Schnellster Schnitt

Servoantriebe - Die Überarbeitung des Pfandsystems erstaunte 2006 nicht nur Verbraucher, sie regte auch zu neuen Maschinenkonzepten an. Ein Servomotor spielt dabei eine nicht unerhebliche Rolle.

02. August 2007

Durch das geänderte Verbraucherverhalten bei der Auswahl von Getränken müssen die Getränkeproduzenten in ihrer Produktpalette sehr flexibel auf die Marktbedürfnisse reagieren. Aufgrund der Varianz an PET-Flaschen ist davon auszugehen, dass moderne Getränkeabfüllanlagen eine sehr hohe Flexibilität und eine ebensolche Produktionsrate besitzen müssen. Dies stellt für Anlagenbauer eine große Herausforderung dar und beflügelt die daraus resultierenden Anlagen zu neuen Höchstleistungen.

Die in Neutraubling bei Regensburg ansässige Krones AG, ein weltweit führendes Unternehmen im Anlagenbau für die Getränkeindustrie, setzt aus diesem Grund bei ihren Anlagen bei hoher Modularisierung auf neue Antriebskomponenten, um den Anforderungen der weltweiten Märkte gerecht zu werden und sich als Marktführer zu präsentieren.

70.000 Flaschen pro Stunde

2005 stellte Krones für die PET-Hochleistungs-Getränkeabfüllung eine neue Rundumetikettiermaschine vor. Mit einer Produktionsleistung von 70.000 Flaschen pro Stunde ist dies weltweit das schnellste Etikettiermodul und stellt somit alles bisher Gewesene in den Schatten. Das Etikettieraggregat ist in der Gesamtabfüllanlage integriert. Mit bloßem Auge ist es bei maximaler Produktionsgeschwindigkeit nicht mehr möglich, der einzelnen Flasche zu folgen. Für einen optimalen, störungsfreien Durchfluss ist es notwendig, die Kette der »fliegenden« Getränkebehältnisse nicht durch den Einsatz von zwei Etikettiermodulen zu splitten oder diese Kette gar zu unterbrechen. Die Antwort auf diese Anforderung heißt bei Krones »Contiroll HS« - ein High-Speed-Etikettieraggregat für alle Etikettenlängen, das bis zu 20 Flaschen pro Sekunde mit einem Label versieht. Kernstück des Etikettieres ist die neue Schneideeinheit, bestehend aus einer Schneidewalze und einem rotierenden Messer. Dieses muss neben der hohen Schnittleistung im kontinuierlichen Betrieb eine extrem hohe Flexibilität aufweisen, um ohne große Stillstands- und Rüstzeiten die unterschiedlichen Formate zu meistern. Es verarbeitet alle Größen bei minimalen Umrüstzeiten. Die Ziele, die sich Krones mit der Neu- beziehungsweise Weiterentwicklung gesteckt hatte, werden erfüllt.

Hohe Dynamik gefragt

Die Produktionsmenge richtet sich nach Flaschengröße und gewünschter Durchsatzmenge. Die maximale Leistung von 70.000 Stück pro Stunde wird bei 0,33-Liter- PET-Flaschen erreicht. Die Herausforderung gegenüber bisher bekannten Etikettiersystemen in dieser Leitungsklasse war die Reduzierung auf lediglich ein Schneidwerk oder ein Aggregat. Hierbei ist eine extrem hohe Dynamik des Messerantriebs und der Schneidewalze gefragt. Je nach Flaschengröße und Etikettenlänge kommt auf demselben Aggregat ein Vakuumzylinder mit der optimal passenden Anzahl an Teilungen zum Einsatz. Die Betriebsart des rotierenden Messers wird über einen Parameter umgeschaltet. Bei maximaler Leistung läuft der synchrone Servomotor kontinuierlich mit 2.800 Umdrehungen. Die Umlaufgeschwindigkeit der Schneidewalze beträgt dann fünf Meter pro Sekunde.

Ein vierteiliger Vakuumzylinder mit einer Produktionshöchstgeschwindigkeit von 45.000 Flaschen pro Stunde erfordert vom Servo eine hohe Dynamik. Über eine elektronische Kurvenscheibe gesteuert, muss das Messer nach jedem Schnitt auf etwa 900 Umdrehungen verzögert und zum nächsten Schnitt wieder auf 2.800 Umdrehungen beschleunigt werden.

Das Feature »Lücke verarbeiten« stoppt das rotierende Messer und den Etikettenabroller an der richtigen Lücke und synchronisiert sie zur nächsten Flasche wieder auf. Dieser extremen Dynamikanforderung begegnete Krones mit einem Servoantrieb der neuen Reihe CMP von SEW-Eurodrive. Der Motor CMP63L mit direkt angebautem Servoplanetengetriebe PSF512 konnte den Auftraggeber voll überzeugen.

Dauersprinter dank Direktanbau

Der Direktanbau des Servoplanetengetriebes verbesserte die Dynamik des Antriebs deutlich, da zusätzliche Massenträgheiten durch den Adapteranbau entfallen. Diese Methode ist eine sehr dynamische und kompakte Alternative zu den sonst mit Adaptern angebauten Servogetriebemotoren. Für ein Getriebe mit einem maximalen Beschleunigungsmoment von 375 Nm samt CMP-Servomotor CMP63L ergibt sich eine Massenträgheit von nur 3,65 kg/cm². Die maximale Eigenbeschleunigung liegt mit der Kombination bei 82.000 1/s². Dies war einer der Entscheidungsfaktoren für Krones, CMP-Servomotoren einzusetzen.

Stefan Brill, SEW-Eurodrive/ml

Erschienen in Ausgabe: DIGEST/2007