Folien für alle Fälle fest verschweißt

Sseit über zehn Jahren setzt die joke Folienschweißtechnik GmbH auf Automatisierungselemente von Mitsubishi Electric. Die Zusammenarbeit begann mit dem Umbau des Formschweißautomaten FSA 504, einer für den Einsatz in der Kosmetikindustrie bestimmten Anlage zur Herstellung von auf Papier aufgebrachten Einweghandschuhen aus Polyethylen (PE), wie sie Haarfärbeprodukten zum Schutz vor Verfärbung der Hände beigelegt werden. Martin Heinrich, Geschäftsführer von joke, berichtet: \“Der Preisdruck am Markt für Kosmetikartikel war und ist hoch. Nicht zuletzt die Drogeriediscounter machen den Endkunden mehr und mehr zum Schnäppchenjäger, immer auf der Suche nach dem günstigsten Produkt – natürlich in bester Qualität. Um den sinkenden Margen entgegenzuwirken, war uns klar, dass wir an den Rahmenbedingungen schrauben mussten.\“ Deshalb war es das Ziel, den Produktionsausstoß von bislang 60 Handschuhpaaren pro Minute auf 120 Paare zu verdoppeln. Grundvoraussetzung dafür war ein neues Maschinenkonzept. Der Geschäftsführer fügt hinzu: \“Nach eingehender Recherche stellten wir fest: Motion Control Servoantriebe sind nicht nur die beste, sondern auch die einzige Lösung. Ein wichtiges Kriterium im Lastenheft war, dass das Zusammenspiel der Bewegungsabläufe und Funktionen einwandfrei und sicher abläuft.\“ Die Anforderungen an die Automatisierungskomponenten waren entsprechend hoch: Vor allem sollten sie einen schnellen, stabilen Vorschub der Produkte im Schneidebereich gewährleisten. Denn hier werden die im Sekundentakt nebeneinander aufgeschweißten Handschuhpaare in doppelter Geschwindigkeit dem Querschneider zugeführt. \“Wir wussten, dass wir damit die Kapazität der Anfahrrampen der Servomotoren ausreizen würden. Eine zuverlässige Kontrolle des Speichers war also zwingend notwendig\“, sagt Heinrich. Handschuhe auf Papier – gestern und heute Die Aufgabe des FSA 504 ist es, PE-Handschuhpaare auf Papier aufzubringen. Hierzu werden die Folienbahnen zusammen mit der Papierbahn abgewickelt und der Schweißstation zugeführt, wo die Formschweißung von gleichzeitig zwei Handschuhpaaren durchgeführt wird. Der entstehende Abfall wird dabei direkt von der Papierbahn abgezogen. Anschließend werden die Handschuhpaare auf dem Papierbogen dem Querschneider zugeleitet und vereinzelt. In einer Falzmaschine können die Träger dann auf eine gewünschte Größe gefaltet werden, abhängig von der Packungsgröße des Endproduktes. Die Schweißmaschine schweißt die Handschuhpaare mit 60 Takten pro Minute, das heißt, sekündlich findet ein neuer Schweißvorgang statt. Nach der Optimierung des Prozesses mithilfe von Komponenten von Mitsubishi Electric, z.B. aufgrund des Einsatzes von Motion Control Servomotoren, kann der Querschneider heute mit 120 Takten pro Minute doppelt so schnell wie die Schweißstation betrieben werden. Voraussetzung für den Umbau der Anlage war, dass schnelle Schaltzyklen bei einem störungsfreien Betrieb der erweiterten Motorenlandschaft sicher verarbeitet werden konnten. Die HMI-Display-Darstellung sollte möglichst funktional und bedienerfreundlich konfiguriert sein. \“Die Mitsubishi Electric Produkte erfüllten unsere Anforderungen zu 100%\“, zeigt sich Heinrich überzeugt. Verwendete Automatisierungskomponenten im Detail Grundlage des FSA 504 ist das modulare Konzept Melsec System Q von Mitsubishi Electric, das für eine zuverlässige Steuerung sorgt und eine auf den Einzelfall zugeschnittene bestmögliche Kombination aus CPU-, Kommunikations-, Sonder- oder E/A-Modulen zu einem flexiblen System auf einem Baugruppenträger ermöglicht. Im FSA 504 sind aus dieser Serie z.B. das SPS-CPU-Modul Q03UDECPU und der Motion Controller verbaut. Zudem kommt mit dem GT1275-VNBA ein 10,4\“-Touchdisplay der GOT-Serie zum Einsatz. Die kompakten Servomotoren vom Typ HF-SP mit