Wie die richtige Motion Control eine Schlauchbeutelmaschine flexibel macht

Antriebstechnik Wie die richtige Motion Control eine Schlauchbeutelmaschine flexibel macht

14.11.2018Autor / Redakteur: Hassan Geshani / Ute Drescher

Für eine neue Produktionsanlage suchte Snack-Hersteller XOX nach einer automatisierten Verpackungslösung. Sie sollte die Snacks schnell und ohne Aufwand in unterschiedlich große Schlauchbeutel füllen. Das funktioniert, wenn die Antriebstechnik mitspielt.

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Lenord, Bauer & Co. GmbH

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WITTENSTEIN alpha GmbH

Lenze SE

Ganz verschiedene Snacks, die hochautomatisiert verpackt werden – mit der richtigen Antriebstechnik kein Problem.
(Bild: © xfotostudio – stock.adobe.com)

Erdnussflips und Popcorn sind nur zwei der vielen Snackspezialitäten, mit denen die XOX Gebäck GmbH in den Regalen des deutschen Einzelhandels vertreten ist. Das Unternehmen aus dem niedersächsischen Hameln fertigt nach eigenem Credo Produkte aus besten Zutaten in unterschiedlichsten Geschmacksrichtungen, Texturen und Verpackungsgrößen zu einem attraktiven Preis.

Die bekanntesten Vertreter der Knabberwaren sind Erdnussflips und Chips mit Paprikawürzung. Während das Geschäft bei den beiden Publikumslieblingen von hohen Stückzahlen und XXL-Verpackungen geprägt ist, herrscht rechts und links echte Vielfalt. Die Verpackungsanlagen von Wolf aus Lich-Birklar sind genau für diese Anwendungsfälle konzipiert.

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Die Sortimente von XOX zeichnen sich durch sorgfältig ausgewählte Rohstoffe und Zutaten aus.

Kein Gramm zu wenig: Mit Hilfe der Schüttwage werden die Tüten automatisch gefüllt.

Verkaufsfertige Schlauchbeutel mit würzigem Inhalt verlassen die Wolf-Verpackungsmaschine in Richtung Kartonierer.

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Die vertikale Schlauchbeutelmaschine VPC 250 ist dafür entwickelt, Snacks, Sweets oder andere schüttfähige Nahrungsmittel effizient zu verpacken. Sie lässt sich einfach bedienen und schnell umrüsten, hat eine kompakte Bauweise und gewährleistet schonende Verpackungsabläufe mit einer Leistung von bis zu 90 Beuteln pro Minute.

Als Snack-Hersteller XOX in eine neue Produktionsanlage investieren wollte, ging der Auftrag für die Verpackung der Snackprodukte in Schlauchbeutel daher an die Wolf Verpackungsmaschinen GmbH – unter der Prämisse, die Antriebs- und Automationstechnik durchgängig mit Lenze zu realisieren.

Runter mit den Rüstzeiten

„Für unsere neue Produktionsanlage wollten wir eine hochautomatisierte Verpackungslösung, die eine losgrößengerechte Fertigung mit wenigen und vor allem auch zeitsparenden Umrüstungen ermöglicht“, bringt es Edmund Besecke, Inhaber & Geschäftsführer von XOX, auf den Punkt. Die VPC 250 entspricht eben diesem Wunsch: Umrüstungen sind immer dann notwendig, wenn XOX beispielsweise gleiche Produkte in unterschiedlichen Packungsmengen produzieren will.

Generell geht es daher darum, bei Folien und Umverpackungen weitgehend zu standardisieren. „Wir setzen deshalb auf möglichst immer gleiche Folienbreiten, um die Rüstzeiten zu minimieren“, erklärt XOX-Werksleiter Jörg Jockel. Das bedeutet, dass die Gewichts- und Volumenvarianz über die Länge der Schlauchbeutelverpackung zu realisieren ist. Werden Anlagen eingesetzt, die mit Siegelbacken arbeiten, die fest mit einem rotierenden Zylinder verbunden sind, fallen allerdings aufwendige Umrüstarbeiten an.

Produkte regelmäßig und schnell wechseln

Um die Produktivität durch möglichst kurze Rüstzeiten zu steigern, arbeitet die Vertikalschlauchbeutelverpackungsmaschine VPC 250 mit Servoantrieben und passgenauen Kurvenscheiben. „Maschinen mit fest angeordneten Siegelbacken sind zwar schneller und erreichen durchaus 230 Beutel in der Minute. Die Umrüstung gestaltet sich allerdings zeitraubend, weshalb mit dieser Technik in der Regel Anlagen ausgestattet sind, die rund um die Uhr mit einem Produkt laufen“, erklärt Arno Wördemann, Vertriebsleiter bei Wolf Verpackungsmaschinen. Das Unternehmen aus Mittelhessen hat sich mit der VPC 250 erfolgreich in einem Marktsegment aufgestellt, das von regelmäßigen Produktwechseln gekennzeichnet ist. „Wir nutzen deshalb elektronische Kurvenscheiben statt fester Rotationsmechaniken für passgenaues Siegeln.“

