Intelligentes Antriebssystem von Rockwell optimiert Verpackungsmaschine

Intelligentes Antriebssystem

Antriebslösung von Rockwell Automation optimiert Verpackungsmaschine

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Mehr Flexibilität, größere Produktvielfalt, höherer Durchsatz. Mit diesen Ansprüchen seiner Kunden sieht sich Verpackungsmaschinenhersteller Econo-Pak immer häufiger konfrontiert. Mit einem intelligenten Antriebssystem von Rockwell Automation ist es dem Unternehmen nun gelungen, den Durchsatz eines polnischen Süßwarenherstellers um 50 % zu erhöhen – bei gleichzeitig geringeren Ausfallzeiten.

Lothar Fischer, Solution Architect, Rockwell Automation in Düsseldorf

Econo-Pak, mit Sitz in Flonheim, konzipiert, entwickelt und fertigt umfassende, auf die Kunden zugeschnittene Verpackungsmaschinen und -anlagen für den Food- und Non-Food-Bereich. Dabei übernimmt der Verpackungsmaschinenbauer auch die komplette Projektabwicklung. Zu den Exportmärkten des Unternehmens gehören Europa, die USA, Australien, Südamerika, der Nahe Osten, Asien und Russland. Die Anwendungen im Food-Bereich umfassen die Verpackung von Eiscreme, Pizza, Fisch, Obst und Gemüse sowie Fleisch. Im Non-Food-Bereich sind es Geschirrspültabs, Gesundheitsprodukte, Automobil- und Elektronikkomponenten. Lotte Wedel, Süßwarenhersteller und die älteste Schokoladenmarke Polens, beauftragte den Spezialisten mit der Entwicklung einer Verpackungsmaschine, die eine optimierte Handhabung von unterschiedlichen Verpackungsformaten und Produktmengen ermöglichen sollte. Der Süßwarenhersteller hatte bei seiner bisherigen Maschine Probleme mit gestaffelten Übergaben, unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Kettenverschleiß. Die Flonheimer konnten diese mithilfe des I-Trak-Antriebssystems von Rockwell Automation beheben.

Höhere Anlagengeschwindigkeit gefordert

Das Problem von Lotte Wedel bestand in seiner Kartoniertechnologie mit mehreren Servo-Antrieben. Verdoppelt oder verdreifacht sich die Produktmenge vor dem Kartonieren konnte die Maschine die zusätzlichen Produktabgaben nur mit Unterbrechungen aufnehmen. Da die vorhandene Maschine auf Einzeltrays ausgelegt ist und über einen gemeinsam genutzten Kettenantrieb verfügt, wurde ihre Durchlaufgeschwindigkeit vom langsamsten Schritt in dem Vorgang vorgegeben. Um beim Verpacken von Einzel-, Doppel- oder Dreifachpacks einen kontinuierlichen Tray-Lauf zu gewährleisten, muss das System jedoch kontinuierliche Bewegungen in Hochgeschwindigkeit sowie bis zu 90 Zwischenschritte pro Minute ausführen können. Abgesehen von der größeren Flexibilität hinsichtlich Menge sowie Verpackungsgröße und -form suchte das Unternehmen auch nach einer Möglichkeit, den Durchsatz zu erhöhen, um den steigenden Kundenanforderungen gerecht zu werden. Für Econo-Pak galt es also, die Anlagengeschwindigkeit um 50 %von 120 auf 180 Produkte pro Minute zu erhöhen, wobei die Sollgeschwindigkeit bei 170 lag.

Ein weiteres wichtiges Thema der Vorbesprechung waren die gestiegenen Qualitätsanforderungen für die Verpackungen.

