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Verpackungsmaschine

Antriebstechnik für optimierte Handhabung

Die Anlagengeschwindigkeit sollte um 50 Prozent von 120 auf 180 Produkte pro Minute steigen.
Die Anlagengeschwindigkeit sollte um 50 Prozent von 120 auf 180 Produkte pro Minute steigen.
(Bild: Rockwell Automation)

Econo-Pak ist ein Hersteller im Bereich Verpackungsmaschinen. Das Unternehmen wurde 1985 gegründet und hat seinen Sitz im rheinland-pfälzischen Flonheim. Aufgrund der langjährigen Erfahrung und beständigen Weiterentwicklung der Produktpalette stellt der Hersteller seinen Kunden Verpackungsmaschinen sowie vollständige Anlagen samt Konzeptionierung, Projektplanung und Installation vor Ort bereit.

Das Unternehmen konzipiert, entwickelt und fertigt umfassende, individuell auf die Kunden zugeschnittene Verpackungsmaschinen und -anlagen für den Food- und Non-Food-Bereich. Dabei übernimmt Econo-Pak auch die komplette Projektabwicklung. Der Hersteller ist besonders auf die einfache Handhabung seiner Maschinen stolz.

Die Anwendungen im Food-Bereich umfassen die Verpackung von Eiscreme, Pizza, Fisch, Obst und Gemüse sowie Fleisch. Im Non-Food-Bereich sind es Geschirrspültabs, Gesundheitsprodukte, Automobil- und Elektronikkomponenten.

Herausforderung

Das Problem von Lotte Wedel bestand in seiner herkömmlichen Kartoniertechnologie mit mehreren Servo-Antrieben. Verdoppelt oder verdreifacht sich die Produktmenge vor dem Kartonieren (hier beispielsweise bei Schokoladenpralinen in Blisterverpackungen), konnte die Maschine die zusätzlichen Produktabgaben nur mit Unterbrechungen aufnehmen. Da die vorhandene Maschine auf Einzeltrays ausgelegt ist und über einen gemeinsam genutzten Kettenantrieb verfügt, wurde ihre Durchlaufgeschwindigkeit vom langsamsten Schritt in dem Vorgang vorgegeben. Um beim Verpacken von Einzel-, Doppel- oder Dreifachpacks einen kontinuierlichen Tray-Lauf zu ermöglichen, muss das System jedoch in der Lage sein, kontinuierliche Bewegungen in Hochgeschwindigkeit sowie bis zu 90 Zwischenschritte pro Minute auszuführen.

Abgesehen von der größeren Flexibilität hinsichtlich Menge sowie Verpackungsgröße und -form suchte Lotte Wedel auch nach einer Möglichkeit, den Durchsatz zu erhöhen, um den steigenden Kundenanforderungen gerecht zu werden. Für Econo-Pak galt es also, die Anlagengeschwindigkeit um 50 Prozent von 120 auf 180 Produkte pro Minute zu erhöhen, wobei die Sollgeschwindigkeit bei 170 lag. Ein weiteres wichtiges Thema der Vorbesprechung waren die gestiegenen Qualitäts­anforderungen für die Verpackungen.

Die gesamte Lösung wurde in einer einzigen Entwicklungsumgebung – Studio 5000 – programmiert.
Die gesamte Lösung wurde in einer einzigen Entwicklungsumgebung – Studio 5000 – programmiert.
(Bild: Rockwell Automation)

Lösung

Econo-Pak konnte alle Herausforderungen von Lotte Wedel mit einem neuen Maschinenkonzept lösen, das auf dem intelligenten I-Trak-Antriebssystem von Rockwell Automation basiert. Durch die Kombination von linearen und Drehbewegungen ermöglicht die flexible und vollständig integrierte Lösung Maschinenbauern hohe Effizienz und Durchsatzleistung in Verpackungs- und Transportsystemen.

„Wir arbeiten seit Jahrzehnten mit Rockwell Automation zusammen“, erläutert Rainer Bersch, Area Manager, Design & Order Processing, bei Econo-Pak. „Da bei Lotte Wedel darüber hinaus bereits Allen-Bradley-Produkte zum Einsatz kamen, stand Rockwell Automation für die neue Lösung ganz oben auf unserer Liste möglicher Automatisierungszulieferer. Wir suchten nach einem System, das die Produkte unabhängig voneinander aufnehmen und an die Kartons übergeben konnte. Besonders wichtig war es, dass die längeren Verweilzeiten zur Aufnahme von mehr als einem Produkt nicht die Gesamtgeschwindigkeit der restlichen Anlage beeinträchtigen durften. Aus diesem Grund fiel die Wahl auf I-Trak.“

