Verpackungsmaschinen

Automatisierungstechnik für Steigenaufrichter

Je nach Anforderung erstellt der Automat bis zu 30 ergonomische, formschöne Umverpackungen pro Minute.
(Bild: Pilz/Wächter Packautomatik)

Wie in der gesamten Verpackungsbranche sind auch beim End-of-Line-Packaging Flexibilität und Effizienz gefragt: Rasche Wechsel auf neue Formate inklusive schnelle und unkomplizierte Anpassung von Aktoren und Sensoren sind ein Muss, Industrie-4.0- und Losgröße-1-Themen von Belang. In den zurückliegenden Jahren haben Hersteller von Verpackungsanlagen relaisbasierte Hardware gegen zuverlässigere, flexiblere und weniger anfällige Softwaresysteme getauscht. Damit einherging die im Kern ebenfalls softwarebasierte Optimierung von E-Sicherheitslösungen.

Kundenzentrierter Mittelständler mit Anspruch

Im Zuge der Neukonzeption einer Aufrichtanlage stand bei Wächter Packautomatik die Erneuerung der Steuerungs- und Sicherheitstechnik an. Das Familienunternehmen mit Sitz im westfälischen Bad Wünnenberg-Haaren hat sich der Automatisierung von Verpackungsvorgängen verschrieben. Seit 35 Jahren plant, konstruiert und baut Wächter mit aktuell rund 180 Mitarbeitern und einer hohen Fertigungstiefe vorwiegend Sondermaschinen im Bereich der Verpackungstechnik. Der Umbau bestehender sowie das Retrofit älterer Maschinen zählt ebenso zum Leistungsspektrum. Damit hat sich Wächter in der Nahrungsmittel-, Getränke-, Fußbodenindustrie wie auch in anderen Branchen einen Namen gemacht.

Automatisierungskonzept: Pilz

Weil das Vorgängermodell des Tablomat LE nicht mehr den gestiegenen Ansprüchen an Leistungsfähigkeit und Effizienz entsprach, war Handlungsbedarf angezeigt: „Die bis dahin an den Schutztüren eingesetzten mechanischen Sicherheitsschalter waren anfällig und führten mitunter zu nicht plausiblen Diagnosemeldungen. Darüber hinaus gab es nun überzeugende Alternativen zu komplizierter und aufwendiger Verdrahtung. Nur zwei von mehreren Gründen, die den Anstoß gaben, uns grundsätzliche Gedanken über zukunftsfähige Automatisierungs- und Sicherheitskonzepte zu machen“, erklärt Jürgen Schulte, Leiter der Fertigung bei Wächter.
Da bereits langjährige und vertrauensvolle Kontakte zu Pilz bestanden, lag die Einbindung des Automatisierungsexperten aus Ostfildern nahe. Pilz stellte im ersten Ansatz aktuelle Automatisierungs- und Sicherheitstechnik vor. Im Rahmen der anschließenden Beratungsgespräche wurden gemeinsam relevante Ziele definiert.

Wo vorher anfällige mechanische Sicherheitsschalter zum Einsatz kamen, sorgen nun an den vier Schutztüren berührungslose Schutztürsysteme für Sicherheit.
(Bild: Pilz/Wächter Packautomatik)

Ziel: optimiert Bedienen und Betreiben

Neben den Anforderungen an den Anlagenaufbau und die Installation stellte der Anbieter intelligenter Verpackungslösungen hohe Ansprüche an die Anlagenverfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Flexibilität und Diag­nose. Diagnosedaten der Sensoren, so die Forderung, müssen der Maschinensteuerung (SPS) über einen Ethercat- oder Profinet-Gateway in Echtzeit zur Verfügung stehen. Der Anlagenbediener soll zu jedem Zeitpunkt einen vollumfänglichen Überblick über den Maschinenstatus haben. „Gemeinsam mit Pilz entwickelten wir eine Lösung, die sowohl den eigenen als auch den Ansprüchen unserer Kunden bestmöglich gerecht werden sollte. Von Vorteil war dabei, dass wir die in Frage kommenden Pilz-Produkte vorab ausgiebig testen konnten“, betont Schulte.

Das Schutztürsystem basiert auf einem berührungslosen, codierten Sicherheitsschalter mit elektromagnetischer Prozesszuhaltung.
(Bild: Pilz/Wächter Packautomatik)

Flexible, zuverlässige und sichere Aufrichtmaschine

Der neue Tablomat LE von Wächter Packautomatik ist ein rund 6 x 3 x 2,5 m messender, automatisierter Tray- und Steigenaufrichter zur Herstellung von Umverpackungen für eine Vielzahl von Produkten. Je nach Anforderung erstellt der Automat bis zu 30 ergonomische, formschöne Umverpackungen pro Minute. Die Verklebung erfolgt mittels Heißleim. Mit schnell austauschbaren Formatkassetten, über eine einfache Spindelverstellung und großformatige Dreh- und Schwenktüren, kann der Anwender Formatwechsel rasch und flexibel umsetzen. Eine zentrale elektronische Parameter- und Rezepturverwaltung mit einer Speicherkapazität von bis zu 25 unterschiedlichen Artikel-Rezepturen ermöglicht kurze Umrüstzeiten. Ein intuitiv bedienbares Touchpanel gestaltet die Handhabung, Überwachung sowie die Behebung von Störungen einfach und übersichtlich.

