Antrieb Luft raus, Individualität rein

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Zunehmend entwickelt Steinbach Errani maßgeschneiderte Sonderanlagen. Ein Beispiel ist der Deckelaufleger mit Kartonminimierung. Antriebstechnik spielt dabei eine entscheidende Rolle.

„Gerade bei sehr komplexen Anlagen benötigen wir Antriebshersteller, die zukunftsweisende Technik und einen guten technischen Support haben“, erläutert Wolfgang Pfeiffer, geschäftsführender Gesellschafter bei Steinbach Errani. Gute Erfahrungen macht das Unternehmen hier seit rund 30 Jahren mit Antrieben von SEW-Eurodrive: Bei SEW habe man feste Ansprechpartner, die technisch versiert seien. „Auch die räumliche Nähe zum Drive Technology Center hier in Langenfeld ist da von großem Vorteil“, so Pfeiffer.

Elf Antriebsachsen müssen beim neuen Deckelaufleger mit Kartonminimierung von Steinbach Errani präzise synchronisiert werden. Der modulare Automatisierungsbaukasten Movi-C von SEW-Eurodrive liefert dazu alle benötigten Komponenten. Als Master sorgt dabei der Motion-Controller für eine direkte Kommunikation zwischen den Achsen und ermöglicht so deren hochperformante Taktung. Die Anlage wird für die Klingel Gruppe nicht nur die mit Kundenbestellungen befüllten Faltkartons mit Deckeln verschließen, sondern gleichzeitig auch das Volumen reduzieren und die Nutzung der Deckel als Marketinginstrument ermöglichen.

Das hat sich auch bei der „eierlegenden Wollmilchsau“ bewährt, die Steinbach Errani für die Klingel Gruppe entwickelte: Die Anlage verschließt Faltkartons – in diesem Fall nach FEFCO0435 – mit einem separaten Deckel und minimiert dabei gleichzeitig das Volumen des Kartons. FEFCO ist ein international gültiger Code zur Beschreibung von Verpackungsmitteln aus Wellpappe und Vollpappe. „Das Versenden von Luft gilt heute nicht nur als image- und umweltschädigend, es kostet den Versender zudem bares Geld, da die KEP-Dienstleister (Kurier-, Express- und Paketdienste) das Porto zunehmend auch nach dem Volumen der Packstücke berechnen“ erklärt Wolfgang Pfeiffer.

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Das Antriebs- und Steuerungskonzept basiert auf dem modularen Automatisierungsbaukasten Movi-C von SEW-Eurodrive. Der Prozess beginnt mit dem Einlaufen der offenen Kartons in die Anlage. Sie werden zunächst exakt positioniert, so dass ein Multifunktionskopf servomotorisch gesteuert in den Karton einfahren kann. Das geschieht über eine 24-Ampere-Achse, die den bis zu 250 Kilogramm schweren Kopf hochdynamisch auf und ab bewegen kann.

Antriebstechnik

Servomotor – Aufbau, Funktion, Anwendung

Das System ermittelt zunächst die Füllhöhe der Ware. Über eine Programmlogik wird dann entschieden, ob eine Höhenreduzierung sinnvoll ist. Wenn ja, werden die Ecken des Kartons mit Messern eingeschnitten und gleichzeitig eine Kartonrillung bzw. Perforierung horizontal an den Kartonwänden eingebracht. Das bedeutet, dass die Kartons nicht über vorgefertigte Perforationen für verschiedene Höhen verfügen müssen – so bleiben sie stabil und können beispielsweise auch weiterhin gestapelt werden. Die neu erzeugten Kartonlaschen werden in der nächsten Station eingeschlagen und an den Ecken miteinander mit Heißleim verklebt. Beim nachfolgenden Transport in die Deckelstation werden die Kartons im Durchlauf an den Längsseiten beleimt.

Synchronisierung im Motion-Controller

„Alle Arbeitsschritte werden von servogeregelten Antrieben aus dem Movi-C-Baukasten ausgeführt“, so Pfeiffer. „So `weiß´ die Anlage immer ganz genau, wie hoch zum Beispiel die Lasche ist und wie lang die Klebstoffraupe sein darf. Diese Kenngrößen werden durch regelungstechnische Abläufe ermittelt.“ Die Steuerung der einzelnen Bewegungen erfolgt dabei über den Movi-C Controller UHX45. Weil die Abläufe dabei so schnell erfolgen müssen, dass eine einzelne Zustellung der Bewegungen nicht ausreicht, werden die Achsbewegungen in der Controller-Software über Applikationsmodule wie „Kurvenscheiben“ oder „CAM-Positionierung“ (Nockenpositionierung) synchronisiert.

„Die übergeordnete SPS gibt nur den Anstoß, wann welche Achse starten soll, den Rest macht der Motion Controller“, ergänzt Frank Schwarz, der vom technischen Büro in Langenfeld aus die Firma Steinbach Errani betreut. „Das ermöglicht die hohen Taktzahlen durch extrem niedrige Zykluszeiten sowie die hochperformante Kommunikation mit den Achsen.“

Kommunikation zwischen den Achsen

Dabei koordiniert und berechnet der Motion-Controller UHX45 die Bewegungen der einzelnen Achsen und übergibt die Positionswerte direkt an die Achse der nachfolgenden Station. Wolfgang Pfeiffer: „So können wir mit der Movi-C-Lösung einen sehr schnellen Austausch der Daten und so eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit realisieren.“ Damit erreicht die Anlage eine Taktrate von 10-20 Kartons pro Minute – je nach Format. Die Vernetzung der Antriebe erfolgt dabei über den SEW-Eurodrive-Systembus SBusplus, der auf die SEW-Antriebselektronik und Controller abgestimmt und voreingestellt ist und so eine schnellere Inbetriebnahme ermöglicht. Darüber hinaus basiert er auf Ethercat, ist damit hart echtzeitfähig und sorgt damit für reibungslose Prozesse, genaue Statusmeldungen und damit für einen reibungslosen Anlagenbetrieb.

„Die Besonderheit unserer Anlage ist die hohe Toleranz gegenüber den Kartonabmessungen“, erklärt der geschäftsführende Gesellschafter Wolfgang Pfeiffer. Ein wichtiger Aspekt, können doch zum Beispiel Kartons in der Dimension 400 mal 600 durchaus Abweichungen von zehn bis zwölf Millimetern in Länge und Breite haben. „Zudem können wir dank unseres Messerprinzips auch problemlos dickere Kartonagen verarbeiten“, ergänzt Herr Pfeiffer. So kann der Versender Standard-Kartons und -Deckel von beliebigen Lieferanten einsetzen, ist nicht auf einen speziellen Hersteller angewiesen.