mittlerem Massenträgheitsmoment eignen sich insbesondere für Anwendungen mit hoher Dynamik, wie Förderbänder, Be- und Entladegeräte oder Werkzeugwechsler. Die digitalen AC-Servoverstärker der Baureihe MR-J3-B haben eine geringe Größe und sind benutzerfreundlich konstruiert. Sie sind über Lichtwellenleiter (LWL) mit der Motion CPU verbunden. Die hohe Datenübertragungsrate von 440µs im gesamten LWL-Netzwerk ermöglicht eine präzise Synchronisation und eine Vielzahl von Interpolationskurven mit mehreren Achsen. Funktionen wie die Vibrationsunterdrückung oder das verbesserte Echtzeit-Autotuning erhöhen die Präzision, verkürzen die Positionierzeiten und vereinfachen die Inbetriebnahme. Die Servoverstärker MR-J3-B sind für komplexe mehrachsige Bewegungsabläufe entwickelt und für den Einsatz im Automatisierungsverbund optimiert. Die kompakten Frequenz­umrichter vom Typ FR-D720S decken einen Leistungsbereich von 0,1 bis 2,2kW ab. Durch die Fähigkeit zur Selbstdiagnose sind sie ausfallsicher ausgelegt. Norbert Schumacher, Leitung Technik bei joke erklärt: \“Wir haben Mitsubishi Electric Produkte für alle in der Anlage befindlichen Antriebe und deren Steuerung verwendet. Im Einzelnen sprechen wir von zehn Servomotoren, sieben Drehstrommotoren, Steuerung der Anlage mittels SPS und Darstellung über ein HMI. Da bleibt für andere Hersteller nicht mehr viel übrig.\“ Grundstein einer langfristigen Zusammenarbeit Das Mitsubishi Electric Equipment ist bereits in fünf Versionen des FSA 504 verbaut: Die erste Anlage ist seit 2002 in Slowenien im Einsatz, vier weitere wurden nach Brasilien exportiert. Der nächste Automat wird im Mai 2012 fertiggestellt, diesmal mit Bestimmungsort in Belgien. Für Martin Heinrich steht fest: \“Die speziellen Lösungen von Mitsubishi Electric schaffen uns klare Marktvorteile!\“ Er erklärt weiter: \“Nach den ersten positiven Erfahrungen haben wir uns dazu entschlossen, wo immer möglich die Steuerungs- und Antriebsanforderungen unserer Produkte mit Mitsubishi Electric zu lösen. Mitentscheidend für unsere Wahl ist auch die kompetente Beratung und Projektbegleitung aus dem Hause Mitsubishi Electric. Mittlerweile arbeiten wir seit über zehn Jahren zusammen.\“ Neben dem FSA 504 sind außerdem der Bodennahtautomat BagBoy600 sowie das Folienschweißgerät HTMST NA LP mit Mitsubishi Electric Produkten ausgerüstet. Ein weiteres Projekt wird gerade umgesetzt: Die Überarbeitung des Folienschweißautomaten PLD-S. Blick in die Zukunft: Standbodenbeutelautomat PLD-S 900 Ziel des aktuellen Projektes ist es, den bestehenden Siegelrandbeutelautomaten PLD-S 800 mit den Funktionen für Stand-up- und Zipperbeutel zu kombinieren. So lassen sich Standbodenbeutel mit Aufreißperforation beziehungsweise Wiederverschließmöglichkeit produzieren, wie Verbraucher sie beispielsweise als Nachfüllpackungen von Flüssigseifen kennen. Die fertigen Verpackungen sind vielseitig einsetzbar, sodass die Produktion entsprechend variabel anpassbar sein muss. Mit einer modularen Anlage kann joke den anwendungsspezifischen Anforderungen gerecht werden. Bei der Entwicklung des PLD-S 900 arbeitet joke mit der Autek GmbH zusammen, langjähriger Vertriebspartner von Mitsubishi Electric. Autek übernimmt neben der Programmierung die komplette Projektierung der Anlage. Marcus Keller, Geschäftsführer der Autek GmbH, erläutert die Herausforderungen der Konstruktion: \“Bei dem Bau der Anlage ist zu berücksichtigen, dass die Bewegungsabläufe der einzelnen Antriebe innerhalb der Maschine flexibel anpassbar sein müssen. Nicht-lineare Bewegungen müssen mit hoher Wiederholgenauigkeit in jedem Maschinentakt abgearbeitet werden. Dabei müssen sich die Betriebsparameter wie beispielsweise die Maschinengeschwindigkeit stufenlos an die Produkterfordernisse anpassen lassen.\“ Durchgängige Technik, die sich bereits bewährt hat