SEW-Eurodrive Einsatz für Servotechnik: Mehr Automatisierung spart Verpackung

Autor / Redakteur: Heiko Füller / Stefanie Michel

Der Onlinehandel boomt und damit steigt jährlich der Versand von Paketen. Viele sind deutlich größer als die versandten Waren. Daher entwickelte eine niederländische Firma eine Maschine für maßgeschneiderte Verpackungen, die ohne überflüssiges Polstermaterial auskommt – und setzt dabei auf Motion-Control- und Servoantriebstechnik.

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Die vollautomatische Verpackungsmaschine Continuous Variable Parcel creator CVP-500 von Neopost vermeidet unnötige Karton-Umverpackung.
Die vollautomatische Verpackungsmaschine Continuous Variable Parcel creator CVP-500 von Neopost vermeidet unnötige Karton-Umverpackung.
(Bild: BRUYNSBEELDPRODUKTIES)

Bestellt man Waren im Internet, erhält man oft ein Paket, das viel größer ist als das eigentliche Produkt. Meist ist das halbleere Packmittel dann mit Luft- oder Papierpolstern aufgefüllt. Neopost, ein Spezialist für Lösungen im Bereich Postbearbeitung und Transportservices aus den Niederlanden, hat sich hierfür eine Abhilfe einfallen lassen.

Das Unternehmen hat eine vollautomatische Verpackungsmaschine für Pakete bis 15 kg entwickelt: die CVP-500. Das wäre nichts Neues, doch sie verwendet für die Waren nur so viel Karton-Umverpackung wie nötig; das Auffüllen mit „Luft“ wird somit überflüssig. Das bedeutet, dass die Maschine jedes Paket abhängig vom zu verpackenden Produkt optimal zuschneidet, füllt, faltet, wiegt und beschriftet – in einem Bearbeitungsprozess. Das Volumen der Pakete kann auf diese Weise um bis zu 50 % reduziert werden.

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Über 3D-Scanner wird Schnittmuster der Umverpackung erstellt

Am Anfang des Prozesses scannt ein Mitarbeiter die Barcodes der zu versendenden Produkte ein, sodass zum einen die Vollständigkeit der Bestellung sichergestellt ist und zum anderen eine Software Sender und Empfänger zusammenbringen kann. Das ist wichtig, damit ein Roboter während des Verpackungsprozesses der Sendung eine Rechnung beilegen kann.

Mithilfe eines 3D-Scanners berechnet die Verpackungsmaschine innerhalb kürzester Zeit das Volumen des späteren Päckchens und das Schnittmuster der Umverpackung. Dabei ist die Form des zu verpackenden Produkts kein limitierender Faktor; ebenso können mehrere Produkte zusammen vermessen und verpackt werden. Ein kurzes Förderband führt diese „auf Maß“ geschnittenen Umverpackungen in einen Portalroboter, der das Paket um die Ware auffaltet. Hier legt ein Pick-and-place-Roboter die Rechnung bei, die direkt neben der Station ausgedruckt wurde. Bevor das Paket eine Station weiter versandfertig verklebt wird, erhält es noch Adressaufkleber, Frankierung und Lieferschein.

Servoumrichter steuern Schnittmesser an

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Das Applikations-Modul „Fliegende Säge“

Die Säge – beziehungsweise das Schneidwerk – muss vorher zunächst aufsynchronisiert werden, während des Schneidvorgangs synchron mit dem Material mitfahren und am Ende zu ihrer Startposition zurückkehren, um den Zyklus erneut zu durchlaufen. Dabei kann die synchronisierte Bewegung entweder parallel zum Material erfolgen (fliegende Säge) oder diagonal (Diagonalsäge).

Im Applikationsmodul „Fliegende Säge“ wird der Nutzer durch eine anwenderfreundliche Bedienoberfläche geführt und muss lediglich die erforderlichen Parameter eingeben.
Im Applikationsmodul „Fliegende Säge“ wird der Nutzer durch eine anwenderfreundliche Bedienoberfläche geführt und muss lediglich die erforderlichen Parameter eingeben.
( Bild: SEW-Eurodrive )

Um diese Antriebsaufgabe zu lösen, stellt SEW-Eurodrive das Applikationsmodul „Fliegende Säge“ bereit. Der Nutzer wird durch eine anwenderfreundliche Bedienoberfläche geführt und muss lediglich die erforderlichen Parameter eingeben, beispielsweise Schnittlängen und Einkuppelweg. Eine aufwendige Programmierung entfällt. Das Applikationsmodul erstellt daraus das Steuerprogramm und lädt es direkt in den Motion Controller, der dann die komplette Bewegungssteuerung übernimmt. Dies reduziert die Komplexität und führt zu einem deutlichen Zeitgewinn bei der Inbetriebnahme.

