Servogesteuerte Kartonaufrichter

Bernd Brockhoff, Elmar Limberger

Verschiedene Kartonformate, Trays mit oder ohne Gefäche, Steigen für 8, 12 oder 16 Becher – der Wunsch von Lebensmittel herstellenden und verarbeitenden Unternehmen nach flexibel einsetzbaren Sekundärverpackungsmaschinen ist groß. Die vielseitige Einsetzbarkeit reduziert die Verpackungskosten und ermöglicht gleichzeitig die Beschickung mehrerer Primärverpackungslinien. Damit die Flexibilität nicht auf Kosten der Maschinenleistung und der Verfügbarkeit geht, setzen immer mehr Maschinenhersteller auf die Automatisierung der Formatverstellung mit Hiperdrive-Positionierantrieben. Diese kostengünstige Lösung für die Einstellautomatisierung von Hilfsachsen ermöglicht es, einer Maschine über deren Automatisierungssystem innerhalb kürzester Zeit die gewünschten Formate vorzugeben. „Im Vergleich zur Einstellung und Justage über Handräder ist dies nicht nur schneller, sondern bietet zudem eine große Einstell- und Wiederholgenauigkeit und damit höchstmögliche Verfügbarkeit“, erläutert Andreas Siebenbrunner, Projektleiter Elektrik bei Campina in Heilbronn. Und gerade auf die Verfügbarkeit, d. h. die Minimierung von Störungen bei der Versorgung der produktionsnahen Primärverpackungslinien, kam es Campina besonders an.

Mit einem Jahresumsatz von 788 Mio. Euro, einer Milchverarbeitung von rund einer Mrd. kg Milch und circa 1900 Mitarbeitern ist Campina (Unternehmensbereich Consumer Products Europe Deutschland) eines der großen milchverarbeitenden Unternehmen in Deutschland. Das genossenschaftlich organisierte Molkereiunternehmen ist Marktführer im Bereich Dessert und Frischmilch sowie einer der führenden Anbieter im Bereich Joghurt, Käse und Butter. Produziert wird sowohl für den deutschen Markt – hier ist Campina der größte Schulmilchversorger – als auch für den Export in ost- und westeuropäische Länder. Das Unternehmen führt in Deutschland die Premiummarke Landliebe sowie die Dachmarke Campina. Hinzu kommen Regionalmarken wie Mark Brandenburg und Südmilch. Die Entwicklung und Produktion von Milchprodukten findet an sechs deutschen Standorten statt, u. a. am Sitz der Firmenzentrale in Heilbronn. „Der Schwerpunkt unseres hier hergestellten Produktionsprogramms sind Joghurt und Desserts“, sagt Andreas Siebenbrunner. Da neue Produkte, Produktvariationen und wechselnde Primärverpackungen sich fast immer sofort auch auf die Sekundärverpackung auswirken, hat Campina die sogenannte Kartonbühne vor etwa einem Jahr mit vier Hochleistungs-Kartonaufrichtern ausgerüstet. „Die Anlagen von A+F Automation und Fördertechnik aus Kirchlengern verfügen über bis zu 14 Achsen und sind vollständig servogesteuert“, weist Siebenbrunner auf den hohen Automationsgrad der Kartonaufrichter hin. Da war es nur konsequent, dass A+F die format-relevanten Achsen der Maschine – Kartonzuführung, Mitnehmer und Steigensäge – mit Hiperdrive-Positionierantrieben zur automatischen Formatverstellung versehen hat.

