Verpacken für Könner

Yannick Le Héno

Schneller, flexibler, sicherer – mit diesem Ziel schreitet der Automatisierungsgrad von Maschinen und Anlagen in allen Branchen voran. Sicherheits-, Steuerungs- und Antriebstechnik tragen diesen hohen Anforderungen Rechnung. Leistungsstarke Komponenten lassen sich bei Bedarf zu kompletten Systemen ergänzen, die zum einen die Sicherheit gewährleisten und zum anderen die Produktivität steigern können. Kann der Anwender sie flexibel an seine Anforderungen anpassen, steht ihm eine maßgeschneiderte, wirtschaftliche Lösung zur Verfügung. So ist auch eine flexible Antriebstechnik Garant dafür, dass Lebensmittel exakt und dabei schonend verpackt werden.

Egal, ob es sich um das Verpacken von Surimi und Sandwiches, von Fertigprodukten oder Tiefkühlkost, von Back- und Konditoreiwaren oder auch um das Verpacken von Schokoladen handelt, seit mehr als 20 Jahren entwickelt und baut die französische Firma Euro Cri mit Sitz in Coulommiers Verpackungsmaschinen – von einzelnen Modulen bis hin zur kompletten Verpackungslinie. Auch Umrüstungen von Verpackungsmaschinen gehören dazu. Der Schwerpunkt liegt auf Verpackungsmaschinen für Endprodukte. Dabei steht für den französischen Verpackungslinienhersteller die Produktivität jeder einzelnen Maschine im Fokus der Entwicklung.

Lebensmittel müssen exakt, zuverlässig und vor allem schonend verpackt werden. Letzteres allein stellt schon eine besondere Herausforderung für Hersteller von Verpackungslinien dar, deren Maschinen erhöhte Standards beim Verpacken empfindlicher Lebensmittel erfüllen müssen. Während der Lagerungs- und Abstandsphasen von Produkten beispielsweise muss insbesondere vermieden werden, dass diese zerdrückt oder während des eigentlichen Verpackungsvorgangs beschädigt werden. Zudem sollen Verpackungsmaschinen für die Lebensmittelbranche eine erhöhte Frequenz des Verpackungsvorgangs gewährleisten können.

Der Sammeltisch Dynamic Stocker der französischen Firma Euro Cri sorgt für die Umwandlung eines unregelmäßigen Produktflusses am Ausgang einer Produktionsmaschine in einen regelmäßigen, wie er z. B. beim Verpacken von Keksen, Surimi oder Schokoladen besteht, und das, bevor die Produkte zur Verpackungsmaschine – einer horizontale Flow-Packer– gelangen. Der Sammeltisch nimmt die dort ankommenden unverpackten Produkte auf und bildet einen Pufferspeicher, der je nach Veränderung des Materialflusses reguliert werden kann.

Den in eine bereits vorhandene Verpackungslinie integrierten Sammeltisch hat Euro Cri in enger Zusammenarbeit mit Pilz France Electronic mit Sitz in Straßburg, der französischen Tochtergesellschaft der Pilz GmbH & Co. KG aus Ostfildern in der Nähe von Stuttgart, entwickelt und gebaut.

Die größte Herausforderung bestand darin, den Verpackungsablauf hundertprozentig synchron auf den Rhythmus des bereits vorhandenen, horizontalen Flow-Packers auszurichten. Denn dieser befördert ankommende Produkte in einer unregelmäßigen Taktfolge weiter. Weil dabei aber weder Druck ausgeübt noch Reibung verursacht werden darf, ist es wichtig, dass sich die Produkte nur sehr kurz berühren, um anschließend sofort – entweder einzeln oder in Gruppen – weiterbefördert zu werden.

Entwicklung und Konstruktion verlangten so nach einer Automatisierungslösung, die nicht nur komplexe Bewegungen zu steuern vermag, sondern auch gleichzeitig unterschiedliche Transportgeschwindigkeiten handhaben kann. Im Fokus standen die Bewegungen der insgesamt sechs Achsen: des Eingangs-, Verbindungs- als auch des Ausgangstransportbandes, der Trennvorrichtungen sowie der Achsen für das Eintakten und den Flow-Packer. Die Achsenbewegungen mussten hundertprozentig genau koordinierbar sein, damit die an verschiedenen Stellen des Transportbandes unterschiedlichen Geschwindigkeiten exakt aufeinander abgestimmt und sicher reguliert werden können.

Euro Cri entschied sich für eine Pilz-Motion-Control-Lösung (PMC), mit der sich die jeweiligen Bewegungsvorgänge exakt aufeinander abstimmen lassen.

Aufgrund des breiten Angebotes an innovativer Steuerungs- und Antriebstechnik bietet Pilz eine gute Basis für die Verpackungstechnik, um sowohl Lösungen für kleinere Maschinen als auch für komplexe Anlagen wirtschaftlich zu realisieren.

