Automatisierung aus dem Baukasten

Dr.-Ing. Holger Grzonka

PMB-UVA, heute ein Teil der VDL-Group, baut seit 1946 Verpackungsmaschinen, zunächst speziell zum Umwickeln von Zigarren. Seit 1980 gehören universelle Verpackungsmaschinen zum Portfolio. Eine Bereinigung des Maschinenspektrums führte 1998 zur Entwicklung der Maschinenreihe Newton. Die Schlauchbeutelmaschinen des Eindhovener Unternehmens beruhen seither auf einem konsequenten Modulkonzept. Maschinen der Newton-Reihe können auch im Nachhinein auf alle üblichen Beutelformate und Foliensiegelverfahren umgerüstet werden, auch die Erweiterung um sämtliche typischen Beuteloptionen wie Kantensiegelung, Euro-Loch, Zip-Verschluss oder das von PMB-UVA favorisierte Soft-Vakuum-Verfahren ist jederzeit möglich. In der Newton-Reihe sind manuelle Rüst- und Einstellvorgänge auf ein Minimum reduziert. Präzise ablesbare Skalen erlauben dem Bediener, die wenigen bei Folienformatwechseln erforderlichen Einstellungen nach numerischen und damit einfach nachvollziehbaren Anweisungen vorzunehmen. Der aktuelle Rekord beim Wechsel des Folienformates an einer Newton-Maschine liegt bei 76 s.

Das für alle Newton-Maschinen gleiche Grundgerüst ist äußerst solide. Bei der Newton Como ist der maximale Schlag – Grenzwert für die vertikale Bewegung des Quersieglers – mit 380 mm so groß ausgelegt, so dass auch Folien mit sehr langen Siegelzeiten von über 600 ms bei gutem Durchsatz kontinuierlich verarbeitet werden können. Bei sehr kleinen Verpackungen oder Folien mit kurzer Siegelzeit führt die Maschine nur kleine, sparsame und schonende Bewegungen aus. Die Adaption der Bewegungsführung an die Verpackungsaufgabe erfolgt automatisch, ohne dass ein Bedienereingriff nötig wäre.

Der Erfolg des niederländischen Unternehmens beruht auf konsequenter Kundenorientierung und hoher Qualität. Die Verpackungsmaschinen haben eine typische Nutzungsdauer von 10 bis 20 Jahren. Zukunftssicherheit durch Flexibilität, dieses Prinzip ist bei der Mechanik der Newton-Reihe vorbildlich verwirklicht, aber natürlich auch bei der Automatisierung gefordert. Von jeher legt PMB-UVA Wert darauf, dass Anwender individuell benötigte Funktionen auch selbst leicht integrieren können. Dies ist einer der Gründe, warum die offenen Standardsteuerungen von Siemens eingesetzt werden. Die Wahl fiel auf das Motion-Control-System Simotion P. Damit wird die Forderung nach einem Industrie-PC als Plattform erfüllt, die sich aus dem Endkundenwunsch nach noch größerer Flexibilität bei der Integration von Zusatzfunktionen ableitet. Die Schnittstellen der PC-Hardware sowie des PC-Betriebssystems machen die Integration der Verpackungsmaschine in MES-, Produktionsplanungs- oder individuelle Office-Systeme sehr einfach. Durch das Betriebssystem MS-Windows konnte PMB-UVA zudem ihre auf einer MS-Excel-Applikation beruhende Software zur Simulation und Optimierung der Maschinenbewegungen direkt auf der Maschine nutzen. Anhand von nur vier elementaren Bedienereingaben – Beutelhöhe, Beutelbreite, Siegelzeit und Taktzahl – werden nun für jede einzelne Verpackungsaufgabe optimierte Kurvenscheiben berechnet. Ohne dass der Bediener einen einzigen Maschinenparameter anpassen muss, werden die Maschinen für jedes Los individuell getuned. Zwei Erlanger Simotion-Spezialisten standen dem Betreiber-Team beim Engineering zur Seite. Sie setzten bei der Automatisierung Funktionen aus dem Simotion Easy Set ein, einem Systembaukasten zur Standardautomatisierung für Schlauchbeutelmaschinen.

