Technik

Dezentral, modular, intelligent

Die Optima Packaging Group GmbH mit Hauptsitz in Schwäbisch Hall ist ein namhafter Hersteller von Abfüll- und Verpackungs-
technik. Seit den 1970er-Jahren hat Optima (lateinisch: „Die Beste") die Automatisierung der Papierhygieneverpackung maßgeblich geprägt. Heute nimmt die Unternehmensgruppe bei Maschinen für die Verpackung von Windeln und Damen-
hygieneprodukten in Folienbeuteln eine internationale Spitzenstellung ein. Optima liefert komplette Verpackungslinien - von der Primärverpackung der Vlieserzeugnisse bis zum Palettierer.

Die modulare Verpackungsanlage besteht aus dem sogenannten Converter, einem Total Quality Control Center (TQCC) sowie verschiedenen Packstationen für unterschiedliche Verpackungs-
größen. Der Converter ist die Maschine, auf der die Vließprodukte produziert werden. Vom Converter gelangen die Vließprodukte über den Beutelfüller und Förderstrecken zum TQCC. Hier erfolgen die Qualitätssicherung sowie die Kennzeichnung mit Chargennummer, Produktionsstätte und Datum. Die spezifische Kennzeichnung ermöglicht die lückenlose Traceability für jedes einzelne Fertigprodukt.

Über nachfolgende Fördertechnik nehmen die Vließerzeugnisse ihren Weg zur zweiten Power Zone (Anlagenabschnitt), dem Multipacker, der die Sekundärverpackung vornimmt. Das können unterschiedlichste Bundles und/oder Kartonagen sein. Der Displaypacker erzeugt eine Verkaufsverpackung aus Karton oder bedruckter Folie, die Multipack genannt wird.

Flexibles Anlagenlayout
Um auf Veränderungen der Nachfrage schnell reagieren und auch kleinere Marktsegmente bedienen zu können, fordern die Anwender heute mehr Flexibilität beim Anlagenlayout. Das betrifft vor allem die Fördertechnik im End-of-Line-Bereich, die die einzelnen Verpackungsstationen verbindet. Klaus Gwinner, Mitarbeiter Engineering bei Optima, erläutert: „Wunsch der Anlagenbetreiber ist es, beim Lieferanten ein Band komplett mit dezentralen Antrieben zu kaufen. Das heißt funktionsgeprüfte Module, die man per Plug-and-Play installieren und in Betrieb nehmen kann." Dipl.-Ing. (BA) Jens Sielaff, Engineering Manager End-of-Line bei Optima, ergänzt: „Wenn der Kunde seine Anlage später erweitern möchte, lässt sich das dank unserer modularen Konstruktionsphilosophie mit sehr geringem Aufwand realisieren."

Der Karton kommt in Querlage aus dem Multipacker heraus und soll auf der anschließenden Förderstrecke um 90 Grad in Längs-
richtung gedreht werden. Zur Realisierung dieser Anforderung treiben zwei Antriebe zwei nebeneinander verlaufende Bänder unterschiedlich schnell an. Die dadurch entstehende Rela-
tivgeschwindigkeit bewirkt die Drehung der Kartons. Klaus Gwinner erläutert: „Bei dieser Förderstrecke kann man über einen Umschalter die Geschwindigkeit für beide Bänder auswählen. Damit ist es für den Anwender sehr einfach, zwischen dem Normalbetrieb und der Funktion 'Drehen' zu wählen.

In den einzelnen Anlagensegmenten - Qualitätskontrolle, Multipacker, Verschließer und Palettierer - werden jeweils unterschiedliche Bandgeschwindigkeiten gefahren. „Optima setzt prozessbedingt immer geregelte Antriebe mit Frequenzumrichter ein", erläutert der Engineering Manager Jens Sielaff, „weil wir auf Lücke ziehen, Stau erzeugen oder unterschiedliche Bandgeschwindigkeiten in den einzelnen Abschnitten realisieren müssen."

Dezentrales Antriebssystem
Bei konventionellen Lösungen sind Antriebsregler in einem Schaltschrank untergebracht. Dadurch hat man Verdrah-
tungsaufwand von den Schaltschränken zum Motor in der Fördertechnik. Wenn eine Umstellung der Produktion erfolgen soll, entsteht erneut beträchtlicher Aufwand für Planung, Installation und Dokumentation. Um hier eine höhere Effizienz zu erreichen, entschloss sich Optima, eine dezentrale Antriebslösung einzusetzen. Das bringt zahlreiche Vorteile mit sich: Man muss nicht zweimal planen und es ist auch keine Änderung beim Anlagenlayout oder im Schaltschrankaufbau erforderlich.

Bei der neuen, effizienten Lösung fiel die Wahl auf das dezentrale Antriebssystem Movifit von SEW-Eurodrive. Für den Anwender heißt das: intelligente Technik, die nicht im Schaltschrank untergebracht ist, sondern in autarken Fördertechnikmodulen. „Die Applikationsvarianz bei Optima erfordert ein dezentrales Produkt, das sich mit minimalem Aufwand schnell an die wechselnden Situationen anpassen lässt", erläutert Dipl.-Ing. (BA) Marco Wolff, Regionaler Anwendungstechniker bei SEW-Eurodrive. „Aus diesem Grund haben wir Movifit mit seinen zahlreichen innovativen Eigenschaften eingesetzt."

