7.000 Sixpacks – pro Stunde!

Antriebstechnik

Frequenzumrichter – Danfoss hat bei Heineken ein neues Antriebs- und Steuerungssystem realisiert. Damit ließ sich der Durchlauf und die Zuverlässigkeit der Produktion steigern.

05. April 2017

Fast jeder kennt die sechs Bierflaschen in einer Pappverpackung mit Griff an der Oberseite: das sogenannte Sixpack. Käufer entscheiden sich häufig für dieses kompakte und leicht zu transportierende Gebinde. Daher ist es auch nicht weiter verwunderlich, dass auch Heineken in ’s-Hertogenbosch (Niederlande) diese Art der Verpackung im Programm hat. Mit ihrer modernisierten Verpackungsstraße kann die Brauerei bis zu 44.000 Bierflaschen pro Stunde in Sixpacks verpacken.

Die Aussicht von der Galerie in der Verpackungshalle der Abfüllanlage ist beeindruckend. Meter um Meter transportieren Förderbänder Flaschen unterschiedlicher Biermarken zu den Robotern und Staplern. Sind sie dort angekommen, verschwinden die Flaschen im Handumdrehen in den verschiedenen Verpackungen, darunter viele Sixpacks. Nur wenige Arbeiter bewegen sich zwischen den laufenden Förderbändern und Maschinen. Sie müssen nur selten bei Störungen eingreifen. Ansonsten läuft der Verpackungsprozess wie von selbst.

Modernisierung durch Teamwork

Die ausgeklügelte Produktionsstraße für die schnelle und reibungslose Verpackung der Sixpacks erfordert jedoch eine stark aufeinander abgestimmte, maßgeschneiderte Antriebslösung. In nur neun Monaten hat ein von Danfoss unterstütztes Heineken-Team ein neues Antriebs- und Steuerungssystem zur Steigerung der Verpackungskapazität in dieser Produktionsstraße entwickelt und umgesetzt.

Die Verpackungslinie bei Heineken packt je sechs Flaschen in einen kräftigen Karton und klebt diesen anschließend zu. Im zweiten Schritt fahren diese Six-Packs über ein Band, wo sie die Maschinerie ausrichtet und dann zu einer Vierergruppe zusammenfasst, die einen weiteren Karton als Umverpackung erhalten. Insgesamt enthält dieser jetzt 24 Flaschen, vergleichbar einer traditionellen Bierkiste.

Jan Brouwers, Detail Engineer bei Heineken, sagt: »Die größte Herausforderung bestand in der Synchronisierung der vielen Antriebe. Die verschiedenen Motoren mit unterschiedlichen Leistungen von 1,1 bis 2,2 Kilowatt und unterschiedlichen Getrieben müssen sich exakt zur gleichen Zeit in der korrekten Position befinden.« Die in der Linie eingesetzten Motoren müssen daher für eine einheitliche Geschwindigkeit und Position der Gebinde synchron arbeiten, damit die 6er-Kartons stets präzise ausgerichtet und positioniert sind. Nur dann rutschen die vier kleineren Gebinde sanft und leicht in die Umverpackung, die die Maschine anschließend ebenfalls zuklebt. Zum Abschluss sorgen die Antriebe für den Transport zum Palettierer.

Die Kontrolle der Motoren übernehmen acht VLT AutomationDrive FC 302 Frequenzumrichter. Der erste Antrieb übernimmt dabei die Funktion des Masters für das System. Die folgenden sieben Antriebseinheiten aus FC302 und Motoren arbeiten dann als Follower. Zur Synchronisierung dient das Encoder-Signal des Motors der ersten Transportlinie in der Maschine. Die folgenden Motoren erhalten die Befehle für Synchronisierung und Position abhängig von diesem Signal.

»Für die Synchronisierung haben wir uns für die MCO 350 entschieden, einem zusätzlichen Modul für die VLT-Antriebe von Danfoss. Die Programmierung der Motorsteuerung erfolgte hauptsächlich über die SPS. Die Synchronisierung konnten wir mit der MCO 350 selbst durchführen, einer zusätzlichen Karte, die in den VLT-Antrieb integrierbar ist; die Kommunikation mit dem Erweiterungsmodul ist über eine Schnittstelle möglich,« erläutert Jan Brouwers die Vorgehensweise.