Bei diesem neuartigen Verfahren kommt Servoantriebstechnik von SEW-Eurodrive zum Einsatz. Über die Servoumrichter Moviaxis werden mit der Applikation „Fliegende Säge“ die Schnittmesser angesteuert, die „in-line“ aus dem 70 m langen Endloskartonmaterial die jeweils benötigte Größe der Kartons schneiden. Diese Servo-Mehrachsverstärker für synchrone und asynchrone Servomotoren sind prädestiniert für Anwendungen mit Verpackungsrobotern sowie in der Nahrungs- und Konsumgüterindustrie (Kartonaufrichter, Kartonierer, Etikettierer und vieles andere).

Außerdem steuert Moviaxis zusammen mit dem Movi-PLC Power den gesamten Prozess, die Portalroboter in der X-, Y- und Z-Achse zum Aufrichten und Umverpacken der Ware sowie den Transport der Päckchen über die verbindenden Förderbänder. Dieser Controller kommt immer dort zum Einsatz, wo verschiedene Antriebe und Bewegungsabläufe in einer Anlage exakt zusammenspielen müssen.

Für den Antrieb werden unterschiedliche Servogetriebemotoren der Baureihe CMP mit Servoplanetengetrieben des Typs PS.F verwendet, dazu Servo-Kegelradgetriebe vom Typ BS.F sowie Standard-Kegelradgetriebe von SEW-Eurodrive. Die synchronen CMP-Servomotoren realisieren überall schnelle Taktzeiten oder bewegen größte Massen kraftvoll und präzise. Ihre leistungsoptimierte und kompakte Bauweise konnte durch modernste Wickel- und Magnettechnik erzielt werden.

Servomotoren sorgen für die kraftvolle Bewegung der Pakete

Die Vorteile der kompakten Servoplanetengetriebe sind hohe Drehzahlen und große Drehmomente, kombiniert mit Präzision und Wirtschaftlichkeit. In zwei Baureihen – mit zahlreichen Anbauoptionen über die Motoradapter EPH (für PS.F-Getriebe) und ECH (für PS.C-Getriebe) – ermöglichen sie eine Vielzahl von Lösungen. Durch ihre geringen Verdrehspiele, große Verdrehsteifigkeit und hohe Wirtschaftlichkeit bilden diese präzisen und leistungsstarken Servogetriebe die Basis für vielfältige Antriebslösungen. Die Servoplanetengetriebe der Baureihe PS.F sind für Nenndrehmomente von 25 bis 3000 Nm konzipiert. Alle Übersetzungen von i = 3 bis i = 100 sind ganzzahlig und fein abgestuft. Dadurch eignen sich die Servogetriebe besonders für den Einsatz mit Steuerungen, bei denen es auf ganzzahlige Auflösungsverhältnisse ankommt.

Die spielarmen Servo-Kegelradgetriebe BS.F sind sehr kompakt ausgelegt. Es gibt sie in sechs Baugrößen und fünf Abtriebsvarianten. Diese Getriebe haben bereits in den Standardausführungen ein geringes Verdrehspiel, das optional weiter reduziert werden kann. Durch das verschleißfreie Betriebsverhalten und die dauerfeste Auslegung der Laufverzahnung bleiben die Verdrehspiele über die gesamte Lebensdauer der Servogetriebe konstant niedrig. Konzipiert sind die Getriebe für Nenndrehmomente von 40 bis 1220 Nm. Die zulässigen Beschleunigungsmomente liegen noch deutlich über diesen Werten. Überzeugend sind auch die hohen zulässigen Querkräfte, die sich baugrößen- und übersetzungsabhängig zwischen 2600 und 36.000 N bewegen.

Einsparpotenzial bis über 200.000 Euro pro Jahr

Die Vorteile, die die neue Verpackungsmaschine bietet, liegen auf der Hand:

  • Der Versender kann die Varianz der bevorrateten Standardkartons reduzieren, weil die Maschine von Neopost quasi auf Maß arbeitet.
  • Auch die Menge des Füllmaterials lässt sich deutlich reduzieren, was ein Einsparpotenzial von 150.000 bis 250.000 Euro pro Jahr bietet.
  • Dadurch wird das Paket leichter, sodass eventuell auch Porto gespart werden kann.
  • Durch die größenoptimierten Umverpackungen können die Transporteure in gleichgroßen Gebinden mehr Waren befördern, ohne dass zusätzliche Lkw auf den Straßen benötigt werden.

Der steigende E-Commerce benötigt mehr und mehr Automatisierung. Dass dies mit Einsatz entsprechender Servotechnik möglich ist, beweist Neopost mit seiner neuen Verpackungsmaschine.

* Heiko Füller ist im Marktmanagement bei SEW-Eurodrive in 76646 Bruchsal zuständig für Antriebselektronik und Steuerungstechnik

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