29.10.2015

Gar nicht schief gewickelt!

Wo Papier, Folie und andere Materialien von Walzen in die Maschine gezogen werden, steht immer auch die Frage nach der Sicherheit im Raum. Eine Automatisierungslösung aus Steuerung sowie sicherer Sensorik kann hier neben Nothalt-Tastern und Schutztürzuhaltungen auch die Antriebsachsen auf Überdrehzahl überwachen. Sicherheit und Anlagenproduktivität stehen dabei nicht im Widerspruch.


Bild 2:Bei Bäumer kommt das konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti mit Erweiterungsmodulen zur sicheren Drehzahlüberwachung zum Einsatz.
Bild: Pilz GmbH & Co. KG

Damit die SpeedMan Pro, eine Maschine zur schnellen Hohlraumfüllung von Kartons und Paketen von Papier Sprick, wie vorgesehen Material auswerfen kann, benötigt sie exakt für diese Aufgabe gewickelte Rollen aus Recycling-Papier. Hergestellt werden diese auf Anlagen des Systemanbieters Bäumer Converting Machines. Bäumer-Maschinen kommen überall dort zum Einsatz, wo Folien, Papiere, Vliesstoffe, Verbunde, Klebe- und Selbstklebefolien oder andere Materialien ab-, um-, aufgewickelt, geschnitten oder gestanzt werden müssen. Das Unternehmen plant, konstruiert, fertigt und montiert seine Anlagen ganz nach Kundenanforderungen. Mechanische sowie elektrische und verfahrenstechnische Aufgaben gehören ebenso zum Aufgabenbereich wie die Software-Entwicklung und die Optimierung von Prozessabläufen.

Wickellösungen nach Maß

Am Anfang der Kurzrollenwickellinie mit Dreifach-Wendewickler, der Profimat, für Papier Sprick stehen vier Materialabwickler. Aus den bis zu 2,5m langen und mitunter 2,5t schweren Papierrollen produzieren Anlagen von Bäumer bedarfsgerechte, individuelle Kundenlösungen. Über eine spezielle Zugvorrichtung gelangt das Material in das Walzensystem. Wickelwellen mit Bahnspeicher legen das Papier in Schlaufen als Vorrat vor. Der Bahnspeicher dient dazu, dass die Abwickeleinheiten ohne Stillstand arbeiten können. Denn mit einer Produktionsgeschwindigkeit von 300 bis 600m/min gibt die Anlage ein anspruchsvolles Tempo vor. In der nachfolgenden Prozesseinheit wird das Papier über Schneidevorrichtungen auf die gewünschte Breite zugeschnitten. Es hängt vom jeweiligen Kundenauftrag ab, ob das Wickelmaterial direkt zum Dreifach-Wendewickler gelangt oder zuvor noch eine Bedruckungseinheit durchläuft. In dem benachbarten Bunker bzw. Magazin liegen Hülsen in entsprechender Länge zur Aufnahme des Materials bereit. Die Greifer übergeben die Hülsen aus dem Magazin in den Dreifach-Wendewickler, wo sie von einer Wickelwelle aufgenommen werden. Die Kurzrollen-Wickelmaschine dreht anschließend in die Aufnahmeposition. Dort wartet bereits das auf die gewünschte Breite geschnittene Papier: rotierende Andruckwalzen drücken es an die Aufnahmehülse, der Wickelprozess beginnt.

Rollenwechsel ohne Anlagenstopp

Noch während die letzten Meter gewickelt werden, dreht der Wendewickler auf die Ausgabe-position. Ist die gewünschte Wickellänge erreicht, schneidet ein installiertes Zackenmesser das Wickelgut automatisch ab, die Wickelwelle stoppt. Das abgeschnittene Papierband kontaktiert bereits die nächste bereitstehende Hülse, praktisch nahtlos wird erneut aufgewickelt. Schlussendlich legt der Wickler die fertige Rolle auf einem Walzenpaar ab, so dass die Wickelwelle vollautomatisch seitlich ausfahren kann. Weder der Rollenwechsel, noch die Ausgabe der fertigen Rollen erfordern einen Wicklerstopp. Die Anlage lässt sich somit mit hoher Effizienz betreiben. Über ein intuitiv bedienbares Panel sind die Länge der Wickeleinheit, Produktionsgeschwindigkeit, Geschwindigkeitsprofil und andere Parameter auf einfache Art und Weise einstellbar.