Der synchrone Ablauf der Maschine ist essentiell für eine reibungslose Funktion. Die äußerst präzise Zeitabstimmung und Anpassung der Bewegungsabläufe in der Maschine garantieren einen sicheren und schnelleren Verpackungsprozess. Jede Abweichung in der Bewegung einer der Stufen in der Verpackungslinie kann Stoppzeiten hervorrufen und Flaschen beschädigen.

»Nachdem wir die Module eingebaut hatten, fingen wir mit einem Antrieb an. Anschließend haben wir jeweils einen weiteren hinzugefügt, bis wir alle acht Antriebe synchronisiert hatten. Seither läuft die Produktionsstraße völlig problemlos,« beschreibt Brouwers den Einrichtprozess.

Vorteile der Danfoss-Lösung

Ein wesentlicher Grund für die Änderung in der Anlage war, dass der damalige Anbieter die bisherige Lösung zur Synchronisierung nicht mehr unterstützte. Gleichzeitig wäre eine Modernisierung mit ihm nur möglich gewesen, wenn Heineken alle Motoren und Geber durch neuere Typen ersetzt hätte. Dies hätte aber größere Änderungen in der übergeordneten Steuerung im Hinblick auf die Steuersignale und die gesamte Programmierung erfordert.

Für Heineken stellte es eine zu große Hürde dar, eine komplette Revision der Maschine im laufenden Betrieb durchzuführen. Die Danfoss-Lösung ermöglichte eine Modernisierung der Anlage ohne umfangreiche Änderungen im Steuerprogramm und ersparte zudem die Kosten für den Austausch von Motoren und Encodern. Die Umrüstung hat darüber hinaus alle vorher aufgetretenen unerklärbaren Fehler und Abschaltungen eliminiert, so dass Heineken die Kapazität allein dadurch auf 44.000 Flaschen pro Stunde steigern konnte.

»Der größte Vorteil für Heineken ist die verbesserte Zuverlässigkeit in der Produktion. Früher waren die unvorhergesehenen Betriebspausen störend und verursachten hohe Kosten. Das gehört jetzt alles der Vergangenheit an«, freut sich Jan Brouwers.

Da das Programm in der Steuerung sowie Motor und Encoder unverändert weiter in der Anlage verbleiben konnte, verlief die Umstellung auf die Danfoss-Produkte ohne große Hindernisse. Zudem verfügen die Spezialisten von Heineken bereits über umfangreiche Erfahrung mit den Frequenzumrichtern des Unternehmens in anderen Maschinen und Anlagen.

Jan Brouwers erklärt: »Heineken arbeitet bereits seit dem Jahr 1968 mit Danfoss Drives. Irgendwann entschied sich die Brauerei, standardmäßig Danfoss VLT-Antriebe einzusetzen. Zu dieser Entscheidung führten einerseits Kosteneinsparungen durch den Einsatz, andererseits die Qualität, den Support und die Liefersicherheit, die Danfoss bietet.«

Mit der Zeit wurden hunderte älterer Antriebe wie die in der Verpackungsstraße für die Sixpacks durch neue Antriebe von Danfoss ersetzt. Die Standardisierung in den Anlagen macht es für die Belegschaft einfacher Wissen und Erfahrung über die eingesetzten Produkte aufzubauen.

Das beschleunigt die notwendigen Service-, Wartungs- sowie die Installationsarbeiten. Gleichzeitig reduziert es die Kosten für die Lagerhaltung von Ersatzteilen und die Logistik, was für Heineken einen weiteren großen Vorteil darstellt.

44 000 Flaschen pro Stunde

Das Projekt für die neue Verpackungsstraße war mit einem enormen Aufwand verbunden, da sämtliche Änderungen an bestehenden Anlagen bei laufender Produktion erfolgen mussten. Zudem stellte die Straße die Techniker vor große Herausforderungen: acht Motoren, die alle von VLT AutomationDrive FC 302 Antrieben gesteuert werden, mussten aufeinander abgestimmt werden. »Nachdem wir alles umgestellt haben, kann unsere Straße jetzt 36 Trays pro Minute, was in etwa 44.000 Flaschen pro Stunde entspricht, verarbeiten«, berichtet Jan Brouwers. us

Erschienen in Ausgabe: 03/2017