Pilz France unterstützte den französischen Verpackungslinienhersteller von der Planung und Entwicklung bis hin zur Umsetzung und Inbetriebnahme bei dessen Kunden: Der Dynamic Stocker ist auf die speziellen Anforderungen des Kunden hin konzipiert worden: Leistungsoptimierung und Reduzierung der Implementierungskosten standen im Fokus des Engineeringprozesses.

Zentrales Element der Motion-Control-Lösung ist das controllerbasierte Steuerungssystem PMCprimo 16+, das die komplexen Steuerungs- und Bewegungsaufgaben übernimmt.

Im Verbund mit den Servoverstärkern PMCtendo DD und den Servomotoren PMCtendo AC wird eine Antriebslösung ermöglicht, die flexibel auf unterschiedliche Formatvorgaben reagiert und mit der sich hohe Taktzahlen einfach realisieren lassen. Die PMCtendo AC-Motoren erlauben dabei eine besonders gute Regelbarkeit. Nicht nur während des Betriebes, sondern auch nach Abschalten der Maschine oder einem eventuellen Stromausfall wird die absolute Position der Motoren ausgelesen. Die Systeme mit PMCtendo sind stets modular aufgebaut und grundsätzlich erweiterbar. So können Anwender flexibel auf Produktänderungen reagieren. Die offene Hard- und Softwarearchitektur unterstützt eine schnelle und leichte Einarbeitung. Neben weniger komplexen Positionierungsaufgaben sowie dem Abspeichern von Verfahrenssätzen übernimmt PMCtendo DD beim Dynamic Stocker die Stromversorgung und den Motorenantrieb. Die Kommunikation zwischen Steuerungssystem und Servoverstärkern erfolgt dabei über CANopen.

Über die Bedienterminals PMIvisu kann der Verpackungsablauf überwacht und reguliert werden. Die für den Ablauf relevanten Bewegungskurven werden auf einfache Weise berechnet. Der Bediener gibt am Bediengerät lediglich die Soll-Daten ein – etwa die Verpackungslänge und die Position des zu prägenden Abschnittes – und das System berechnet anschließend automatisch die Bewegungsprofile zur Laufzeit. Alle Anpassungen an neue Produkte erfolgen über das Bedienterminal, wobei das Materialfluss-Kontrollsystem zuverlässig sämtliche Anforderungen im Hinblick auf unterschiedliche Produkttypen erfüllt. Über das Display können nicht nur die Rezepte ausgewählt werden, auch Störungsmeldungen werden genau und übersichtlich angegeben. Die Fehlerursache erscheint stets zuerst. Auf Knopfdruck erhält der Bediener anschließend konkrete Anweisungen zur Störungsbehebung.

Sicherheitsgerichtete Funktionen wie Not-Halt/Not-Aus oder die Schutztürüberwachung des Dynamic Stockers werden zuverlässig durch das kompakte Sicherheitsschaltgerät PNOZsigma überwacht. Bei der Schutztürüberwachung kommen berührungslose magnetische Sicherheitsschalter PSENmag zum Einsatz. Diese erfüllen höchste hygienische Anforderungen und bieten einfachen Umgehungsschutz nach VDE 0660. Damit der Verpackungsvorgang nicht unnötig unterbrochen wird, wurde der für höchste hygienische Anforderungen geeignete Sicherheitsschalter PSENmag, der hundertprozentigen Umgehungsschutz bietet, in die Gesamtlösung integriert. Dieser schließt ein unbeabsichtigtes Betätigen des Schalters vollkommen sicher aus. Die ersten Maschinen sind erfolgreich im Einsatz, weitere Projekte bereits geplant. „Mit Pilz haben wir einen kompetenten Partner in der Automatisierungsbranche gewonnen, mit dem wir gemeinsam zukunftsweisende Verpackungssysteme für unsere Kunden entwickeln können“, so Mathieu Carie, Automatisierungsleiter bei Euro Cri.

Online-Info www.dei.de/0810416

Um Rüstvorgänge, Eingriffe in den Prozess oder sonstige Vorgänge, bei denen das Bedienpersonal einer direkten Gefahr ausgesetzt ist, sicher zu machen, bietet Pilz zusätzlich zur reinen Motion-Control-Lösung eine vollwertige Antriebslösung mit zahlreichen Sicherheitsfunktionen an. Hierfür wird der Servoverstärker PMCprotego D mit der Sicherheitskarte PMCprotego S kombiniert und so die Sicherheit direkt in den Antrieb integriert. Von sicheren Stopp-Funktionen über sichere Bewegungsfunktionen bis hin zu sicheren Bremsfunktionen – Anwender profitieren von kürzeren Reaktionszeiten, geringeren Kosten und neuen Möglichkeiten der Zusammenarbeit von Mensch und Maschine. Mit Safe Motion baut Pilz seine Antriebstechnik weiter aus und treibt die Verzahnung von Sicherheits- und Standardsteuerungstechnik voran.