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Die Anforderungen an moderne Etikettier- und Verschlussmaschinen sind hoch. Heutzutage kommt keine Maschine mehr ohne exakte Positionierung und Drehmomentregelung bei sehr hohen Geschwindigkeiten und Durchsatzmengen aus. Erreicht wird dieses anspruchsvolle Ziel nur mit einer geeigneten und auf den Etikettierprozess abgestimmten Antriebstechnik. Anforderungsgerechte Antriebe bieten aber weitaus mehr als nur eine Steigerung der Produktivität und Minimierung des Ausschusses. Zeitgemäße Etikettier- und Verschlussmaschinen verwenden Servomotoren mit Direktantrieb und Mehrachssteuerungen, die ohne mechanische Verbindungen auskommen, dabei klein sind sowie aufgrund ihrer Zuverlässigkeit den Wartungsaufwand minimieren.

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Der Servoantriebs- und Motion-Control-Spezialist Elmo Motion Control mit deutscher Niederlassung in Viernheim bei Mannheim bietet passgenaue Direkt­antriebe und Motion-Control-Antriebe für Etikettier- und Verschlussmaschinen auf hohem Niveau. Die intelligenten Engineering-Tools und die fortschrittliche Motion-Control-Technologie von Elmo stehen für perfekt abgestimmte Servoachsen und effiziente Ethercat-Netzwerke und ermöglichen die schnelle und unkomplizierte Einrichtung von extrem schnellen, hochpräzisen Etikettier- und Verschlussmaschinen.

Mit der starken Servoantriebs- und Motion-Control-Technologie von Elmo können Durchsatzmengen von über 60.000 Etiketten pro Stunde problemlos sichergestellt werden. (Foto: Elmo)

Mit der starken Servoantriebs- und Motion-Control-Technologie von Elmo können Durchsatzmengen von über 60.000 Etiketten pro Stunde problemlos sichergestellt werden. (Foto: Elmo)

Mit der starken Servoantriebs- und Motion-Control-Technologie von Elmo können Durchsatzmengen von über 60.000 Etiketten pro Stunde problemlos sichergestellt werden. Die passgenauen Antriebe von Elmo sind prädestiniert für die Erzielung hochpräziser Etikettierungen beziehungsweise Verschließungen bei sehr geringer Fehlerquote. Mit der Antriebslösung von Elmo können problemlos mehr als 60 Antriebe auf einer extrem schnell drehenden Plattform parallel betrieben werden sowie die Übertragung von Hochleistungs- und Hochgeschwindigkeits-Ethercat-Kommu-
nikation über Schleifringe schnell und effizient realisiert werden.

Herausforderung Maschineneinrichtung

Für die Realisierung einer schnellen Flaschenetikettier- und Verschlussmaschine ist die Berechnung und Ausführung komplexer und dynamischer Ecam-Profile notwendig. Für diese Bewegungen müssen bewegliche Manipulatoren mittels schneller, ausgereifter und komplexer Steuerungsalgorithmen angesprochen werden. Diese Aktuatoren benötigen Dutzende von Motoren und Antrieben, die auch unter widrigen Bedingungen, bei Erschütterung, in feuchter Umgebung und bei extremen Temperaturen funktionieren müssen. Darüber hinaus muss eine schnelle und auf Signalintegrität ausgerichtete Kommunikation mittels Schleifringen gewährleistet werden. Das kann einen hohen Zeitaufwand mit mehrwöchiger intensiver Arbeit bedeuten, bei der ein hohes Maß an Fachwissen und viel Erfahrung erforderlich sind. Mit der Advanced Motion Control Technologie von Elmo wird der Implementierungsprozess optimiert und die technischen Anforderungen zur Einrichtung spürbar reduziert. Außerdem verkürzten sich dank der hochmodernen Motion Controller der Arbeitsaufwand bei er Implementierung im realen Anwendungsfall auf weniger als drei Tage. Dabei wurden außer dem Elmo Application Studio (EAS) keine weiteren Hilfstools benötigt.

Das rotierende Karussell wird von 60 hochleistungsfähigen Gold-Duets von Elmo Motion Control angetrieben. (Foto: Elmo)
Mit dem Auto Tuner der EASII Engineering-Software kann jede mechanische Störung innerhalb weniger Minuten behoben werden. (Grafik: Elmo)
Mit dem Ecam-Builder Tool gelingt Engineering in wenigen Minuten. (Grafik: Elmo)

Innovative Lösung

Die Hochgeschwindigkeits-Etikettier- und Verschlussmaschine besteht aus 60 Achsen. Dabei werden die Flaschen automatisch in die Maschine eingespeist und an ein rotierendes Karussell übergeben, angetrieben von 60 hochleistungsfähigen Gold-Duets von Elmo Motion Control. Die Gold-Duets sind ein integriertes System von Servoregler und Motor, die einen Hochleistungs-Servomotor mit einem intelligenten Gold-Servoregler, in diesem Fall ein Gold Whistle Servoantrieb, in einer Einheit kombinieren. Diese kompakte Motor-Regler-Kombination ist der ideale Antrieb für Etikettiermaschinen mit hohem Durchsatz, da sie aufgrund ihrer kleinen Baugröße leicht in den Karussells verbaut werden können. Zudem minimieren die Gold-Duets den Verdrahtungsaufwand, wodurch der Schaltschrank schrumpft. Die geringe Verkabelung reduziert Einflüsse durch externes Rauschen oder elektromagnetische Störungen und ist somit prädestiniert für eine Mehrachsanwendung, die mittels Ethercat-Kommunikation gesteuert wird. Zudem reduzieren die Direktantriebe die Installations- und Unterhaltskosten. Die Gold-Duets, die direkt am Karussell angebracht werden, nutzen ein hochauflösendes absolutes Gebersystem, um eine hohe Präzision und beste Servoperformance zu erreichen. Die robuste Gold-Duet-Lösung hält den mechanischen Erschütterungen der rotierenden Plattform problemlos stand. Die Antriebe sind verfügbar in verschiedenen Flanschgrößen und Leistungen von 30 Watt bis 5 kW. In Schutzart IP65 sind die Gold-Duets lieferbar mit allen gängigen Gebersystemen und mit Bremse.