Zunächst wird ein Tray per Vakuum-Sauger vom Magazin in den Einschub gezogen. Ein per Servomotor angetriebener Schieber bewegt den vorgestanzten Karton in Richtung Traystempel. In einer Zwischenstation wird das Rohprodukt vorgefaltet, während des Durchlaufs der Leim für die Endaufrichtung aufgetragen. Schlussendlich drückt der Stempel den Karton durch den Formatschacht und richtet den Tray zur fertigen Umverpackung auf.

Kleinsteuerung mit Überblick

Die von Wächter erstellte Risikobeurteilung ergab ein erforderliches Performance-Level PLR nach EN ISO 13849-1: d. Die sichere Überwachung der vier Schutztüren, der installierten Not-Halt-Taster und die Kommunikation der individuellen Diagnosedaten via Feldbusmodul zur SPS sind Aufgabe der konfigurierbaren sicheren Kleinsteuerung PNOZ-Multi 2 von Pilz. Das 45 mm schmale Basisgerät PNOZ M B0 stellt 20 sichere Eingänge und vier sichere Halbleiterausgänge zur Verfügung und ist bei Bedarf modular flexibel erweiterbar. Sowohl die Hardwareauswahl als auch die Erstellung der Sicherheitsschaltung wird mit wenigen Klicks per Drag-and-drop durchgeführt. Alle Elemente einer Sicherheitsschaltung stehen auf der grafikbasierten, Windows-konformen Bedienoberfläche als Symbole oder in Auswahlmenüs bereit. So ist es möglich, zertifizierte Bausteine beispielsweise für Not-Halt- beziehungsweise Schutztürüberwachung flexibel auszuwählen und durch logische Operatoren mit den Ausgängen zu verknüpfen. Umfangreiche Diagnosemöglichkeiten mit individuellen Diagnosetexten reduzieren Stillstandszeiten. Im Störungsfall ermöglichen unter anderem Klartextmeldungen mit genauer Ortsbeschreibung, eindeutig definierte Zuständigkeiten und eine integrierte Erstfehleranzeige den schnellen Wiederanlauf der Produktion.

Als offenes Steuerungssystem ist PNOZ Multi 2 darüber hinaus unabhängig von der übergeordneten Betriebs- oder Anlagensteuerung flexibel und branchenweit einsetzbar. Es kommuniziert mit jedem gängigen Feldbus und erfüllt, je nach Applikation, Sicherheitsanforderungen bis zu PL E und SIL CL 3. Die Feldbusmodule lassen sich ohne Programmänderung austauschen und ermöglichen den Anschluss des Systems an die verschiedenen Kommunikationsnetzwerke. Die sichere Kleinsteuerung ist weltweit zertifiziert und lässt sich unabhängig von Maschinentyp, Anlagenart oder Branche international für Sicherheits- und Automatisierungsfunktionen einsetzen.

Stellung überwachen mit Prozesszuhaltung

Anstelle der bisherigen anfälligen mechanischen Sicherheitsschalter kommen an den vier Schutztüren des Tablomat LE die berührungslosen Schutztürsysteme PSEN-S-Lock von Pilz zum Einsatz. Diese kombinieren die sichere Schutztürüberwachung mit einem berührungslos wirkenden Haltemagnet in nur einem Gerät. Die Kombination aus sicherer Stellungsüberwachung mit Prozesszuhaltung machen das Schutztürsystem universell einsetzbar und genügt höchsten Sicherheitsanforderungen. Signale der Not-Halt-Taster wie auch der Schutztürsysteme werden durch PNOZ-Multi 2 ausgewertet, deren Status als Bestandteil der Diagnosefunktion zuverlässig am Bedienpanel angezeigt.

„Wir haben beim Tablomat LE gemeinsam mit Pilz alle gesteckten Ziele erreicht: Der Steigenaufrichter überzeugt mit schlanker und übersichtlicher Verdrahtung und ist in kürzester Zeit auf neue Aufgaben umgerüstet. Die Anlage arbeitet praktisch störungsfrei, der Bediener hat jederzeit einen umfassenden Überblick über den aktuellen Status der Maschine“, schließt Schulte.

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Über die Firma
Pilz GmbH & Co. KG
Ostfildern
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