Seit über 100 Jahren stellt die Firma Pirlo in Kufstein Dosen her, vorwiegend dreiteilige Weißblechdosen. Die Herstellung einer Dose beginnt mit dem Bedrucken und Schneiden des Blechs. Anschließend wird das Blech gebogen, die Naht verschweißt. Ihre endgültige Form bekommt die Dose durch Spreizen, gegebenenfalls werden auch noch Sicken eingearbeitet. Nach dem Bördeln wird der Rumpf mit einem Boden oder Deckel verschlossen. Große Dosen erhalten zur besseren Handhabung Henkel. Der Maschinenhersteller Klinghammer aus Braunschweig beherrscht diese Fertigungstechnologie. Jüngstes Beispiel für die Innovationskraft der Firmengruppe Klinghammer ist der Formautomat SFM 1/300, ein Produkt der Tochterfirma Bertil Ohlsson. Der neue Formautomat, der bei Pirlo im Einsatz ist, ist für eine Linie konzipiert, auf der attraktive Formdosen, wie beispielsweise für Kaffee, gefertigt werden. Die SFM 1/300 benötigt nur zwei Schritte für den gesamten Formgebungsprozess: Ein Spreizwerkzeug spreizt den Rumpf vor und formt gleichzeitig die Gewindenocken für den Schraubdeckel. Dann wird ein kunststoffüberzogenes Werkzeug eingesetzt, um die Expandierschatten auszugleichen und den Rumpf  in seine endgültige Form zu bringen. Die beiden Werkzeuge agieren wechselweise und formen bis zu 150 Dosenrümpfe in der Minute. Zu den Anforderungen des Dosenherstellers Pirlo gehörten eine schnelle Lieferung und die langfristige Ersatzteilsicherheit für mindestens 15 Jahre.

Christof Bürig, Geschäftsführer der Firma Klinghammer, wandte sich mit diesen Anforderungen an Siemens. „Für größtmögliche Zukunftssicherheit haben wir die modernste Technik des Marktführers gewählt – mit der wir allerdings bisher kaum Erfahrung hatten. Für die Produktauswahl, zum Teil auch für Schulung und Einarbeitung mussten wir deshalb Unterstützung des Herstellers in Anspruch nehmen. Die Qualität dieser Zusammenarbeit hat unsere Erwartungen deutlich übertroffen – was dazu beitrug, dass der äußert knappe Liefertermin gehalten wurde.“

Die technologische Herausforderung: Verpackungen müssen schnell an Kundenanforderungen angepasst werden können. Neben Geschwindigkeit und Präzision ist deshalb Flexibilität gefordert. Es müssen Dosen unterschiedlicher Größe und mit unterschiedlicher Bedruckung geformt werden können. Dabei muss immer sichergestellt sein, dass keine Gewindenocke auf der Schweißnaht zu liegen kommt. Als schwächste Stelle könnte diese reißen, undicht werden – dann das beispielsweise bei Kaffeeverpackungen geforderte Vakuum verloren gehen. Hier liegt der Knackpunkt der Automation, denn die Rümpfe werden in einem beliebigen Drehwinkel zugeführt, die Lage der Schweißnaht ist nicht definiert.

Hohe Qualitätsanforderungen

Dem Rumpftransportstern, der die beiden Werkzeuge bedient, ist deshalb eine Orientierungsstation zur schnellen und einheitlichen Ausrichtung der Dosenrümpfe vorgeschaltet. Sie besteht aus einem optischen Sensor, der die Schweißnaht anhand des Farbkontrastes erkennt, sowie einem Magnetsystem, das den Rumpf durch Drehen in die gewünschte Position bringt. Diese Ausrichtung ist der technisch anspruchsvollste Teilschritt. „Wir nutzen dafür den Siemens Absolutwertgeber Multiturn, der innerhalb der insgesamt möglichen 720 Grad eine äußerst präzise Positionierung erlaubt“, erläutert Christof Bürig. Die Gebersignale werden über Profinet Isochronous-Real-Time (IRT) an die Steuerung übertragen und taktsynchron zum ProfiNet IRT Zyklus von der S7-1500 ausgewertet. Die Anforderung, die Drehwinkel taktsynchron einzulesen und taktsynchron zu verarbeiten, erfüllt eine SPS des Typs Simatic S7-1500.

Die Rümpfe der Dosen werden hydraulisch geformt – angesichts der vorgegebenen Taktzahl und der geforderten Präzision ein hochdynamischer Prozess. Darum werden nicht nur die motorischen Achsen, sondern auch die Hydraulikpumpen von Servoreglern des Typs Sinamics S120 angesteuert und ausgeregelt. Das IRT-Protokoll stellt auch hier die taktsynchone Kommunikation sicher. Für maximale Präzision und Prozesssicherheit wird die Hydraulikflüssigkeit zusätzlich von der SPS auf Druck und Temperatur überwacht – und bei Bedarf gekühlt.

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