Das modulare Gerätekonzept mit Frequenzumrichter, Motorstarter und Controller bietet ein Höchstmaß an Flexibilität beim Anlagenaufbau. In der Technology-Variante dieser dezentralen Antriebssteuerung ist eine Motion-Control-Steuerung integriert. Mit dieser Movi-PLC können die unterschiedlichsten Steueraufgaben autark vor Ort erledigt werden. Auch hinsichtlich der Kommunikation lässt Movifit keine Wünsche offen. Es werden alle gängigen Bussysteme unterstützt und bis zu zwölf Digitale Eingänge und vier Digitale Ein-/Ausgänge können lokal installiert und verarbeitet werden.

Master- und Slave-Steuerungstopologie
Typische Antriebsfunktionen wie Start/Stopp, Geschwindig-
keitsänderungen oder Positionierung werden dezentral innerhalb einer Bandgruppe gesteuert. Hierfür ist jede Gruppe mit einem dezentralem Master und mehreren Slaves der SEW-Baureihe Movifit ausgestattet. Der Master, das Movifit-Technology-Gerät, verarbeitet die Signale von Tastern sowie Lichtschranken und errechnet daraus unterschiedliche Drehzahlsollwerte für die angeschlossenen Movifit-Slaves. Innerhalb der Fördertechnik des End-of-the-Line-Bereichs gibt es eine Staustrecke mit Lichtschranken, die ebenfalls individuell über den Movifit-Master gesteuert werden kann.

Vernetzung ermöglicht flexible Produktion
Standardmäßig werden die einzelnen Anlagenzonen autark betrieben. Sofern der Kunde häufig unterschiedliche Produkte auf der Verpackungslinie fertigen möchte, gibt es zusätzlich auch die Möglichkeit der Vernetzung über Ethernet. Dann können die jeweiligen Geschwindigkeiten in der Primärverpackung, im Multipacker und im Pallettierer rezeptbezogen abgelegt und automatisch an die einzelnen Fördertechnikbandgruppen verteilt werden. Mit dem vernetzten, dezentralen Antriebssystem von SEW-Eurodrive ist es problemlos möglich, die ganze Linie in Abhängigkeit von der Verpackungsgeschwindigkeit flexibel zu steuern.

Komplette Verpackungslinie als Pilotanlage
Zur Demonstration der neuen Konzeption und ihrer bisher nicht gekannten Flexibilität baute Optima im eigenen Technidrom eine Pilotanlage auf. Kunden haben hier die Möglichkeit, Produkttests durchzuführen. Dipl.-Ing. (BA) Jens Sielaff erläutert: „Angefangen vom Pimärverpacker über die Qualitätssicherung bis hin zum Palettierer haben wir eine komplette Verpackungslinie aufgebaut, an der wir unsere Technologiekompetenz darstellen können und zeigen, welche Maschinen wir einsetzen."
Mit der Fördertechnik bis zur Endverpackung hat Optima die Prozesskette geschlossen. Der Kunde bekommt eine Verpackungskomplettlösung aus einer Hand. Mechanik, Elektrik und Software sind perfekt aufeinander abgestimmt. Das dezentrale Antriebssystem Movifit von SEW-Eurodrive verschafft dem Endkunden die gewünschte Flexibilität bei der Herstellung unterschiedlicher Produkte.

Störsichere Kommunikation
Polymere optische Fasern | Eine Kommunikationslösung von SEW-Eurodrive mit polymeren optischen Fasern sorgt für sehr hohe Störsicherheit der Kommunikation zwischen Automati-
sierungskomponenten. Darüber hinaus ermöglicht sie eine komfortable Leitungsdiagnose. Zusammen mit dezentralen Antriebs- und Positioniersteuerungen bietet SEW-Eurodrive eine Kommunikationslösung mit polymeren optischen Fasern (POF) an. Sie ermöglicht die Anbindung an das optische Profinet IO über Lichtwellenleiter (LWL). In der Praxis werden hiermit Übertragungsgeschwindigkeiten bis 100 Mbit/s bei 50 m Leitungslänge von Gerät zu Gerät realisiert.
Das Bruchsaler Unternehmen ist Vorreiter beim Einsatz der Polymerfasertechnik in der dezentralen Antriebstechnik. Bei seiner Antriebs- und Positioniersteuerung Movipro ADC ist die POF-Schnittstelle direkt integriert. Bei der Antriebssteuerung Movifit FC/SC wandelt die POF-Option L10 die optischen Signale in elektrische Signale mit Profinet-IO-Protokoll um und umgekehrt.
Darüber hinaus unterstützen Movipro und Movifit eine erweiterte Leitungsdiagnose. Die überlagerte Steuerung hat somit die Möglichkeit, die Qualität der LWL-Übertragungsstrecke direkt zu messen. Sinkt die Systemreserve der Übertragungsstrecke unter ein Niveau von 2 dB, schicken die SEW-Geräte einen Maintenance-Alarm zur Anlagensteuerung. Zusätzlich wird dieser Zustand am Gerät vor Ort per LED angezeigt. Somit können schon bei der Inbetriebnahme die Qualität der gesamten Verkabelung überprüft und im Betrieb Konzepte der vorbeugenden Instandhaltung umgesetzt werden.
Überall wo Ströme fließen, gibt es auch elektromagnetische Felder. Diese Tatsache muss berücksichtigt werden, wenn dazu gleichzeitig eine zuverlässige Kommunikation zwischen Automatisierungskomponenten zu gewährleisten ist. Bei Lichtwellenleitern mit polymeren optischen Fasern kann die Datenübertragung - anders als bei Kupferkabeln - nicht durch elektromagnetische Felder gestört werden.

 

Über die Firma
SEW-EURODRIVE GmbH & Co KG
Bruchsal
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