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Der Markt für Taschentücher ist groß: Rund 100 Mio. Päckchen Taschentücher werden weltweit täglich produziert. Ein echtes Massenprodukt also, das den Maschinen in der Produktion richtig Leistung abverlangt. Der Maschinen- und Anlagenbauer Winkler + Dünnebier setzt bei seiner Taschentuch-Produktions- und Verpackungslösung „Flowtos“ dezentrale Servoantriebe von Bosch Rexroth ein und steigerte damit die Effizienz.

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Die Winkler + Dünnebier GmbH zählt mit ihren Maschinen zu den Experten in Sachen Papiertaschentuch. Hohe Produktivität bei der Herstellung allein reicht aber nicht. Zusätzlich gilt es, den speziellen Kundenansprüchen und Formatvarianten in einem globalen Markt gerecht zu werden. Die Taschentuch-Produktions-und Verpackungslösung Flowtos ist deshalb äußerst flexibel und kann elektronisch verstellbare Stapelmengen von fünf bis 15 Taschentüchern verarbeiten. Die Anzahl der später zu Verkaufseinheiten zusammengefassten Einzelpäckchen – von sechs bis 56 in einem Gebinde – lässt sich ebenfalls frei wählen. Auch hinsichtlich der Falttechnik des Zellstoffes stehen in der Maschine zwei Möglichkeiten zur Verfügung: entweder für normal große Taschentuchpackungen oder für kompaktere Reiseverpackungen.

Die Flowtos produziert zweibahnig bis zu 4.600 Taschentücher pro Minute – und verpackt sie zu hygienisch verschlossenen Päckchen. Bei der neuesten Generation geht Winkler + Dünnebier in puncto Antriebstechnik neue Wege: Dezentrale Servoantriebe Indradrive Mi von Rexroth steigern nicht nur die Effizienz, sondern bieten auch bessere Optionen für die Modularisierung der Anlagen. Das vereinfacht ihren Transport und ermöglicht kundenindividuelle Konfigurationen.

Die Flowtos fertigt aus Tissue-Rollen bis zu 4.600 Taschentücher in der Minute. (Foto: Winkler + Dünnebier)
Der Unterschied zwischen konventioneller Verkabelung (zu sehen bei der Installation) und Hybridverkabelung ist offensichtlich:
...Mehrere hundert Kabel weniger bedeuten viele Stunden weniger Arbeit. (Fotos: Bosch Rexroth)
Aufgeräumtes Maschinendesign durch schaltschranklose, dezentrale Servotechnik in Form der Indradrive Mi. (Foto: Bosch Rexroth)

Geringer Platzbedarf im Schaltschrank

Die Vielfalt der Format- und Verpackungsvarianten stellt hohe Anforderungen an die Umrüstung. Formate oder Formelemente müssen sich möglichst schnell, am besten automatisch verstellen lassen, damit die Flowtos nach einem Produktwechsel schnell wieder produzieren kann. Die Grundlage dafür legen dezentrale Servoantriebe Indradrive Mi in Verbindung mit der Motion-Logic-Steuerung Indramotion MLC. Diese Systemlösung ermöglicht eine rezepturgesteuerte Fahrwerkseinstellung auf Knopfdruck, je nach Größe und Anzahl der Taschentücher in einem Päckchen. Durch die räumliche Zuordnung der Antriebstechnik zum jeweiligen Ort der Bewegung besteht zudem die Möglichkeit, Einzelprozesse so zu modularisieren, dass ein späteres Um- und Nachrüsten einfacher wird.

Die vielen Prozessachsen, die die Maschinen einerseits flexibler und einfacher verstellbar machen, erhöhen andererseits aber die Anzahl der Antriebsregler. Damit steigt deren Platzbedarf im Schaltschrank. „Unser Ziel bestand darin, die Schaltschränke so klein wie möglich zu halten und sie idealerweise direkt in die Maschinenmodule zu integrieren“, erklärt Frank Jungbluth aus dem Bereich Engineering Control Systems, Winkler + Dünnebier. Letztlich standen die Ingenieure des Unternehmens vor der Herausforderung, 45 Regler in einen kompakten Schaltschrank zu bekommen. „Das war schlicht nicht möglich“, blickt Jungbluth zurück. Damit lag die Entscheidung nahe, die Antriebsregelung für die Servomotoren direkt in die Maschine zu bringen – mit den dezentralen Servoantrieben Indradrive Mi.

Unmengen an Kabeln gespart

So werden von einem Ansteuergerät ausgehend alle Antriebe mit nur einem Kabel in Reihe geschaltet. Als Faustregel gilt, dass bis zu 20 Indradrive Mi an einem bis zu 200 m langen Kabelstrang einen Antriebsverbund bilden können. Je nach Anschlussleistung, Kabellänge und gewählten Optionen lassen sich auch mehr Antriebe einbinden. Der Systemaufbau ist von seinem Prinzip her so flexibel, dass Erweiterungen bis zur Maximalzahl auch nachträglich jederzeit an beliebiger Stelle möglich sind. Das hat zum Vorteil, dass Änderungen an einer Maschine ohne aufwendige Anpassungen im Schaltschrank einhergehen.

