Formen, Füllen, Siegeln im Takt

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Automatisierung
konstruktionspraxis 4 – 2012
Bild: Siemens
Die FL515 von SN Maschinenbau ist die weltweit erste horizontale Rundläufermaschine mit einer Ausbringung von bis zu 600
Beutelverpackungen pro Minute.
Formen, Füllen,
Siegeln im Takt
Eine Technologie-CPU von Siemens mit
integrierter Motion-Control treibt eine
hochproduktive, kosteneffiziente FünffachRundläufer-Beutelverpackungsmaschine.
Dipl.-Ing.Andreas Diepgen, Hans-Peter Klos*
F
ünf Beutel pro Takt formt, füllt und
siegelt die neue horizontale Rundläufermaschine FL515 Quinta von
SN Maschinenbau (SN) aus dem nordrhein-westfälischen Wipperfürth. Das
ergibt bei 100 Takten bis zu 500 Beutel,
im weiteren Ausbau gar bis zu 600
Beutel, eine Steigerung von 50 Prozent
mehr als bisher – eine Weltpremiere.
Basis dafür sind innovative Ideen von
SN kombiniert mit einer Simatic Technologie-CPU 317T 2 DP von Siemens.
Sie integriert in der Aufbautechnik
einer Simatic S7 300 anspruchsvolle
Motion-Control- und Technologiefunk-
*Dipl.-Ing.Andreas Diepgen und Hans-Peter
Klos sind Marketing Manager Automation
Systems bei Siemens AG Industry Sector.
tionen in Form PLCopen-konformer
Funktionsbausteine. Die CPU ermöglicht so ein präzises Zusammenspiel
von bis zu 32 Servoachsen.
Die Technologiefunktionen werden
über das Optionspaket S7 Technology
in das Engineering-System Simatic
Step7 integriert. Zur Auswahl stehen
Funktionsbausteine für Motion-Control-Aufgaben wie lagegeregeltes Positionieren, Getriebegleichlauf, Kurvengleichlauf, Druckmarkenkorrektur,
Fahren auf Festanschlag sowie wegoder zeitabhängiges Nockenschalten.
Das Handling entspricht den SimaticS7-Standard-Bausteinen.
Damit wurde im Wesentlichen folgender Produktionsablauf umgesetzt: Ausgangsmaterial ist Folie, die von der Rol-
le über einen Tänzer zugeführt und
über einen Faltkeil einmal mittig zum
oben offenen, U-förmigen Band gefaltet wird. Eine Bahnkantensteuerung
sorgt für eine gleich lange Vorder- und
Rückseite des Beutels. Aus thermischen
Gründen auf zwei separate Blöcke verteilt folgen die Seitensiegeleinheiten,
die die Seitenkanten von drei bzw. zwei
Beuteln verschweißen, dann das Stanzen der Einreißkerbe und das Schneiden über einen Messerblock, unterstützt durch ein neues, zum Patent
angemeldetes Folienführungssystem.
Vor dem Schnitt nehmen mechanische
Übergabegreifer die Beutel auf und
übergeben diese danach an die Greifer
des 10-Stationen-Rundtakttisches. Darauf werden jeweils fünf Beutel pro Takt
geöffnet, kontrolliert, befüllt, ausgestrichen und schließlich (kopf)versiegelt.
Eine neue konstruierte Austragezange
legt die fertigen Beutel auf Transportbänder für die Übernahme durch ein
Stapelsystem; Leerbeutel werden über
eine Rutsche ausgeschleust.
