Überwachte Formatverstellung

Schneller umrüsten mit elektronischer Positionsanzeige

| Autor / Redakteur: Michaela Wassenberg* / Sariana Kunze

Grünes Licht bei häufigem Formatwechsel: Die Positionsanzeige macht deutlich, ob die Stationen einer Maschine korrekt eingestellt sind.
Grünes Licht bei häufigem Formatwechsel: Die Positionsanzeige macht deutlich, ob die Stationen einer Maschine korrekt eingestellt sind. (Bild: Siko)

Um die Formatverstellung von Produktionsanlagen zu optimieren, setzt ein Anbieter von Verpackungsanlagen auf elektronische Positionsanzeigen zur überwachten Formatverstellung. Damit können nun nicht nur Umrüstzeiten halbiert werden.

Intelligente Systeme, die den Produktwechsel schneller und ergonomischer machen, sind gefragter denn je. Die Anforderungen, um die sogenannte Formatverstellung bei Produktionsanlagen zu optimieren, sind dabei immer identisch: Anlagenverfügbarkeit rauf, Umrüstzeiten runter, Prozesssicherheit rauf, Ausschuss runter. Genau diese Anforderungen stellte auch ein Komplettanbieter für (Zahn-)Bürstenproduktion, Verpackungsmaschinen, Formenbau und Automatisierungslösungen an die Formatverstellung seiner Anlagen. Als Lösung integrierte das Unternehmen in Verpackungsanlagen eine überwachte Formatverstellung, ERCO genannt (Ergonomic Raip Changover). Dahinter verbergen sich elektronische Positionsanzeigen zur überwachten Formatverstellung.

Die Verpackungsmaschinen, die mit dem ERCO-System ausgestattet wurden, sind die Anlagen der Z.Pack-Serie. Sie eignen sich für Blisterverpackungen aller Art – von Schreibwaren, über Werkzeuge, Elektroartikel oder Automobilzubehör bis zu Kosmetikartikeln oder medizintechnischen Produkten. Jede dieser Maschinen verfügt in unterschiedlichen Ausführungen und Längen über mehrere Stationen für den Verpackungsprozess, die die Blisterverpackungen durchlaufen. Die Anforderung für die Verpackungsmaschinen erläutert Jörg Philip Zimmermann, Head of Product Sales Packaging von Zahoransky, so: „Unser Anspruch war es, die Z.Pack prozesssicher zu gestalten, sodass Bedienungsfehler und damit Ausschuss und Beschädigungen an den Maschinen ausgeschlossen werden können. Zudem wollten wir die Umrüstzeiten deutlich senken und damit Kosten für unsere Kunden sparen.“ Wie das möglich ist, konnte sich die Verpackungssparte bei den Kollegen vom Geschäftsbereich Bürstenmaschinen abschauen, wo die überwachte Formatverstellung in einer Bürstenmaschine mit einer elektronischen Positionsanzeige bereits umgesetzt wurde.

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Grünes Licht mit busfähiger Positionsanzeige

Die Besonderheit bei der Z.Pack-Maschine ergibt sich gegenüber der Bürstenmaschine in der Linearbewegung, für die eine überwachte Formatverstellung erfolgen sollte. Die einzelnen Stationen an der Verpackungslinie werden auf zwei Führungsschienen linear verschoben und müssen bei jedem Formatwechsel wieder genau positioniert werden. Hier spielt das ERCO-Konzept eine Rolle: Dank der Schnellumstellungssysteme können die einzelnen Stationen mit minimalem Kraftaufwand mit dem kleinen Finger verschoben werden. Um zusätzlich die Prozesssicherheit gewährleisten zu können, setzt Zahoransky auf die elektronischen Positionsanzeigen AP10S von Siko, einem Hersteller für industrielle Mess- und Antriebstechnik, mit angeschlossenem linearen Magnetsensor. Dieser ermöglicht eine präzise lineare Messung der manuellen Schieberverstellung auf den Führungsschienen. Was die elektronische Anzeige gegenüber mechanischen Varianten auszeichnet, ist ihre Busschnittstelle, so der Hersteller.

