Im Supermarkt sind die Regale voll mit zahlreichen verschiedenen Produkten - groß, klein, rund, eckig. Doch was für uns nett anzuschauen ist, muss zuvor möglichst kostengünstig verpackt werden. Daher nutzen Verpackungsmaschinenhersteller für die Formatverstellung integrierte Positionierantriebe.

Um im Wettbewerb bestehen zu können, müssen Verpackungsmaschinen produktiv und flexibel zugleich sein. Kleinere Produktionschargen bedeuten häufige Produktwechsel, bei denen Anschläge oder Führungen auf die Dimensionen des Produktes und der Verpackung angepasst werden müssen. Manuelle Formatverstellungen beanspruchen Zeit, da die Formate nur sequenziell eingestellt werden können. Zudem besteht das Risiko von Fehleinstellungen, was zu Produktionsfehlern, Ausschuss oder Maschinendefekten führen kann. Hier gilt es, mit heutiger Automatisierungstechnik das Rationalisierungspotenzial zu heben. Baumer hat für diesen Anwendungsbereich eine Familie von Positionierantrieben entwickelt, die durch unterschiedliche Ausbaustufen und Baugrößen an den jeweils gewünschten Automatisierungsgrad angepasst werden kann.
Sind häufige Formatverstellungen notwendig, bietet es sich an, diese mit Hilfe integrierter Positionierantriebe zu automatisieren. Sie kombinieren einen bürstenlosen DC-Getriebemotor mit Drehmomenten bis 19 Nm, einen absoluten Positionssensor, Leistungselektronik und eine Feldbus-Schnittstelle (CAN­open oder Profibus-DP) in einem Gerät. Durch diese Funktionsintegration ist der Verkabelungsaufwand gering und die Installation in die Maschinen einfacher als beim diskreten Aufbau einer Automatisierungslösung. Die Funktion der Formatverstellung lässt sich mit zusätzlichen Komponenten aus dem Sensor-Portfolio erweitern, zum Beispiel mit optischen Sensoren zur Produkterfassung und -vermessung, Drehgebern zur Erfassung von Bandgeschwindigkeit und Position oder einem Summenzähler zum Ermitteln der Produktmenge.
Alle Komponenten des integrierten Antriebes stammen aus einer Hand und sind aufeinander abgestimmt. Es müssen deutlich weniger Schnittstellen gepflegt werden und das Einbinden in das übergeordnete Steuerungssystem gestaltet sich einfacher. Die Integration der automatisierten Formatverstellung erfordert also nur einen geringen Engineering-Aufwand. Für den Maschinenhersteller verkürzen sich die Time-to-Market sowie Projektkosten und Risiken werden reduziert.

Automatisch versus manuell

Im praktischen Betrieb profitiert der Anwender von der automatisierten Lösung, da sich alle notwendigen Formatverstellungen jederzeit, schnell und ohne größeren Aufwand über digitale Eingänge oder die Feldbus-Schnittstelle realisieren lassen. In der Praxis rechnet sich ein solches Vorgehen innerhalb kurzer Zeit, wie das folgende Beispiel zeigt: Bei einer Verpackungsmaschine, die im Drei-Schichtbetrieb arbeitet, muss innerhalb von 24 Stunden 10 Mal zur Anpassung unterschiedlicher Produkte das Format verstellt werden. Wenn die manuelle Verstellung jedes Mal etwa 20 Minuten länger dauert als die automatische, lassen sich 200 Minuten Stillstand einsparen. Das entspricht einer Produktivitätssteigerung von etwa 15 Prozent und dies, ohne an den prozessrelevanten Funktionen eine aufwändige Optimierung durchführen zu müssen.
Zudem sinkt die Fehlerquote gegenüber einer manuellen Verstellung. Hier liegen dem Maschineneinrichter die Sollwerte als Rezeptur vor, das heißt, er entnimmt einer Liste, in welche Position er die jeweilige Formatverstellung für das aktuelle Produkt zu fahren hat. Vor allem, wenn viele Spindeln zu verstellen und zahlreiche Rezepturen zu verwalten sind, schleichen sich bei dieser Methode gern Fehler ein, zum Beispiel wenn man in der Zeile verrutscht, eine Nummer verwechselt etc. Eine falsch eingestellte Spindel bedeutet jedoch fast immer, dass zunächst einmal Ausschuss produziert wird, bis der Fehler gefunden und korrigiert ist. Die Maschine muss ausgeräumt werden und auch Maschinenschäden sind möglich. Das kostet Zeit und verursacht unnötige Kosten.

Vorteile in der Praxis

In der Praxis bringt die automatisierte Formatverstellung mit Positionierantrieben weitere Vorteile. So hat der Anwender während des Prozesses durch das absolute Multiturnmesssystem die permanente Kontrolle über die Formatverstellung. Auch im spannungslosen Zustand gehen keine Positionswerte verloren. Nicht nur bei Exportmaschinen, die für Länder mit eher instabiler Stromversorgung bestimmt sind, kann letzteres ein entscheidendes Kriterium sein. Zeitaufwendige Referenzfahrten nach einem Stromausfall, für die meist das Produkt aus der Maschine entfernt werden muss, sind unnötig.
Da sich die automatisierte Formatverstellung zudem in die Prozessdatenerfassung einbinden lässt, profitiert auch die Qualitätssicherung von der permanenten Kontrolle der Achseneinstellungen. Zudem muss das Maschinendesign nicht mehr auf Zugänglichkeit zu den Achsen getrimmt werden und der Maschinenbauer hat deutlich größere Freiheitsgrade bei der Platzierung der Verstellachsen.