„Taktschläger“ ist der Hauptantrieb der
Maschine, ein Servo-Getriebemotor,
der über ein Schrittschaltgetriebe den
Rundtakttisch antreibt. Alle anderen
Bewegungen sind teils mechanisch,
2012 – konstruktionspraxis 4
Automatisierung
Unter allen Umständen perfekte,
reproduzierbare Schweißergebnisse
Unterschiedliches Folien-Dehnungsverhalten kann händisch durch Verstellen
der Siegelblöcke bzw. des gesamten Siegelrahmens oder servomotorisch und
über weitere Druckmarkensensoren
kompensiert werden. Die Siegelzeit ist
individuell auf das jeweilige Material
einstellbar. Die Schließ- und Öffnungsbewegungen der Siegelbacken können
über Stützpunkttabellen so abgestimmt
werden, dass stets perfekte, reproduzierbare Schweißergebnisse entstehen.
Nach dem Seitensiegeln werden die
Einreißkerben gestanzt. Die Bewegung
der Folienführung ist im Gleichlauf an
die Vorschubgeschwindigkeit gekoppelt,
um die Folie im Bereich des Messerblocks straff zu halten. Um Kollisionen
mit dem Messerblock zu vermeiden,
wird das jeweils führende Vakuumelement an einer definierten Stelle vor der
Endlage im Positionierbetrieb schnell
aus dem Gefahrenbereich verfahren.
Nach der mechanisch gesteuerten
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Bild: Siemens
größtenteils aber über die TechnologieCPU elektronisch an diesen Master
gekoppelt, mit einer Ausnahme durchgehend im Kurvengleichlauf. So können alle Bewegungen an das jeweilige
Produkt angepasst, im Bediengerät
abgespeichert und bei Bedarf wieder
eingelesen werden. An erster Stelle der
Folienvorschub, der über zwei Abzugswalzen die Folie intermittierend von
der Rolle um das erforderliche Maß
abzieht und zum Siegeln und Schneiden stoppt, gesteuert über die Technologiefunktion Druckmarkenkorrektur
und einen Farbsensor.
Die Technologie-CPU steuert und koordiniert alle Maschinenteile.
Übergabe der geschnittenen Beutel auf
den Rundtakttisch folgen mehrere Stationen/Schritte, die sicherstellen, dass
alle Beutel geöffnet sind. Dann werden
diese über eine servogetriebene Flachschieberdosierung befüllt. Überschüssi-
ge Luft wird anschließend herausgedrückt und die Beutel werden wie an
den Seiten kopfseitig gesiegelt.
Umgesetzt werden die genannten
Kernaufgaben durchwegs über (Getriebe-)Servomotoren des Typs 1FK7 an
Umrichtern der modularen Baureihe
Sinamics S120 von Siemens. Der
Datenaustausch zwischen den beiden
Sinamics Control Units CU320 2 und
der Technologie-CPU erfolgt taktsynchron via Profibus. Der SPS-Teil der
Technologie-CPU übernimmt die Temperaturregelung der Siegeleinheiten,
über den Standard-Funktionsbaustein
PID Control mit Selbstoptimierung
und PT100-Temperaturfühler.
An der Quinta-Maschine hat SN erstmals einzelne, dezentrale Servoantriebe
an den Kernkomponenten anstatt der
üblichen zentralen Königswelle und
mechanischer Kurvenscheiben realisiert. Das reduziert den Energieverbrauch der Gesamtmaschine spürbar.
Zudem können Komponenten flexibler
als bisher angeordnet, die Maschinen
modular aufgebaut und nahezu beliebig
an Kundenwünsche oder räumliche
Gegebenheiten angepasst werden. (jv)
Siemens Industry Division
Fax +49(0)911 654-4271
konstruktionspraxis einmalige 4-falt
f In Ausgabe 5 finden Sie einen Schwerpunkt zum Thema
Automatisierung und
Sensorik.
f Den vollständigen
Beitrag finden Sie
online unter der InfoClick-Nummer
3207196.
f Siemens Industry
zeigt Produkte und
Lösungen auf der
Hannover Messe in
Halle 9, Stand A72.
f Details zu Siemens Simatic Technologie-CPUs finden
Sie unter dem Kurzlink
http://bit.ly/xc5Ro2.
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