Auf die Länge kommt’s nicht an

Single-Maschinencontroller steigert Verpackungsgeschwindigkeit

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14.06.2019 Sich ändernde Anforderungen der Verbraucher führen dazu, dass die Hersteller eine größere Vielfalt an Produkten und kleinere Losgrößen produzieren müssen. Deshalb müssen neue Verpackungsmaschinen in der Lage sein, die Prozesse schnell umzustellen, und zwar mit minimalen Umrüstzeiten zwischen den einzelnen Produktionsläufen.

Entscheider-Facts

  • Eine horizontale Schlauchbeutelmaschine erreicht mit einem einzelnen Maschinencontroller eine 10 % höhere Verpackungsgeschwindigkeit, verglichen mit einer früheren Maschine, die zwei separate Controller nutzte.
  • Die Single-Controller-Lösung ermöglicht außerdem flexible Format- und Folienwechsel, ohne die Maschine anzuhalten, und benötigt bis zu 30 % weniger Energie.
  • Durch die präzise Temperaturregelung erzielt die Maschine eine qualitiv hochwertige Versiegelung, auch mit umweltfreundlichen Folien.
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Mit der Verpackungsmaschine mit Single-Controller lässt sich die Produktion schnell umstellen, sodass das Verpacken von Pasta mit unterschiedlichen Längen möglich ist. (Bild: Martini)

Auch eine qualitativ hochwertige Versiegelung wird immer wichtiger, da die Branche nachhaltigere Verpackungslösungen benötigt, etwa mit dünneren Kunststofffolien, Mehrschichtverpackungen oder recycelbaren Folien für umweltfreundliche Verpackungen.

Folien- und Formatwechsel ohne Stillstand

Der Verpackungsanlagen-Entwickler Martini liefert komplette und ausgereifte Lösungen für das Wiegen und Verpacken von langer und kurzer Trockenpasta sowie für Snacks, Backwaren, frische und tiefgekühlte Lebensmittel, Pulverprodukte und Tiernahrung.
Die horizontale Schlauchbeutelmaschine des Unetrnehmens produziert nicht nur 10 % schneller, sondern ermöglicht auch einen automatischen Wechsel von Verpackungsfolien, ohne dass die Maschine angehalten werden muss. Das spart Zeit und vermeidet Ausschuss. Dazu hat auch der Single-Maschinencontroller Sysmac NJ501-1400 beigetragen, der zwei separate Controller in der bewährten MLV130-Anlage von Martini ersetzt hat und für eine einheitliche Steuerung sorgt. Diese Anlage verfügt über sowohl einen Kopf für Doppeldichtung und ein Long-Dwell-Profil als auch eine volumetrische Dosiereinheit für ein schnelles, präzises Wiegen.

Mit dem einheitlichen Steuerungssystem kann die neue Anlage von Martini die Bewegungsprofile im laufenden Betrieb ändern und sich so schnell an unterschiedliche Produktionsanforderungen anpassen. Dadurch können die Beutellänge und die Herstellungsgeschwindigkeit geändert werden, ohne Material zu verschwenden oder die Maschine anzuhalten. Sie muss nur beim ersten Einschalten zum Nullpunkt zurückkehren, um die Ausgangsposition festzulegen. Danach kann die Maschine bei Problemen oder Formatänderungen mittels Absolutwertgebern und Software-Programmierung automatisch an die richtige Achsenposition zurückkehren und die Produktion sofort wiederaufnehmen, ohne dass durch eine Rückkehr zum Nullpunkt Zeit vergeudet wird.

Ein Controller statt zwei

Die in der früheren Lösung eingesetzten CJ-Controller und Motion-Controller MCH72 wurden durch einen Single-Maschinencontroller ersetzt. Dieser Controller verwaltet den Verpackungs- und den Portionierungsknoten über ein Ethercat-Netzwerk.Der Verpackungsknoten hat NX E/A für digitale und Motion-Eingänge wie etwa Geber- und Hochgeschwindigkeits-Eingänge sowie für sämtliche Funktionen zur Temperatureinstellung. Der Dosierknoten hat digitale und analoge NX-Eingänge sowie ein Kommunikationsmodul, das als Schnittstelle zur kundenspezifischen Hardware dient, die für ein schnelles und hochpräzises Wiegen und Dosieren ausgelegt ist. Über diesen Knoten werden die motorgetriebenen Bewegungen des Dosierers gesteuert, wodurch keine pneumatischen Geräte mehr erforderlich sind und der Energiebedarf deutlich sinkt.

Obwohl kürzere Umrüstzeiten zwischen den Produktionsläufen zu einer Steigerung der Gesamtkapazität (Overall Equipment Efficiency, OEE) der Anlage beitragen, ist ein hoher Durchsatz während dieser Läufe nach wie vor der Schlüssel für die Produktivität. Durch den Single-controller und die Benutzerschnittstelle erreicht die Maschine eine um 10 % höhere Herstellungsgeschwindigkeit und verarbeitet pro Minute bis zu 130 Verpackungen mit einer Länge von jeweils von 340 mm.