Das Simotion Easy Set erlaubt eine elementare, aber vollständige und leistungsfähige Automatisierung typischer Schlauchbeutelmaschinen. Es enthält vorgefertigte Anwenderprogrammbausteine für alle wesentlichen Standardfunktionen. Ihr Structured-Text-Programmcode liegt vollständig offen und ist gut kommentiert, so dass sich die Programmbausteine einfach an mechanische, funktionale oder technologische Besonderheiten einer Maschine anpassen lassen. Genutzt wurden aus dem Easy Set unter anderem die Zustandsverwaltung, der Abwickler mit Tänzerregelung, die Druckmarkenkorrektur, Elemente des Folienabzugs, die thermische Regelung mit Auto-Kalibrierung der Siegelbacken, die Synchronisation mit dem Abwurf der Waage bzw. des Dosierers sowie die Simotion-Kurvenscheibenberechnung nach vorgegebenen Stützpunkten. Einige Funktionen wurden ergänzt, andere der genutzten Easy-Set-Funktionen angepasst. Der Folienabzug bei Newton Como arbeitet zum Beispiel mit zwei separaten Servoantrieben für das rechte und linke Band, während die meisten Schlauchbeutelmaschinen die Bänder mechanisch koppeln. Außerdem wurden alle Achsen der Maschine auf eine virtuelle Masterachse als Leitachse synchronisiert.

Die Bedienoberfläche des Simotion Easy Set wurde mit ProTool Pro bearbeitet oder neu erstellt. Unter dem Betriebssystem MS-Windows lassen sich die Bedienoberflächen der Dosierwaage und des Thermotransferdruckers direkt in die Bedienoberfläche der Newton Como integrieren, ebenso das Live-Bild einer Überwachungskamera für den Einfülltrichter. Hier nutzt das Unternehmen einfach eine per Ethernet angeschlossene Web-Cam. Der Bediener spart sich so manchen Weg auf das Gerüst der Dosierwaage. Durch die IPC-Plattform und die Integration der Bedienung aller Komponenten der Verpackungsanlage in das Touch Panel am Hauptarbeitsplatz des Bedieners ist es nun möglich, alle Einstellungen für einen Verpackungsvorgang mit einem Knopfdruck aus einem Leitsystem zu laden, und zwar gleichzeitig für die Schlauchbeutelmaschine, die Dosierwaage, samt den Daten für den Drucker.

Die erzielte Qualität der Bewegungsführung ist bei der Maschine sehr hoch, wie die bereits in der ersten Version der Maschine sehr hohe Performance beweist. Auch bei 180 Beuteln pro Minute läuft die Maschine sehr ruhig, gleichmäßig und leise, der Arm der Tänzerregelung ruht dabei in Balance. Die automatische Anpassung der Maschinenbewegungen an die Verpackungsaufgabe in Verbindung mit der sehr soliden Mechanik der Newton-Reihe optimiert Durchsatz und Beutelqualität auch bei sehr empfindlichen Folien, sehr schweren Folien mit langer Siegelzeit oder extremen Beutelformaten. Gleichzeitig profitiert die Lebensdauer und Wartungsfrequenz der Maschine, da die Mechanik immer nur die kleinstmögliche und langsamst mögliche Bewegung ausführt, die bei dem gewählten Beutelformat und Folientyp zur gewünschten Taktzahl führt. PMB-UVA erreicht damit das Ziel, eine vertikale, kontinuierliche Schlauchbeutelmaschine in der bekannten Qualität anbieten zu können – und das im Rahmen der vollmodularen Maschine, deren Flexibilität in Hard- und Software den verpackenden Unternehmen maximale Zukunftssicherheit ihrer Investition bietet.

Halle 7, Stand K31

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