Abhängig von den Dimensionen des Inhalts wird die Wellpappe passend zugeschnitten, perforiert und gerillt; anschließend kann die Verpackung aufgerichtet, verleimt und zur Einlegestation transportiert werden.

Abhängig von den Dimensionen des Inhalts wird die Wellpappe passend zugeschnitten, perforiert und gerillt; anschließend kann die Verpackung aufgerichtet, verleimt und zur Einlegestation transportiert werden. (Bild: Beckhoff)

Die Kern AG in Konolfingen ist ein vor mehr als 70 Jahren gegründetes Familienunternehmen, das ursprünglich mit Kuvertiermaschinen erfolgreich wurde. „Der Markt für die vor allem bei Banken und Versicherungen eingesetzten Kuvertiermaschinen wird jedoch immer kleiner, da der Briefversand zunehmend durch die Digitalisierung abnimmt“, erklärt Reto Schori, Teilprojektleiter Elektronik bei Kern. Dieser Rückgang gab den Anstoß, sich mit Pack On Time ein neues Standbein in einem verwandten, zukunftsträchtigen Markt aufzubauen: dem Versand im Onlinehandel. Dieser Bereich bietet noch viel Innovationspotenzial, insbesondere hinsichtlich des sparsamen Umgangs mit Ressourcen. Beim herkömmlichen Verpacken kommen derzeit oft Standard-Kartonschachteln zum Einsatz, die erheblich größer sind als das Versandgut und die in der Folge teilweise mit Füllmaterial aufgefüllt werden. Somit beanspruchen zu große Volumina unnötige Transportkapazitäten auf dem Weg zum Kunden und größere Lagerplätze. Mit den übergroßen Schachteln und dem Füllmaterial entsteht außerdem unnötig viel Abfall.

Die Neuentwicklung Pack On Time ermöglicht es, bestellte Artikel in einer in optimaler Größe und on demand produzierten Versandschachtel automatisch zu verpacken. Auf diese Weise werden Ressourcen wie Verpackungsmaterial und Zeit eingespart. „Wir vermessen das Objekt oder die Objektgruppe nach Länge, Breite, Höhe und erstellen anschließend innerhalb von 30 bis 40 Sekunden eine Verpackung genau auf Maß“, erläutert Schori das Konzept. „Als Materialien verwenden wir ausschließlich nachhaltige Wellpappe und Leim.“ Bis zu 750 maßgefertigte Pakete können auf diese Weise pro Stunde hergestellt und mit Ware befüllt werden. Dabei lässt sich die Anlage effizient von nur einer Person bedienen.

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Die Anlage Pack On Time besteht aus verschiedenen Modulen: Auflegen und Vermessen, Zuführen der Wellpappe, Bearbeiten der Wellpappe, Verpacken der Artikel sowie Verschließen der Verpackung. (Bild: Kern)

PC-based Control erfolgreich evaluiert

„Wir haben über lange Zeit unsere eigenen Steuerungen entwickelt und eingesetzt. 2016 wurde uns allerdings klar, dass wir den dazu notwendigen Aufwand nicht mehr betreiben können. Außerdem erreichten wir mit unseren eigenen Steuerungen nicht die angestrebten Geschwindigkeiten, wie wir sie heute mit der Beckhoff-Lösung erzielen“, berichtet Marcel Stalder, Leiter Entwicklung bei Kern. „Bei der Evaluierung einer geeigneten Steuerung wurden mehrere Hersteller angefragt, von denen zwei an einem konkreten Projekt ihre Lösungen umsetzen konnten. Aufgrund der positiven Erfahrungen hierbei haben wir uns für Beckhoff als Steuerungslieferanten entschieden. Alle neuen Projekte werden seither mit PC-based Control von Beckhoff umgesetzt. Dies gilt auch für Pack On Time.“

Einer der Gründe für den Einsatz von PC-based Control ist die Offenheit gegenüber verschiedenen Standards. „Wir hatten zunächst die Idee, dass wir die für unsere eigenen Steuerungen entwickelten Softwareelemente wiederverwenden könnten. Schlussendlich war das jedoch gar nicht nötig“, ergänzt Schori. Bei der Steuerung entschied man sich für einen Embedded-PC CX2062 mit Intel-Xeon-CPU. Als Bedienterminals kommen Economy-Panel-PCs CP3224 mit 24-Zoll-Multifinger-Touchscreen zum Einsatz.

Nach dem Umstieg auf die Lösung von Beckhoff wurde die Steuerungssoftware zunächst mit strukturiertem Text erstellt. „Allerdings war bei dieser Art der Programmierung ein zusätzlicher Dokumentationsaufwand notwendig“, so Schori. „Daher haben wir uns entschieden, auf Twincat 3 UML umzusteigen. Der Twincat-Editor für die Unified Modeling Language bietet den Vorteil, dass die Software zeitgleich mit der Entwicklung auch verständlich dokumentiert ist.“

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Gesteuert wird die Anlage von einem Embedded-PC CX2062. (Bild: Beckhoff)

Antriebsachsen: Auslegung und Synchronisation

Die Antriebstechnik spielt bei Pack On Time eine große Rolle. Im Anlagenprototyp kommen derzeit rund 100 Antriebsachsen zum Einsatz, 30 weitere sind in Planung. „Für uns ist sehr wichtig, dass Beckhoff eine äußerst breite Palette an Antriebstechnik anbietet. Bei früheren Lieferanten mussten wir uns meist für einen Motor- und einen Reglertyp entscheiden und mit diesen fast alle Anwendungen realisieren, was hinsichtlich der Parametrierung teilweise sehr schwierig war“, berichtet Schori. „Bei Beckhoff ist es hingegen deutlich einfacher. Hier steht ein umfangreicher Produktkatalog zur Verfügung und wir können daraus für jede Anwendung den optimalen Motor sowie mit dem Servoverstärker AX8000 und den Servomotorklemmen EL72XX auch die passende Antriebssteuerung wählen. Hinzu kommt der Vorteil der One Cable Technology, die den Verkabelungsaufwand deutlich reduziert.“

Mit der Wahl von PC-based Control fiel zudem die Entscheidung für Ethercat als Feldbus, der auch bei Pack On Time durchgängig eingesetzt wird. „Ethercat hat sich bei dieser Anlage sehr bewährt. Für uns war neu, dass wir die Achsen über Ethercat einfach miteinander synchronisieren konnten. Mit der vorhergehenden Steuerung und CAN-open als Bus war das nicht möglich“, so Schori. „Darüber hinaus war es bei der Projektumsetzung von Vorteil, dass inzwischen sehr viele Lieferanten Ethercat unterstützen.“

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