Hohe Automatisierung und Sicherheit

"Neben der hohen Wickelleistung, der kompakten Modulbauweise und einem hohen Automatisierungsgrad verfügt die Anlage über höchste Sicherheitsstandards", betont Peter Veerkamp, Projektleiter Elektrotechnik bei Bäumer. Im Verbund mit den direkt im Feld installierten PDP67-Modulen überwacht das konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti die Signale der Lichtschranken PSENopt Advanced von Pilz, der Schutztürsysteme und der Not-Halt-Taster sowie die Drehzahl der Antriebsachsen. Im Ernstfall leitet das Sicherheitssystem umgehend die erforderlichen sicherheitsgerichteten Aktionen ein. Das Basisgerät des konfigurierbaren Sicherheitssystems PNOZmulti verfügt über 20 sichere Eingänge, vier sichere Halbleiter- sowie zwei sichere Relaisausgänge. Ferner lässt es sich mit bis zu acht unterschiedlichen E/A-Modulen inkl. bis zu vier Drehzahl- und Stillstandswächter sowie einer Feldbuskommunikation einfach und flexibel erweitern. Die freie Konfigurierbarkeit mit dem Software Tool PNOZmulti Configurator von Pilz und die intuitive Parametrierung verkürzen und vereinfachen die Installation und Inbetriebnahme des Sicherheitssystems nachdrücklich.

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Sichere Drehzahlüberwachung

"Gerade im Bereich des Papiereinzuges müssen Gefährdungen für das Bedienpersonal zuverlässig ausgeschlossen werden. Deshalb überwachen jeweils zwei magnetische Initiatoren die Achsen auf Überdrehzahl", sagt Veerkamp. Eine unkontrollierte Beschleunigung der Antriebe würde aus Sicherheitsgründen die sofortige Abschaltung der Anlage nach sich ziehen. Im Einrichtbetrieb muss eine reduzierte Geschwindigkeit von maximal 10m/min sicher gewährleistet werden. Dort, wo die fertig gewickelten Rollen aus dem Dreifach-Wendewickler kommen, verhindern die Lichtschranken unzulässige Eingriffe in den Risikobereich. Solche Eingriffe in den Produktionsprozess führen zu einem kontrollierten, sicheren Stopp der Anlage. Die Lichtgitter bieten ein hohes Maß an Flexibilität. Erweiterte Funktionen wie Muting, Blanking und/oder Kaskadierung sind mit nur einer Lichtschranke realisierbar. Dabei erleichtert das Tool PSENopt Configurator die Installation und Handhabung der Lichtschranken erheblich, da alle Einzelstrahlen in der Software sichtbar sind. Darüber hinaus sorgt dieses für eine schnelle Diagnose, da die Unterbrechung der Lichtschranke sofort zugeordnet werden kann. So werden geringe Stillstandzeiten und eine hohe Verfügbarkeit der Maschine sichergestellt. Neben Vereinfachungen bei Installation und Inbetriebnahme lassen sich mit PNOZmulti aufgrund seiner vielfältigen Feldbus- und Kommunikationsmöglichkeiten, wie z.B. dem offenen Industrial Ethernet-Standard Profinet sowie in Verbindung mit den dezentralen Modulen PDP67, die für optimierte Installations- und Verdrahtungsaufwände sorgen, modulare Maschinenkonzepte einfach und flexibel realisieren. "Im Kern ist bei uns zwar einiges Standard, am Ende steht dennoch eine kundenspezifische Sondermaschine. Entsprechend individuell fällt damit auch das erforderliche Sicherheitskonzept aus. Hier bauen wir auch in Zukunft auf die Beratung, die Kompetenz und das breite Produktportfolio an kompletter Automation von Pilz", fasst Veerkamp zusammen.

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