Für die Einrichtung einer schnellen Flaschenetikettier- und Verschlussmaschine ist die Planung und Ausführung komplexer und dynamischer Ecam-Bewegungen notwendig. (Foto: Elmo)
Der neue Gold-Duet ist ein integrales System von Servoregler und Motor, das einen Hochleistungs-Servomotor mit einem intelligenten Gold-Servoregler in einer Einheit kombiniert. (Foto: Elmo)

Hochgeschwindigkeitskameras erstellen Momentaufnahmen

Am stationären Teil der Maschine befinden sich vier Hochgeschwindigkeitskameras. Wenn Flaschen eine Kamera passieren, erstellt diese eine Momentaufnahme und überträgt diese an einen Hostcomputer. Der Hostcomputer verarbeitet die Bilddaten und berechnet die genaue Etikettenposition mit einem Bildverarbeitungsalgorithmus.

Die Flaschenumdrehung wird durch den Gold Maestro, den Mehrachsregler von Elmo, gesteuert, der die korrekte Ziel-Etikettierungsposition bestimmt und das Ecam-Profil passend berechnet. Die Ecam-Funktionalität ist entscheidend für einen reibungslosen Betrieb der Etikettiermaschine. Alle Slaves arbeiten in der DS-402-standardisierten Betriebsart mit zyklisch synchronisierter Positionierung. Der Gold Maestro und die Engineering-Software EASII, ebenfalls von Elmo, erlauben verschiedene Arten der Interpolation zwischen den einzelnen Profilpunkten für gleichmäßigere Bewegungstrajektorien mit einer minimalen Anzahl von Ecam-Punkten. Die Berechnung von Ecam-Profilen kann auch dynamisch im Betrieb und ohne äquidistante Stützstellen erfolgen. Ein Umschalten zwischen Profilen „on the fly“, Erstellung mehrstufig-hierarchischer Topologien, virtuelle Achs-Synchronisation und viele weitere Funktionen, die den Implementierungsprozess vereinfachen und beschleunigen, sind ebenfalls möglich.

Perfektes Antriebsengineering in Minuten

Das fortschrittliche EASII (Elmo Application Studio) Ecam-Tool kombiniert mit EMBL (Elmos Motion Block Libraries) ermöglicht eine sehr einfache, schnelle Erstellung und präzise Prüfung der Ecam-Trajektorien, um die Maschine innerhalb von Tagen in Betrieb zu nehmen. Selbst hochkomplexe Profile und die Synchronität vieler Achsen können damit erstellt werden. Die EMBLs ergänzen das EASII Advanced Tool Setup. Elmo hat zahlreiche EMBLs entwickelt, die den Entwicklungsprozess der Maschine vereinfachen. Zum Beispiel Homing (alle DS-402-Methoden und mehr), Output Compare (PEGS), Emulation, ECAM, PVT, Splines, Joystick und viele mehr.

Mit EASII werden Anwender einfach, schnell und auf durchdachte Art und Weise durch den gesamten Einrichtungsprozess geführt. Selbst unerfahrene Anwender kommen schnell damit zurecht.

Gold Maestro sorgt für perfekte Harmonie

Die Gold Maestro Motion Controller von Elmo bieten eine Mehrachssteuerung im Weltklasseformat. Das ganze Orchester von 60 Servoantrieben wird vom Gold Maestro geleitet, der den gesamten Etikettierprozess kontrolliert und überwacht.

Der Gold Maestro führt das komplexe Bewegungsszenario präzise aus. In Verbindung mit den Gold-Servoantrieben erzielt er harmonische Bewegungen. Dafür sorgen intelligente Funktionen und ein hocheffizientes Network Mastering.

Die integrierten Regelalgorithmen sorgen für optimierte Leistung in jedem Lastfall und perfekte Abstimmung des gesamten Servoantriebssystems. Eine Überlagerung von Bewegungen mehrerer Achsen ist ebenso möglich wie die Zielpositionsbestimmung in Echtzeit, hochauflösendes Error-Mapping in 1-D, 2-D und 3-D, elektronische Getriebefunktionen, der Aufbau von Bewegungen nach Polynomen höherer Ordnung und das Anfahren von Spline-Profilen. All diese Anforderungen an die Mehrachsbewegung erfüllen die Motion Controller mit hoher Präzision und Geschwindigkeit. Die Steuerung durch den Gold Maestro erlaubt die bestmögliche Ausnutzung der Fähigkeiten, die die intelligenten Antriebe von Elmo bieten. Dazu gehört das Ausführen von sanften, präzisen und extrem schnellen Bewegungen.

Volle Kontrolle

Zu den Eigenschaften der Gold-Maestro-Baureihe gehören extrem leistungsfähige Motion-Control-Features, schnelle und einfache Anpassung an die individuelle Applikation, stabile Leistung, lange Lebensdauer und hohe Wettbewerbsfähigkeit. Zertifiziertes Ethercat und Zykluszeiten bis herab zu 250 μs schaffen die Voraussetzung für extrem schnelle, hochgenaue Regelungsprozesse von Maschinenachsen.

Unternehmen

Elmo Motion Control GmbH

Walter-Oehmichen-Str.20
68519 Viernheim
Deutschland

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