Der Wechsel zu einem Singlecontroller sorgte in der neuen Anlage für eine bessere Integration der verschiedenen Maschinenfunktionen, eine schnellere Kommunikation und eine höhere Gesamtleistung. Da dieser Controller an beiden Knoten im laufenden Betrieb direkt auf Bewegungs- und SPS-Profile zugreifen und diese ändern kann, lässt sich die Produktion rasch umstellen, was das Verpacken von Pasta mit unterschiedlichen Längen ermöglicht. Und weil alle Komponenten jetzt über ein Ethercat-Netzwerk angebunden sind, wurde der Zugriff auf Informationen für die Wartung und Konfiguration vor Ort oder aus der Ferne erleichtert. Mit anderen Worten: Es müssen nicht mehr separate Verbindungen zu jedem elektronischen Gerät in der Maschine hergestellt werden.

Die verfügbaren Maschinendaten und Konfigurationsparameter reduzieren auch die Ausfall- und Wartungskosten. Denn der digitale Zugriff auf alle Konfigurationsparameter der Maschine ermöglicht es den Technikern, sich aus der Ferne mit der Maschine zu verbinden und auf alle Geräte zuzugreifen. So können Probleme beim Kunden auch ohne Spezialisten vor Ort schnell behoben werden. Außerdem hilft ein digitaler Troubleshooter den Anwendern, maschinenspezifische Probleme leicht zu beheben oder Einstellungen zu ändern. Schließlich kann der Hersteller durch die Erfassung und Verarbeitung von Daten in der Cloud sogar mögliche Probleme im Voraus erkennen und vorbeugende Wartungsarbeiten durchführen, um die Maschineneffizienz weiter zu steigern und den erforderlichen Support effizient zu planen.

Bessere Versiegelung mit KI

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Die Anlage von Martini mit Sysmac-Maschinencontroller NJ501-1400 von Omron ermöglicht mehr Flexibilität bei der Produktion.
(Bild: Martini)

Omron hat für das Versiegelungssystem einen neuen Ansatz entwickelt, um die verschiedenen Folientypen bearbeiten zu können und gleichzeitig hohe Verpa-ckungsqualität und Schnittgenauigkeit zu liefern. Das Unternehmen entwickelte ein neues biegsames Thermoelement, mit dem die Temperatur sehr nah an der Siegelbackenoberfläche gemessen werden kann. Darüber hinaus setzt die Maschine Omrons neue Temperaturregler NX-TC mit integrierten speziellen Algorithmen ein, mit dem dank KI-Fähigkeiten hochstabile Messungen der Oberflächentemperatur geliefert werden. Die Verpackungsmaschine kann dadurch die Siegeltemperatur äußerst genau messen und regeln.

Die Temperaturregelung wird dadurch deutlich weniger vom Maschinenstatus beeinflusst (z. B. Umgebungs-temperatur, Siegelgeschwindigkeit, Folienspezifikationen). Der bei sich verändernden Betriebsbedingungen typische Temperaturabfall fällt dadurch bis zu 20% geringer aus. Der Temperaturregler verkürzt außerdem die Zeit bis zum Erreichen der erforderlichen Versiegelungstemperatur, und hält die Temperatur bei Maschinenübergängen wie Start und Stopp oder Veränderungen der Produktionsgeschwindigkeit stabil.

„Die Qualität der Verpackungsversiegelung ist ein wesentlicher Vorteil unserer Lösung“, sagt Francesco Gusson, Chief Engineer Electronic bei Martini. „Durch die zielgenauen Verpackungs-algorithmen des NX-TC-Temperaturreglers von Omron können wir unseren Kunden eine Maschine zur Verfügung zu stellen, die eine sehr große Bandbreite an heißsiegelfähigen Verpackungsfolien versiegelt.“

Von vertikal zu horizontal

Martini hat bereits in seinem bestehenden Produkt-portfolio Funktionen vertikaler Schlauchbeutelmaschinen mit der integrierten Entwicklungsumgebung von Sysmac Studio realisiert. Aufgrund der zusätzlichen Flexibilität, die die Plattform für die VFFS ermöglichte, entschied sich Martini, auch beim Redesign der horizontalen Schlauchbeutelmaschinen diese Controller einzusetzen. Sysmac Studio ist eine einheitliche Designumgebung für die Konfiguration, Programmierung, Simulation und Überwachung. „Mit ihr konnten wir Funktionsblöcke für Bewegungsprofile erstellen und diese dann zuverlässig und einfach anwenden, kurzum: leistungsfähigere und flexiblere horizontale Schlauchbeutelmaschinen liefern“, so Gusson.

In Zusammenarbeit bei der Maschinenanalyse und -konfiguration setzten die beiden Unternehmen eine modulare Softwarestruktur um, die auf bewährten Softwarebibliotheken und -modulen basiert und die Flexibilität des Maschinenkonzepts erhöht. Diese modularen Softwareblöcke ermöglichen es dem Unternehmen, Maschinen schnell an neue Technologietrends anzupassen und auf Veränderungen bei der Produktnachfrage zu reagieren. Außerdem tragen diese Blöcke zu kürzeren Entwicklungs- und Konstruktionszeiten bei, sodass der Maschinenhersteller sehr schnell Lösungen bereitstellen kann, die für spezifische Anforderungen maßgeschneidert sind.

Heftausgabe: Juli 2019

Über den Autor

Jessica Schreiner, Lewis PR, für Omron
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