Bei der Flowtos werden die angeschlossenen Servoantriebe über eine zentrale Einspeisung aus dem Schaltschrank heraus mit Gleichstrom versorgt. Die Installation erfolgte mit einem Kabel für Leistung und Kommunikation in Reihe, was den Verkabelungsaufwand um bis zu 90 Prozent reduzierte. Weitere Einsparungen ergeben sich, weil die integrierten Servoantriebe auch als dezentrale E/A-Stationen fungieren. Die zentrale Kommunikation erfolgt dabei über den Automationsbus Sercos. Das harte Echtzeit-Protokoll wird sowohl für die Achsregler als auch für die E/As genutzt. Diese werden – neben den Servoantrieben – über die Feldbusauskopplung angebunden. Infolge dieser Architektur ist nur ein Bus als zentrale Kommunikationsader im Einsatz. Winkler + Dünnebier bringt über Sercos aber auch den kompletten Datenstrom von der Sensorik zur zentralen Steuerung. „Dank der Indradrive-Mi-Antriebe konnten wir die standardisierte Sensorik weitgehend direkt mit den onboard E/As der Servoantriebe über vorkonfektionierte, standardisierte M12-Schraubverbindungen anschließen“, erklärt Jungbluth.

Auch in der Betriebsphase punktet die dezentrale Servoantriebstechnik. Gerade in schnellen Verpackungsmaschinen mit kontinuierlichem Reversier- oder Start-Stopp-Betrieb von Positionierachsen kann die beim Bremsen erzeugte Verlustwärme durchaus zu einem Problem im Schaltschrank werden. Staut sich die Wärme hinter verschlossener Tür, sind teure und energieintensive Klimatisierungen unverzichtbar. Bei der dezentralen Servoantriebstechnik verliert sich die Verlustwärme jedoch Achse für Achse räumlich gut verteilt in der Produktionsumgebung.

Schnellere Logistik

Dezentrale Antriebstechnik leistet einen Beitrag für eine spürbare Aufwandsreduzierung in der Logistikkette. Angesichts der Tatsache, dass Papiertaschentücher auch in Asien immer stärker nachgefragt werden, haben sich die Konstrukteure von Winkler + Dünnebier intensiv Gedanken gemacht, wie sie ihre Maschinen effizient zerlegen, verschicken, wieder aufbauen und in Betrieb nehmen können. Als Konsequenz daraus ist die Flowtos komplett modular aufgebaut: in Software, Mechanik und Elektronik. Die einzelnen Module bestehen aus der Mechanik und dem integrierten, fertig verdrahteten Schaltschrank – sozusagen ein Plug-&-Play-fähiger Mechatronikblock. Modularer Aufbau und schnelle Installation durch vorkonfektionierte Stecktechnik stellen sicher, dass die einzelnen Module vor Ort beim Endkunden nur noch mechanisch ausgerichtet und mit wenigen Handgriffen elektrisch verbunden werden müssen. Hierfür ist weder ein Elektriker noch ein weiterer E/A-Check notwendig. Dieses Vorgehen sorgt auch in Deutschland dafür, dass Produktions- und Verpackungsanlagen nach der kompletten Prozessinbetriebnahme im Werk von Winkler + Dünnebier schneller in Einzelmodule zerlegt und transportsicher verpackt sind. „Wir modularisieren unsere Anlagen konsequent und erzielen damit Einsparungen hinsichtlich Zeit, Platz und Kosten“, fasst Joachim Loock, Vice President Engineering Controls and Drive Technology bei Winkler + Dünnebier, zusammen.

Mit der Option für eine durchgängige Modularisierung eröffnet dezentrale Antriebstechnik Optimierungspotenzial entlang der gesamten Wertschöpfungskette im Maschinen- und Anlagenbau. Mit einem Plus an Flexibilität setzen Maschinenhersteller nicht nur individuelle Kundenwünsche einfacher um, sondern führen auch Inbetriebnahme oder etwaige Umbauten im laufenden Betrieb effizienter durch. Zusätzlich können sie in Sachen Platzersparnis punkten: Denn Maschinen können signifikant kleiner ausgelegt werden, was wiederum eine bessere Ausnutzung der meist knappen Ressource Betriebsfläche bedeutet.

 

Für Sie entscheidend
Technische Details

  • Servoantriebe Indradrive Mi in Verbindung mit der Motion-Logic-Steuerung Indramotion MLC ermöglichen eine rezepturgesteuerte Fahrwerkseinstellung auf Knopfdruck.
  • Die Antriebsregelung für die Servomotoren liegt innerhalb der Maschine: Von einem Ansteuergerät ausgehend, werden alle Antriebe mit nur einem Kabel in Reihe geschaltet. Bis zu 20 Indradrive Mi können an einem bis zu 200 m langen Kabelstrang einen Antriebsverbund bilden.
  • Bei der Flowtos werden die angeschlossenen Servoantriebe über eine zentrale Einspeisung aus dem Schaltschrank heraus mit Gleichstrom versorgt. Die Installation erfolgt mit einem Kabel für Leistung und Kommunikation in Reihe, was den Verkabelungsaufwand um bis zu 90 Prozent reduziert.

Autor

Hartmut Wirths, Vertrieb Fabrikautomation, Bosch Rexroth AG

Unternehmen

Bosch Rexroth Electric Drives and Controls GmbH

Bgm.-Dr. -Nebel-Straße 2
97816 Lohr am Main
Deutschland

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