Mit intelligenten Kompaktantrieben

Redakteur: Reinhard Kluger

Wer Kartonagen verarbeitet, weiß um das Problem: Kleine Losgrößen erfordern flexibles Positionieren. Ein Kompaktantrieb, der sich aus Modulen zusammenstellen lässt, schafft Prozesssicherheit bei einer Klebemaschine.

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Längen-Verstellung der Übergabe zur Presswalze wird an die Geschwindigkeit der Anlage angepasst.
Längen-Verstellung der Übergabe zur Presswalze wird an die Geschwindigkeit der Anlage angepasst.
( Archiv: Vogel Business Media )

„Karton lebt“, das zumindest behaupten Insider immer dann, wenn es darum geht, in komplexen vollautomatischen Kartonage-Verarbeitungsmaschinen die Formateinstellungen an neue Chargen und Schachtellayouts oder veränderliche Umgebungsbedingungen anzupassen. In TURBOX-Faltschachtel-Klebemaschinen tragen Kompaktantriebe von Berger Lahr dazu bei, dass Einstellungen schnell und exakt realisierbar sind. Das erleichtert nachhaltig die Arbeit des Bedieners, der sich ganz auf Feineinstellungen konzentrieren kann.

„Im Durchschnitt sind es 30 bis 40 oder je nach Komplexität auch erheblich mehr Verstellachsen, mit denen die TURBOX auf individuelle Schachtellayouts eingestellt werden kann“, erzählt Armin Haag, der technische Leiter für Wellpappe-Verarbeitungssysteme bei Bahmüller. Damit über schwungvoll geformte Profile, Faltriemen und Hinterfalthaken aus flachen Zuschnitten fertige Faltschachteln entstehen, ist das Know-how des Maschinenbedieners gefragt. Das Einstellen von Längen, Breiten, Höhen, Formen, Kartonstärken, Auslauf- und Zuführstrecken oder Anpressdrücke ist meist sehr aufwändig. Um diese Rüstzeiten zu reduzieren, hat Bahmüller alle Verstellachsen in das Boxflow-Control-Steuerungskonzept eingebunden. Nach Eingabe weniger Zuschnittdaten wird die Positionierung der Maschine automatisch errechnet. Dies gilt auch für komplexe Schachtellayouts wie zum Beispiel 4- oder 6-Punkt-Schachteln. Kompaktantriebe IclA IFA von Berger Lahr sorgen für exakte Positionen, die jederzeit reproduzierbar sind. Über Touchscreen-Displays kann der Maschinenbediener Feineinstellungen vornehmen, mit denen er die Formatachsen auf Zehntelmillimeter genau justiert. Diese vergleichsweise hohe Genauigkeit sichert höchste Produktqualität und letztlich die Prozesssicherheit bei Turbo-Geschwindigkeit, von der die Anlage ihren Namen hat. Im Wesentlichen sind es die von ELAU und damit ebenfalls aus der Schneider Electric Gruppe kommenden hochdynamischen Servoantriebe im Vorschub, die dafür sorgen, dass beispielsweise von 4-Punkt-Schachteln bis zu 35000 Stück in der Stunde fertig gefaltet und geklebt werden können. „Schnelle und sicher fließende Bewegungen sind aber auch ein Produkt exakter Mechanik und Einstellung“, ergänzt Haag und erinnert so an die Notwendigkeit mit exakten Justagen auf das Leben, sprich die veränderlichen Eigenschaften der Wellpappen zu reagieren.

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Kompaktantriebe entsprechen dem modularen Anlagenkonzept