Zeiteinsparung, Präzision und Reproduzierbarkeit der Einstellung, weniger Ausschuss und mehr Qualität sowie hohe Betriebssicherheit und Verfügbarkeit – diese Vorteile bietet der integrierte Positionierantrieb Hiperdrive (Highly Integrated Performance Drive) von Sick Stegmann. Motor, Getriebe, absolutes Messsystem sowie die Leistungs- und Regelelektronik sind in einem kompakten Gehäuse untergebracht. Die absolute Drehwinkelerfassung bietet für jede Achsposition einen eindeutigen Positionswert – eine Referenzfahrt beim Start der Verpackungsmaschine ist nicht erforderlich. Maximal können 32 000 Umdrehungen mit einer Auflösung von 1024 Schritten pro Umdrehung erfasst werden. Im Betrieb sorgen die Positionierantriebe dafür, dass die gewünschte Flexibilität problemlos möglich ist, da die Maschine für jeden Kartonzuschnitt präzise per Knopfdruck formatiert werden kann. „Konstruktiv konnte A+F die kompakten Geräte sehr gut in die engen Stellen zwischen den Achsen und Servoantrieben in den Kartonaufrichtern integrieren“, betont Siebenbrunner. Die drei Hiperdrive-Positionierantriebe pro Maschine sind direkt in die über die Servoantriebe realisierte Maschinensteuerung eingebunden. Auf diesem Weg erhalten sie die bei einem Formatwechsel erforderlichen Verstellwerte.

Die Maschinenleistung der vier Kartonaufrichter von A+F ist so dimensioniert, dass pro Stunde und Maschine insgesamt 2400 Steigen aufgefaltet werden können. Jede Maschine kann dabei mehrere Abfüllmaschinen versorgen. Die Aufrichter werden durch Bedienpersonen mit gestapelten Kartonformaten für 12er- oder 8er- bzw. 16er-Steigen versorgt. Dafür, dass die Position der Seitenführung im Kartonmagazin zu dem zu verarbeitenden Format passt, sorgt der erste der drei Hiperdrive-Positionierantriebe. Die Maschine hebt den obersten Karton ab und legt ihn in den Mitnehmer der ersten Faltstation ein, in der die Seitenwände aufgerichtet werden. Die Seitenanschläge im Mitnehmer wurden vom zweiten Formatverstellantrieb mit hoher Genauigkeit eingestellt, so dass eine korrekte Faltung und die Lage der Steige sichergestellt ist und es beim weiteren Transport durch die Maschine nicht zu Störungen kommt. „Der dritte Hiperdrive tritt nur dann in Aktion, wenn aufgefaltete 16er-Steigen in zwei 8er-Trays getrennt werden sollen“, sagt Andreas Siebenbrunner. Dies geschieht durch die sogenannte Steigensäge, deren Verfahrpositionen beim Heben und Senken über den dritten Verstellantrieb vorgegeben werden.

Die Aufrichter laufen an sechs Tagen in drei Schichten. „Das zeigt, wie hoch das Produktionsvolumen von Joghurt und Desserts und wie wichtig die Sicherstellung einer jederzeitigen Verfügbarkeit der Kartontrays ist“, führt Siebenbrunner aus. „Kommt es hier zu einem Engpass, muss die Abfüllung zurückgefahren oder gestoppt werden. Pudding kann man jedoch nicht ewig warm halten, und Joghurt-Kulturen reagieren empfindlich auf Störungen im Prozess, was in beiden Fällen zu Materialausschuss führen kann, wenn der Verpackungsprozess stockt.“ Die Minimierung der Störquote, d. h. die Sicherstellung einer höchstmöglichen Verfügbarkeit, war daher das entscheidende Argument für die Einstellautomatisierung mit Hiperdrive. Ungenaue Einstellungen, vergessene Arbeitsschritte und andere bedienungsbedingte Fehlerquellen können – aufgrund der automtischen Formatverstellung und der menügeführten Umbauanleitung am Maschinen-Panel – an den A+F-Kartonaufrichtern bei Campina nicht mehr auftreten. „Damit hat sich auch die Arbeit der Mitarbeiter auf der Kartonbühne gewandelt. An die Stelle von Bedien-, Einstell- und Umrüstarbeiten ist jetzt Maschinenversorgung mit den verschiedenen Kartonformaten getreten“, beschreibt Siebenbrunner.

Halle 6, Stand 210

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