„Wir führten erste Gespräche mit Technikern von Rockwell Automation und sahen uns im OEM Competency Centre von Rockwell Automation im italienischen Bologna ein I-Trak-Mustersystem an“, führt Area Manager Rainer Bersch weiter aus. „Das war der Auftakt zu einem gemeinsamen Entwicklungsprojekt zwischen unseren beiden Unternehmen, in dem wir gemeinsam eine auf I-Trak basierte Lösung erarbeiteten, die die Anforderungen von Lotte Wedel erfüllt. Das Antriebssystem ist außerdem eng in das Integrated-Architecture-Konzept von Rockwell Automation eingebunden, sodass wir eine vollständig integrierte Automatisierungsinfrastruktur entwickeln konnten.“

Während des Betriebs positioniert die I-Trak-Lösung mit Movern und Linearantriebsabschnitten ein unabhängiges Shuttle (an einem Moverpaar befestigt) unter der Produktzuführung, wo dann die ein bis drei Blisterpackungen/Trays aufgenommen werden. Anschließend wird es schnell und nahtlos an die Packstation befördert, wo die Produkte seitlich in die offenen Kartons geladen werden. Durch den Einsatz unabhängig voneinander gesteuerter Shuttle wirken sich die längeren Verweilzeiten bei der Produktübergabe (etwa, wenn mehr als ein Tray übergeben wird) nicht auf die Gesamtgeschwindigkeit der Anlage aus. Dies wäre bei einem System mit gemeinsam genutzter Kette oder Förderband der Fall. Die leeren Shuttles führt das System dann um die Linie herum in einen „Wartebereich“, bevor sie wieder zur Beladung mit der nächsten Produkt-Charge in Position gebracht werden.

Die Primärsteuerung läuft über eine programmierbare Automatisierungssteuerung vom Typ Allen-Bradley-Compact-Logix. Zwei zusätzliche Bewegungsachsen werden über Allen-Bradley-Kinetix-5500-Servoantriebe bedient. Andere Maschinenbewegungen lassen sich über Allen-Bradley-Power-Flex-Frequenzumrichter steuern, wobei die Bedienung über ein Grafikterminal des Typs Allen-Bradley-Panel-View-Plus-1000 erfolgt. Die gesamte Lösung wurde in einer einzigen Entwicklungsumgebung – Studio 5000 – programmiert und ist ein gutes Beispiel für die Integrated Architecture von Rockwell Automation.

„Die Zuführung und der Kartonschieber laufen jetzt getrennt“, erläutert Rainer Bersch. „Das war in der bisherigen Maschine mit gemeinsam genutzter Kette nicht möglich. Lotte Wedel kann nun in derselben Maschine eine größere Vielfalt an Produktmengen verarbeiten, ohne die Gesamtanlage aufgrund längerer Zuführungszeiten zu verlangsamen.“

Ergebnisse

Bei dem Projekt profitierten Econo-Pak und Lotte Wedel von der Unterstützung seitens der GOTCs (Global OEM Technical Consultants) und Technikern von Rockwell Automation aus Deutschland und den USA. Im Rahmen der Zusammenarbeit unterstützten sie auch bei der Konzeptionierung und Programmierung von Berechnungen hinsichtlich Shuttle-Anzahl, Bewegungsprofilen und Sollgeschwindigkeiten.

Der Maschinentest fand in den USA statt. Nach ihrer Auslieferung inklusive Leitsystem erfolgte die Montage vor Ort. Vor der Inbetriebnahme wurde zudem ein Testlauf durchgeführt. „Während der Installation und Inbetriebnahme war ein Programmierer von Rockwell Automation vor Ort“, führt Rainer Bersch weiter aus. „Für die Abnahme war lediglich ein achtstündiger Versuchslauf erforderlich, der 100 Prozent erfolgreich war.“

„Lotte Wedel verfügt nun über eine Maschine, die nahezu unbegrenzte Flexibilität hinsichtlich der zu verpackenden Menge bietet und sich problemlos an andere Produktformate und -formen anpassen lässt“, ergänzt Rainer Bersch. Darüber hinaus gibt es weniger Stillstandszeiten bei höherer Leistung und Anlagenauslastung.

Über die Autorin
Autorenbild
Natalie Schellenberg

Account Manager OEM bei Rockwell Automation

Über die Firma
Rockwell Automation GmbH Zweigniederlassung der Rockwell International GmbH
Düsseldorf
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