Eine andere Form von Reagieren auf Veränderung sieht Haag im modularen Aufbau der TURBOX. Damit ist die Maschine nach den Anforderungen des Anwenders individuell aus Einzelmodulen zusammenstellbar. Je nach Bedarf ist sie sogar später noch durch Zusatzmodule nach- und umrüstbar. Zur Grundausstattung jeder TURBOX gehören der Anleger (ACE Feeder) für die Zuführung der Zuschnitte sowie am Auslauf die Pressstrecke mit einem präzise getakteten Schuppenstrom in Richtung Packer. Die dazwischen angeordneten Stationsmodule werden in Art und Anzahl entsprechend den Anforderungen, sprich der Komplexität der herzustellenden Kartonagen, ausgelegt. Jedes Modul ist mechanisch sowie elektronisch autark und kommuniziert über Profibus mit dem Hauptrechner. Alle Module zeichnen sich durch eine offene Bauweise mit tief herunter gezogener Maschinenstuhlung aus. So sind die einzelnen Module bequem zugänglich und lassen sich beim Einrichten leicht bedienen. Die ergonomische Bauweise hat allerdings ihrerseits wiederum Auswirkungen auf den zur Verfügung stehenden Platz.

So war neben Prozesssicherheit und Modularität, eine Anforderung an die zum Einsatz kommenden Antriebe für die Verstellachsen, deren kompakte Bauform. Die intelligenten Kompaktantriebe IclA von Berger Lahr haben neben dem Motor die Positionier- und Leistungselektronik und wie in diesem Fall bis hin zum Getriebe alles in einer Einheit integriert. „Das spart uns mechanische Bauteile mit dem dafür benötigten Bauraum sowie Platz im Schaltschrank und verringert den Verdrahtungsaufwand“, bestätigt Haag. Für die Ansteuerung der Antriebe genügen lediglich ein Versorgungs- und ein Feldbuskabel. Positionieraufträge arbeiten die intelligenten Kompaktantriebe eigenständig ab. Prozessnahe Achs- und Steuerungssignale wie etwa Endschalter können über lokale Eingänge und Ausgänge direkt am Antrieb verschaltet werden. Dazu steht wahlweise eine zusätzliche interne 24 V Spannungsversorgung zur Verfügung. Ein wesentliches Merkmal der Kompaktantriebe ist die einfache und schnelle Inbetriebnahme beispielsweise über das Software-Tool IclAeasy. Software-Funktionsbausteine stehen für alle gängigen Steuerungshersteller bereit. Neben CANopen, DeviceNet, RS485 und Puls-Richtungs-Schnittstelle steht auch die zur Implementierung in die TURBOX notwendige Profibus DP Feldbus-Schnittstelle für Ansteuerung, Parametrierung und Diagnose zur Verfügung.

Die integrierten Sicherheitsfunktionalität Power Removal ermöglicht einen Stopp der Kategorie 0 oder 1 gemäß EC 60204-1 ohne externe Komponenten. Für den Antrieb der Verstellachsen in der TURBOX sind die IclA IFE mit Planetengetrieben ausgestattet. Die Kompaktantriebe von Berger Lahr passen ideal in das modulare Maschinenkonzept. „Wir nutzen als Anschlusstechnik Industrie-Steckverbinder. Das macht sie einfach steckbar und damit besonders montage- sowie servicefreundlich“, ergänzt Haag.

Ideale Antriebscharakteristik

Die IclA Kompaktantriebe gibt es mit drei unterschiedlichen Motortechnologien, die jeweils spezielle Antriebscharakteristiken für individuelle Lösungen bieten. Ausgestattet mit AC-Synchron-Servomotoren, in unterschiedlichen Baugrößen und Wicklungsarten, überzeugen die IclA IFA durch Dynamik beim Beschleunigen und hohe Spitzenmomente. Mit dem seinem hochauflösenden Encoder und optionalem Absolutwertgebersystem können anspruchsvollste Positionieraufgaben bewältigt werden. IclA IFS mit Schrittmotoren eignen sich besonders für hochauflösende Positionierungen oder als Drehzahlantrieb mit guten Gleichlaufeigenschaften. Dank des hohen Drehmoments kann auf ein optionales Getriebe meist verzichtet werden. Mit EC-Motoren bieten die in den TURBOX verwendeten IclA IFE ein hohes stromloses Selbsthaltemoment. Dadurch ist hier keine Haltebremse erforderlich. Diese Variante verfügt in Zusammenhang mit der Elektronik quasi über die Eigenschaften eines Absolutwertgebers. Eine Referenzierung ist nach Ausschalten der Anlage nicht mehr notwendig.

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