Dank der Busintegration der Positionsanzeige wird die geforderte Prozesssicherheit zentral über die Maschinensteuerung (SPS) erreicht. Die SPS sendet Soll-Werte an die Positionsanzeige und liest die gemessenen Ist-Werte aus. Die Soll-Werte sind in einer Rezeptverwaltung innerhalb der Maschinensteuerung hinterlegt, d. h. für jedes zu fertigende Produkt befindet sich in der Rezeptverwaltung ein Rezept mit allen relevanten Soll-Werten, wie z. B. die Stationsposition. Anhand des übermittelten Positionsstatus gibt die Maschinensteuerung die Gesamtanlage erst nach korrekter Rückmeldung aller manuell eingestellten Positionen wieder frei, sodass Ausschuss oder beschädigte Formatteile durch falsch eingerichtete Verstellachsen nicht mehr vorkommen sollen. Das Besondere: Der Positionsstatus wird über LED-Leuchten optisch angezeigt. Grün für „Position korrekt“ und Rot für „Position nicht korrekt“. So geben sie dem Bediener eine sofortige und klare Auskunft, ob die jeweilige Station richtig positioniert ist oder eine Nachjustierung erfolgen muss. Der externe magnetische Sensor zur Ermittlung der korrekten Position misst zudem präzise mit einer Absolutgenauigkeit von bis zu +/- 35 µm. Erst wenn nach der Verstellung alle LEDs grün leuchten, kann die Verpackungsmaschine wieder in Betrieb genommen werden.

Verpackungsmaschinen mit Positionsanzeige bestücken

Die Verpackungsmaschine beinhaltet als Standardmaschine von 4 m Kettenlänge nachfolgende Stationen, die jeweils mit der Positionsanzeige bestückt werden können: Nach der Materialzufuhr, bei der die Blisterfolie über ein Kettenführungssystem eingezogen wird, folgen die Heiz- und Tiefziehstationen, bei welchen sich die Positionsanzeigen integrieren lassen. Hier wird die Folie vorgewärmt und mit einem der Blisterform entsprechenden Formenstempel tiefgezogen – als Positiv- oder Negativform. Im Anschluss wird das Produkt eingelegt, entweder händisch oder vollautomatisch per Pick-and-Place-Einheit. Nun wird das Deckmaterial wie Karton, Tyvek, Aluminium, PET- oder PVC-Folie zugeführt und das Ganze per Heißsiegeln oder optional Ultraschallsiegeln verschlossen. Zum Abschluss folgt der Beschnitt als Teil- oder Vollschnitt. Je nach Bedarf können weitere Stationen integriert werden (möglich auf Baureihen mit einer Kettenlänge zwischen 5 und 11 m), die ebenfalls mit der Positionsanzeige zur Formatverstellung ausgerüstet wurden: Einlegen von Leaflets, Beschriften per Laser oder Inkjet, Blindprägen am Verpackungsrand, Perforieren von Karton und Folie, Klappen der befüllten Blister, kameragestütztes Überwachen oder Scannen von Barcodes. Alle Stationen müssen bei jedem Produktwechsel auf die neue Folienbreite angepasst werden – und das sehr präzise. Schnittkonturen der Blisterverpackungen müssen für ein einwandfreies Produkt exakt sein, ebenso die Siegelflächen.

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Umrüstzeiten halbieren trotz häufigem Formatwechsel

Die Ausstattung mit der Positionsanzeige ist für den Zahoransky-Kunden optional. Gerade bei häufigem Formatwechsel soll sich eine überwachte Formatverstellung rentieren, erklärt der Anbieter. Jörg Philip Zimmermann beschreibt: „Die Vorteile sind sofort spürbar. Der Einrichtbetrieb verkürzt sich auf ein Minimum; die Umstellung auf ein neues Produkt erfolgt deutlich schneller, präziser, sicherer und ergonomisch für den Bediener. Tatsächlich können wir mit den Siko-Positionsanzeigen die Umrüstzeiten halbieren.“ Moritz Müller, Produktmanager Positionline bei Siko, ergänzt: „Unsere mechanischen Positionsanzeigen gehören bei der Formatverstellung seit langem zur Grundausstattung zahlreicher Zahoransky-Maschinen. In den vergangenen Jahren hat das Unternehmen viele Schritte in Richtung überwachter Formatverstellung unternommen. Dank der hohen Prozesssicherheit und der deutlichen Reduzierung der Rüstzeiten bei Verpackungsmaschinen steigt die Nachfrage bei Zahoransky-Kunden nach einer intelligent überwachten Formatverstellung.“

* *Michaela Wassenberg, freie Journalistin

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