Leistung muss steigen

Verpacken - Entwicklungszeit ist kanpp. Das gilt auch für Maschinen, die Tabakbeutel verpacken. Die geschickte Kombination aus Antriebssteuerung, Frequenzumrichtern und Getriebemotoren hat einem Hersteller von Verpackungsmaschinen die schnelle und problemlose Inbetriebnahme ermöglicht.

15. November 2005

Übereinschlagmaschinen verpacken je nach Vorgabe fünf bis 13 Tabakbeutel zu einem Gebinde. Der Endanwender kann dabei aus drei verschiedenen Verpackungsmaterialien wählen: Zellophanfolie in klar oder entsprechend der Firmenvorgaben bedruckt, Papier oder auch Karton. Im Vergleich zu früheren Maschinen dieses Typs verpackt der neue Gebindepacker die Beutel kleiner zusammen. Die Verpackung verläuft in drei Schritten. Die Tabakbeutel werden über ein Transportband liegend zugeführt. Ein Aufrichtband sorgt für eine aufrechte Position der Beutel, die ent­sprechend der vorgegebenen Einstellung zu Gruppen zusammengestellt werden. Schließlich sorgt die Maschine im Revolver für den Einschlag der Beutel in das gewählte Verpackungsmaterial. Beim Ausschieben bringt das System ein Etikett an.

Schnell, präzise, weniger Verschleiß

Um die steigenden Anforderungen der Kunden zu erfüllen, konstruierte das Unter­nehmen eine neue Verpackungsmaschine. Wesentlicher Gesichtspunkt dabei war, Gebinde aus verschiedenen Verpackungsmaterialien auf einer Maschine herzustellen. Außerdem sollte die Verpackungsleistung gesteigert werden. Dazu war es notwendig, die Spannung in der Verpackungsbahn besser kontrollieren zu können. Außerdem sollte die Installation und der Austausch der Getriebemotoren im Fehlerfall einfacher und effektiver erfolgen.

Das Unternehmen entschied sich für den Antrieb des Staubandes, das die Zuführung der Tabakbeutel übernimmt, sowie den Bobinenantrieb für eine Gesamtlösung mit Danfoss-Frequenzumrichtern und Getriebemotoren. Ein weiterer Getriebemotor übernimmt den Antrieb des Aufrichtbandes. Danfoss konnte die speziellen Anforderungen, die in einem Anforderungskatalog für die neue Maschine definiert und gefordert waren, erfüllen - nicht zuletzt auch durch die Entwicklung einer kundenspezifischen Anpassung der Frequenzumrichterserie. So entstand ein kompakter Umrichter der ›VLT AutomationDrive FC 301‹-Baureihe, der neben dem kleinen, modularen Gehäuse auch den ›Sicheren Stopp‹ nach EN 954-1, Kategorie 3 beherrscht. Dieses Gerät löst den in der ersten Maschine noch eingesetzten FC 302 ab. Eine übergeordnete PC-Steuerung übernimmt die Kontrolle innerhalb der Maschine. Sie parame­triert auch die VLT-Frequenzumrichter je nach Kundenvorgabe, wie Anzahl der Beutel, verwendetem Material und Gebindegröße. Mittels Profibus-Kommunikation überträgt die Steuerung die Parameter in zwei Schritten auf die Umrichter: Im ersten setzt sie sie auf die Werkseinstellung zurück und erst im zweiten Schritt erfolgt die Parame­trierung gemäß der Steuergrößen für den Verpackungsprozess. Dies stellt den jederzeit definierten Ausgangszustand und die korrekte Einstellung für den Produktionslauf sicher. Insgesamt ergibt sich durch den frequenzgeregelten Bobinenantrieb in Verbindung mit der Pendelreglung ein wesentlich präsziserer Lauf und eine konstante Vorspannung des Verpackungsmaterials, sei es Zellophan oder Papier.

Austausch der Umrichter

Der Aufbau des Maschine, der Steuerung sowie der Frequenzumrichter erlaubt auch im Fehlerfall einen schnellen und einfachen Austausch. Die Umrichter sind mit steckbaren Klemmen ausgestattet, so dass ein Austausch innerhalb kürzester Zeit erfolgen kann - eine aufwändige Neuverdrahtung bis auf Klemmenebene entfällt. Die Parametrierung über Profibus sorgt anschließend für die korrekte Einstellung. Die Produktion kann sofort weiter laufen. Danfoss bietet mit der Entwicklung des VLT-Automa­tionDrive FC 300 Konzepts eine ›One Drive for all‹-Lösung, die zwei Baureihen umfasst. Beide besitzen ein modulares und offenes Systemdesign, was die Frequenzumrichter variabel und erweiterbar macht. Weiterhin sind sie in weiten Grenzen frei programmierbar. Die Einführung von ›VLT AutomationDrive FC 301‹ Anfang 2005 hat die Plattform wesentlich erweitert. Sie deckt nun das gesamte Spektrum vom Hilfs- über den Standard- bis hin zum Servoantrieb an jeder Maschine oder Anlage ab. Eine Besonderheit des Konzepts mit dem FC 302 und seinem kleinen Bruder FC 301 besteht darin, dass eine einheitliche Gerätevariante mit gleicher Verdrahtung und Parame­trierung exisitiert. So können beide Gerätereihen alle verfügbaren Optionen mit Ausnahme der C-Option, die nicht am FC 301 angeschlossen werden kann, verwenden.

Modular aufgebaut

Der modulare Aufbau ermöglicht eine Anpassung an jede Applikation. So zahlen Anwender nur die Funktionen, die sie wirklich benötigen. Auch der kleine FC 301 ist ein vollwertiges Mitglied der VLT-AutomationDrive-Serie. Als Steuerfunktion greift er auf die Vektorregelung VVC+ zurück. Wie sein großer Bruder FC 302 besitzt er integrierte EMV-Filter und Zwischenkreisdrosseln, ebenso wie den Smart Logic Controller mit frei programmierbarer Ablaufsteuerung und Logikregeln.

Die in der Verpackungsmaschine zukünftig eingesetzte Lösung ist eine Sonderausführung und bietet in einem extrem kleinen Gehäuse fast alle Eigenschaften des Gesamtsystems. So ist nur aufgrund der Baugröße die Erweiterbarkeit leicht eingeschränkt. Dafür bietet der FC 301 in dieser kleinen Ausführung die Besonderheit des integrierten ›Sicheren Stopps‹ nach EN 954-1, Kategorie 3. Im vorliegenden Fall wird er genutzt, um die gesamte Maschine mittels Gruppierung der Antriebe schnell und einfach stillzusetzen. Der Vorteil liegt in der schnellen Reaktions- und Wiederanlaufzeit, da der Frequenzumrichter nicht komplett energielos geschaltet wird. Künftig könnte sogar das bisher integrierte Netzschütz entfallen.

Detlev Bening, Danfoss

Erschienen in Ausgabe: 08/2005