Detail entwickelt sich in der Druckindustrie zu einem immer wichtigeren Kaufargument, weil das Bewusstsein für die Total Costs of Ownership (TCO) sowie ein übergreifendes Energiemanagement entlang der gesamten Produktion immer wichtiger werden – sowohl aus Sicht der Gesetzgebung als auch der betriebswirtschaftlichen Beurteilung von Investitionsentscheidungen.

Ob zentrale oder dezentrale Servoumrichter: Versorgt werden diese bei Kocher+Beck platzsparend von einem zentralen Einspeisemodul und zwar direkt über den DC-Zwischenkreis. Der Verbundbetrieb aller Achsen bringt über die Energieeffizienz hinaus eine Reihe weiterer Vorteile mit sich: sinkende Anzahl von Komponenten durch Wegfall von Schützen und Filtern, geringerer Verdrahtungsaufwand, einfacherer Systemaufbau und längere Lebensdauer aller Komponenten im Schaltschrank als Folge des niedrigeren Wärmeeintrags in den Schaltschrank. „Energieeffizienz wird in unserer Branche immer wichtiger“, fasst Karin Enderle, Bereichsleiterin Wickeltechnik bei Kocher+Beck, vor allem mit Blick auf das europäische Druckmaschinengeschäft, zusammen. Die Erwartungshaltung sei groß und auch der Einsatz moderner Servotechnik mit ausgeklügelter Motion Control werde vorausgesetzt.

Die Motion-Control-Funktion „Wickeln“ hat AMK softwarebasiert als Technologiefunktion in die eigene Steuerung mit Visualisierung Amkamac A5 integriert. Die Kombination aus SPS und robustem Touchmonitor mit Glasdisplay ist bei den Auf- und Abwicklern in unmittelbarer Nähe zum Prozess in das Maschinengehäuse integriert. Die vorprogrammierte Motion Control bietet alle für das Auf- und Abwickeln wichtigen Teilfunktionen – Bahnspannungsermittlung mit und ohne Sensoren, Signalverarbeitung von Druckmessdosen, Durchmesserrechner und -überwachung sowie die weit verbreitete Tänzerlageregelung mit Tänzerüberwachung. Die integrierte Bahnkantensteuerung sorgt zudem für ein blitzsauberes Aufwickelbild.

Aus dem Blickwinkel der Vernetzung heraus, lässt sich die antriebstechnische Ausrüstung mit modernen Servoreglern komfortabel per TCP/IP in den Gesamtverbund integrieren. Auf diese Weise sind die Maschinenlösungen von Kocher+Beck sehr gut in der Lage, Signale wie Notaus, Bahnriss oder Ready-Signale auch von Drittmaschinen zu verarbeiten. Immer wichtiger wird in diesem Zuge die durchgängige Kommunikation von der Antriebsebene über die Steuerung bis in die ERP- oder MES-Ebene hinein. Maschinenbetreiber haben so die Möglichkeit, Prozesse exakt auszuwerten, ihr Warenlager effizienter zu steuern und ganz allgemein Material und Prozesskosten zu sparen. Vorstellbar ist hier etwa die Bahnspannung zur Qualitätsüberwachung zu nutzen, weil – wie eingangs erwähnt – die Materialien stetig dünner und damit immer zugempfindlicher werden.

Anwender sind darüber hinaus auch flexibler in den Möglichkeiten, ihre Maschinen auf neue Produkte anzupassen – was unter dem Strich die Zukunftssicherheit einer Investition verbessert. Weil sich mit den umfangreichen Stellmöglichkeiten, die moderne Servotechnik heute bietet, der Lösungsraum vergrößert, kann eine Maschine deutlich einfacher eine große Bandbreite an Materialien verarbeiten.

Die Matrixwickler von Kocher+Beck zeigen die Leistungsstärke dezentraler Antriebstechnik vor allem wenn es darum geht, Maschinenmodule möglichst kompakt zu halten. Die Gesamtlösung zeigt darüber hinaus, warum in der Praxis auch Mischlösungen aus zentralen und dezentralen Servoachsen gefragt sind bei einer kundenspezifisch perfekt ausgelegten Ausrüstung. Die Vernetzungsmöglichkeiten der Geräte schaffen zudem mit Blick auf Industrie 4.0 die Grundlage für durchgängige Daten und damit Chancen für kontinuierliche Prozessoptimierungen. bec

Fackpack 4A-231