Verpackungsformate schneller umstellen dank Positioniersystemen

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Eine Schachtelaufrichtemaschine verfügt beispielsweise über ein schwenkbares Zuschnittmagazin, das im Gegensatz zu den sonst üblichen Schutztüren leicht zugänglich an der Frontseite der Maschine montiert ist. Das Magazin ist ein Wechselteil, also ein formatabhängiges Werkzeug, das noch von Hand gewechselt werden muss. Im Prozess werden mittels eines TLM-F3-Roboters die Schachtelzuschnitte aus dem Magazin entnommen. Ein TLM-F2-Roboter führt die Zuschnitte über die Leimdüsen und bewerkstelligt den Aufrichtevorgang samt Verklebung in einem Arbeitsgang, wobei bis zu 120 Schachteln in der Minute aufgerichtet werden können.

Automatisiert statt manuell

„Für die Einstellung der Maschinen bei einem Wechsel des Verpackungsformats wurden in der Vergangenheit Handräder verwendet. Handräder erfordern allerdings immer einen Bediener vor Ort. Die Umstellung ist sehr zeitaufwendig, wenn zum Beispiel mehrere Achsen in einer Maschine verstellt werden müssen. Menschliche Fehler können dabei nicht ausgeschlossen werden, was zu Ausschuss in der Produktion oder Maschinenstillstand führen kann“, erläutert Christian Sura, Geschäftsführer Vertrieb bei Halstrup-Walcher. Wichtig ist die richtige Einstellung zum Beispiel beim Leimauftragmodul in der Kartonklebung, da hier der exakte Auftrag des Leims an der richtigen Stelle gewährleistet sein muss. Vor der Automatisierung war ein langer Stillstand der Maschinen durch das händische Umrüsten bei Formatwechseln an der Tagesordnung, dadurch ging Produktionszeit verloren.

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Anstatt der Handräder können auch Stellmotoren für die Verstellung der Maschinenachsen eingesetzt werden. Diese können einen bestimmten Sollwert zwar selbstständig ansteuern, indem sie auf eine vorgegebene Position fahren, jedoch kann es vorkommen, dass der Vorgang durch Störgrößen wie Blockaden unterbrochen oder verhindert wird. Das würde vom Bediener der Maschine unbemerkt bleiben, da es keine Möglichkeit der Rückmeldung über die Position des Stellmotors gibt. „Im Gegensatz dazu wissen die Positioniersysteme von Halstrup-Walcher genau, wo sie stehen – zu jeder Zeit für den Bediener über die Maschinensteuerung abrufbar“, erklärt Bögelein. „Der Stellmotor ohne Intelligenz weiß das nicht.“ Das heißt, Positioniersysteme stellen sich selbstständig auf den Sollwert ein, die eigene Position wird dabei überwacht und an die Steuerung zurückgemeldet. Somit können sie Formatumrüstungen auf Knopfdruck schnell und exakt an mehreren Verstellachsen gleichzeitig umsetzen. Sura erklärt: „Mithilfe der automatischen Formatverstellung rentiert sich jetzt sogar die Produktion einer Losgröße 1. Das hat den Vorteil, dass der Maschinenbenutzer bedarfsgerecht verpacken kann.“ PSE können darüber hinaus auch an schlecht zugänglichen Stellen verbaut werden. Wohingegen bei der Lösung mit Handrädern schon bei der Konstruktion der Maschine darauf geachtet werden musste, dass die Räder leicht zugänglich auf der Bedienerseite montiert waren. Dies erforderte teilweise eine zusätzliche, aufwendige Umlenkungsmechanik.

Intelligenz für einfache Handhabung

Die Positioniersysteme bestehen aus einem bürstenlosen EC-Motor, einem Getriebe, einem absoluten Wegmesssystem und einer Motoransteuerung, sind selbstüberwachend und Bus-kommunikationsfähig. Die integrierte Motoransteuerung gewährleistet dabei eine präzise Positionierung des einzustellenden Moduls. Über die Bus-Kommunikation empfängt das PSE den Fahrbefehl von der Steuerung. Auf demselben Weg erfolgt die Rückmeldung, ob der Sollwert in der dafür vorgesehenen Zeit erreicht wurde. Bei Abweichungen beschleunigt oder verzögert das Positioniersystem selbsttätig, sodass der typische Schleppfehler sehr gering gehalten wird. So findet auch eine Synchronisierung von mehreren PSE statt.

Das absolute Wegmesssystem hilft dabei, die gewünschte Position exakt einzuhalten. Es funktioniert auch ohne Versorgungsspannung und ohne Batterie und arbeitet folglich auch ohne Wartungsaufwand zuverlässig. Eine veränderte Position, zum Beispiel durch manuelles Verdrehen, wird auch im spannungslosen Zustand erfasst. Zusätzlich erhält die Steuerung einen Hinweis auf manuelles Verdrehen. Des Weiteren misst das absolute Messsystem die Umdrehungen im Gegensatz zu ähnlichen Systemen nicht am Motor, sondern direkt an der Abtriebswelle. Dadurch ist das Getriebespiel für die Messgenauigkeit nicht relevant.

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