Flexibler durch intelligentes Antriebssystem

Der Verpackungsmaschinenhersteller konnte alle Herausforderungen des Anwenders mit einem neuen Maschinenkonzept lösen, das auf dem intelligenten I-Trak-Antriebssystem von Rockwell Automation basiert. Durch die Kombination von linearen und Drehbewegungen verhilft die flexible und integrierte Lösung Maschinenbauern zu Effizienz und Durchsatzleistung in Verpackungs- und Transportsystemen. „Wir arbeiten seit Jahrzehnten mit Rockwell Automation zusammen“, erläutert Rainer Bersch, Area Manager, Design & Order Processing, bei Econo-Pak. „Da bei Lotte Wedel darüber hinaus bereits Allen-Bradley-Produkte zum Einsatz kamen, stand Rockwell Automation für die neue Lösung ganz oben auf unserer Liste möglicher Automatisierungszulieferer. Wir suchten nach einem System, das die Produkte unabhängig voneinander aufnehmen und an die Kartons übergeben konnte. Besonders wichtig war es, dass die längeren Verweilzeiten zur Aufnahme von mehr als einem Produkt nicht die Gesamtgeschwindigkeit der restlichen Anlage beeinträchtigen durfte. Aus diesem Grund fiel die Wahl auf I-Trak.“ Man habe erste Gespräche mit Technikern des Automatisierungsspezialisten geführt und sich in dessen OEM Competency Centre im italienischen Bologna ein Mustersystem angesehen. Bersch: „Das war der Auftakt zu einem gemeinsamen Entwicklungsprojekt zwischen unseren beiden Unternehmen, in dem wir gemeinsam eine auf I-Trak basierte Lösung erarbeiteten, die die Anforderungen von Lotte Wedel erfüllt. Das Antriebssystem ist außerdem in das Integrated-Architecture-Konzept von Rockwell Automation eingebunden, so dass wir eine integrierte Automatisierungsinfrastruktur entwickeln konnten.“ Während des Betriebs positioniert die Lösung mit Movern und Linearantriebsabschnitten ein unabhängiges Shuttle unter der Produktzuführung, wo dann die ein bis drei Blisterpackungen/Trays aufgenommen werden. Anschließend wird es nahtlos an die Packstation befördert, wo die Produkte seitlich in die offenen Kartons geladen werden. Durch den Einsatz unabhängig voneinander gesteuerter Shuttle wirken sich die längeren Verweilzeiten bei der Produktübergabe nicht auf die Gesamtgeschwindigkeit der Anlage aus.

Dies wäre bei einem System mit gemeinsam genutzter Kette oder Förderband der Fall. Die leeren Shuttles werden dann um die Linie herum in einen „Wartebereich“ geführt, bevor sie wieder zur Beladung mit der nächsten Charge in Position gebracht werden.

Kinetix-5500-Servoantriebe für Bewegungsachsen

Die Primärsteuerung läuft über eine programmierbare Automatisierungssteuerung vom Typ Allen-Bradley-Compact Logix. Zwei zusätzliche Bewegungsachsen werden über Allen-Bradley Kinetix-5500-Servoantriebe bedient. Andere Maschinenbewegungen lassen sich über Allen-Bradley Power-Flex-Frequenzumrichter steuern, wobei die Bedienung über ein Grafikterminal des Typs Allen-Bradley-Panel-View-Plus-1000 erfolgt. Die gesamte Lösung wurde in einer einzigen Entwicklungsumgebung – Studio 5000 – programmiert und ist ein Beispiel für die Integrated Architecture des Anbieters. „Die Zuführung und der Kartonschieber laufen jetzt getrennt“, erläutert Bersch. „Das war in der bisherigen Maschine nicht möglich. Lotte Wedel kann nun in derselben Maschine eine größere Vielfalt an Produktmengen verarbeiten, ohne die Gesamtanlage aufgrund längerer Zuführungszeiten zu verlangsamen.“ Bei dem Projekt profitierten Verpackungsmaschinenhersteller und -anwender von der Unterstützung seitens der GOTCs (Global OEM Technical Consultants) und den Technikern von Rockwell Automation aus Deutschland und den USA. Im Rahmen der Zusammenarbeit unterstützten sie auch bei der Konzeptionierung und Programmierung von Berechnungen hinsichtlich Shuttle-Anzahl, Bewegungsprofilen und Sollgeschwindigkeiten. Der Maschinentest fand in den USA statt. Nach ihrer Auslieferung inklusive Leitsystem erfolgte die Montage vor Ort.

Vor der Inbetriebnahme wurde zudem ein Testlauf durchgeführt. „Während der Installation und Inbetriebnahme war ein Programmierer von Rockwell Automation vor Ort“, führt Bersch weiter aus. „Für die Abnahme war lediglich ein achtstündiger Versuchslauf erforderlich, der 100 % erfolgreich war.“

„Lotte Wedel verfügt nun über eine Maschine, die nahezu unbegrenzte Flexibilität hinsichtlich der zu verpackenden Menge bietet und sich problemlos an andere Produktformate und -formen anpassen lässt“, ergänzt Bersch. Darüber hinaus gibt es weniger Stillstandszeiten bei höherer Leistung und Anlagenauslastung. Bisherige Erfahrungen und die technische Unterstützung von Rockwell Automation ermöglichten es Econo-Pak, die Maschine entsprechend umzusetzen. „Während unserer gemeinsamen Entwicklungsarbeit konnten wir sehr viel voneinander lernen“, fasst Bersch zusammen. „Wir wissen jetzt, wie wir I-Trak zur Entwicklung von Maschinen einsetzen können. Rockwell Automation profitierte seinerseits von unserer Erfahrung im Maschinenbau und in der Verpackungsindustrie und kann ein weiteres Referenzbeispiel für das System vorweisen. Die Unterstützung bei der Programmierung und der Kundendienst waren und sind sehr gut. Wir führen bereits Gespräche zu ähnlichen Projekten auf dem US-amerikanischen Markt.“ jg

www.rockwellautomation.com/de_DE

www.econopak.eu

Details zum I-Trak-Antriebssystem von Rockwell Automation
hier.pro/E97fB

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