Auch die Energieeffizienz im Blick behalten

Technisch realisiert ist diese Antriebslösung bei XOX mit Lenze-Servoreglern der Reihe i700 – und zwar als Doppelachsregler mit zentraler Einspeisung über einen energieeffizienten DC-Zwischenkreisverbund. „Energieeffizienz ist für uns ein wichtiges Thema“, unterstreicht Jörg Jockel. Dieser Anspruch findet sich auch bei den Motoren wieder. Eingebaut sind Synchronservomotoren der Lenze-Reihe MCS, die aufgrund ihrer Bauweise mit Permanentmagneten sehr gute Wirkungsgrade erreichen.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt bei der Evaluierung der Technik war bei XOX die Serviceverfügbarkeit. Mit Lenze als Partner „um die Ecke“ befindet sich der Snackhersteller in der glücklichen Situation, Ersatzteile ohne eigenes Lager innerhalb kürzester Zeit direkt am Werk zu beziehen. „Wir arbeiten in der Weserberglandregion einfach gut zusammen“, freut sich Edmund E. Besecke, Inhaber und Geschäftsführer von XOX.

Das Herz steckt in der Motion Control

Was die Bewegungsführung angeht, steckt das Automatisierungsherz der Verpackungsmaschine in der von Lenze und Wolf gemeinsam entwickelten Motion Control. Zum Kern-Know-how von Wolf zählen die eigentlichen Maschinenfunktionen auf der Grundlage von Codesys sowie den Standards der Pack ML. Alleinige Aufgabe von Lenze wiederum war es, diese in Antriebsfunktionen zu übersetzen und in vorbereitete Achsbausteine zu gießen.

BUCHTIPPDas Buch „Praxishandbuch Antriebsauslegung“ hilft bei der Auswahl der wesentlichen Bestandteile elektrischer Antriebssysteme: Motor, Getriebe, Stellgerät, Netzversorgung sowie deren Zusatzkomponenten. Auch auf die Berechnung wird intensiv eingegangen.

Hierbei greift der Spezialist für Maschinenautomatisierung auf wiederverwendbare Softwarelösungen der Application-Softwaretoolbox Fast zurück. Kennzeichnend für die Bewegungsabläufe beim Siegeln sind filigran konzipierte Kurven. Daher kommt dafür das passende Technologietemplate für elektronische Kurvenscheiben zum Einsatz – eine Antriebslösung, die bei Lenze seit jeher zum Geschäft gehört.

Die Raffinesse von Fast besteht darin, Kurvenscheiben in ihrem Grundprinzip abzubilden und dabei viel Freiheit für individuelle Anpassungen und Optimierungen zu erhalten. Zwei Vorteile dieser Arbeitsweise heißen Standardisierung von Grundfunktionen und Zeitgewinn. Arno Wördemann lobt an dieser Stelle „die sehr gute Zusammenarbeit mit Lenze gerade bei der Programmierung“, mit dem Resultat, dass sich die Maschine überaus einfach bedienen lässt. „Das ist für uns und für den Endkunden wichtig.“

Als Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine ist in die Vertikalschlauchbeutelverpackungsmaschine ein Touchdisplay integriert. Dieses kommuniziert mit dem Lenze-Controller 3200C, der die komplette Bewegungssteuerung abwickelt. „Das Herz der Maschine schlägt in der Motion Control“, fasst Wördemann zusammen. Dazu zählen die Bewegungsprofile der vertikalen und horizontalen Backen, des Bandantriebs sowie der Abwickler für die Folien. In der Querkommunikation zwischen dem Controller 3200C, dem I/Os 1000 sowie den i700-Doppelachsreglern nutzt die Lenze-Lösung Ethercat. Der Controller spricht wiederum per Profinet mit einer kleinen Siemens-SPS für die Visualisierung. Mit diesem Aufbau lassen sich aktuell bis zu 200 Produktrezepte hinterlegen und auf Knopfdruck verändern.

Software-Module machen Maschine smart

Die Kombination aus dem kompakten Lenze-Motion-Controller 3200C mit vorbereiteten Fast-Softwarelösungen für wiederkehrende Bewegungen sowie den platzsparenden i700-Servoreglern macht den Weg frei, Produktionseinrichtungen, beispielsweise Verpackungsmaschinen, einfach und smart auszurüsten. Der hohe Anspruch an die Standardisierung führt in Verbindung mit vorbereiteten Technologietemplates dazu, Engineeringzeiten spürbar zu senken. Zudem spart diese Lösung durch ihren kompakten Aufbau merklich Platz im Schaltschrank. Das erleichtert die Integration des Lenze-Systems in vorhandene Mechaniken und schafft später mehr Freiheit im Retrofit. (ud)

Save the Date: Anwendertreff MaschinenkonstruktionAngesichts zunehmender Digitalisierung und Vernetzung von Maschinen und Anlagen stellt sich die Frage, ob die klassischen Technologien im Zeitalter von Industrie 4.0 noch zeitgemäß sind und wo sich neue Maschinenkonzepte anbieten. Antworten und Entscheidungshilfen für die Auswahl der jeweils am besten geeigneten Methoden und Komponenten bietet der Anwendertreff Maschinenkonstruktion am 21 Mai 2019.
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