Wer aufmerksam durch die Regalreihen eines Lebensmittelgeschäfts, eines Discounters oder eines Baumarktes schlendert, findet sie aller Orten: Siegelrandbeutel aus Kunststoffen. Sie haben als attraktive, billige, sichere und vielfältige Verpackungsform in unzähligen Anwendungsbereichen Einzug gehalten. Entsprechend groß ist der Markt, aber auch der Wettbewerb, der rund um Folien und Beutel entstanden ist. Viele Produzenten reagieren darauf mit innovativen Folien und speziell zugeschnittenen Maschinen, um zusätzliche Marktanteile zu erobern, Nischen zu besetzen und Alleinstellungsmerkmale zu verteidigen. Zu den absoluten Spezialisten auf diesem Gebiet des Sondermaschinenbaus zählt die Heidelberger & Sohn GmbH u. Co. KG aus Kempten. Das Allgäuer Unternehmen entwickelt und baut Maschinen und Prüfgeräte, die bei der Herstellung von Schrumpf-, Siegelrand- und Schlauchbeutel Verwendung finden. Seine führende Position hat sich der Sondermaschinenbauer zu einem wesentlichen Teil durch den Einsatz innovativer Automatisierungslösungen erobert. Heidelberger setzt dabei seit über zehn Jahren voll und ganz auf B&R. Dadurch profitiert der Sondermaschinenbauer und seine Kunden nicht nur von der modernen Automatisierungstechnik, wie sie beispielsweise Servoantriebe oder Touch-Panels bieten, sondern sie kommen auch in den Genuss zusätzlicher Vorteile, wie sich am Beispiel der jüngsten Entwicklung von Heidelberger & Sohn zeigt. Die Siegelrandbeutelmaschine SR 25 des Unternehmens ist für die Fertigung von Beuteln im Größenbereich von 100×100 bis 1.200×1.200mm konzipiert. Sie ist in der Lage, besonders dünne Spezialfolie zu Siegelrandbeuteln zu verarbeiten. Dazu spult die Maschine pro Takt zwei Flachfolien von Rollen ab, legt diese übereinander, verschweißt sie mit Hilfe gegeneinander fahrender Backen und schneidet die dabei entstehenden Beutel auf Format. Pro Minute kann die Maschine je nach Format über 700 Beutel produzieren. Elektrische Antriebe ersetzen Pneumatikantriebe Diesen hohen Durchsatz hat Heidelberger & Sohn mittels Servotechnik realisiert. Sie ersetzt die in konventionellen Anlagen üblichen Pneumatik-antriebe, die die beheizten Backen zusammenpressen, mit denen die beiden Folien zusammengeschweißt werden. \“Bei der Verwendung von Pneumatikzylindern baut sich der erforderliche Druck nur langsam auf. Dies bedeutet eine längere Siegelzeit bzw. einen beschränkten Durchsatz der Maschine\“, erklärt Peter Heidelberger, Geschäftsführer und Inhaber von Heidelberger & Sohn. Er hat sich daher für den Einsatz eines Acoposmulti Servoverstärkers entschieden. Die Ingenieure der Sigel & Stuhr GmbH, die die Elektroplanung und -ausführung im Auftrag von Heidelberger & Sohn übernommen hat, nutzen die umfangreiche Intelligenz dieses Antriebs, um über eine elektronische Kurvenscheibe die Funktion eines rundlaufenden Exzenterantriebs zu realisieren. Hier steht der Druck fast unmittelbar zur Verfügung, so dass die Siegelzeit wesentlich verkürzt werden konnte, wie der Geschäftsführer von Heidelberger & Sohn betont: \“Heute arbeiten wir mit einer Siegelzeit von 250ms, während diese früher in der Größenordnung von 500ms lag. Für diesen großen Unterschied ist nicht nur der langsamere Kraftaufbau der Druckluftzylinder verantwortlich sondern auch deren Empfindlichkeit gegenüber Schwankungen des Druckluftnetzes, weshalb früher mit zusätzlichen Sicherheitsaufschlägen gearbeitet werden musste.\“ Diese sind beim Einsatz von Servos überflüssig. Zusätzlich bieten diese eine höhere Präzision und die Siegelzeit kann bei Bedarf bequem und schnell über eine Anpassung der Parameter der Kurvenscheibe verändert werden. Diese Vorzüge sind zwar allen Servos eigen, B&R-Umrichter leisten aber mehr, wie Peter Heidelberger ausführt: \“Bei den Acopos Verstärkern funktioniert die Ausgabe von Positionen so gut, dass wir darauf basierend ablaufabhängige Folgeprozesse zu einem bestimmten Zeitpunkt starten oder stoppen können. Die Bustechnik, der Datenzugriff und die Intelligenz dieser Antriebe sind hervorragend.\“ Dank dieser Eigenschaften konnten die Maschinenabläufe weiter optimiert und so der Durchsatz zusätzlich gesteigert werden. Niedriger Energieverbrauch und Lärmpegel Auch in punkto Energieverbrauch und Lärmemissionen wirkt sich der Einsatz der Servotechnik in der Gesamtbetrachtung positiv aus. \“Druckluft ist extrem energieaufwändig und laut in der Anwendung. Wir haben daher, wo es möglich war, Pneumatikantriebe durch elektrische Antriebe ersetzt. Dieser Schritt ist zu einem großen Teil für den niedrigen Gesamtenergiebedarf der SR 25 verantwortlich, der etwa bei 20% einer vergleichbaren konventionellen Lösung liegt, und hat uns erst die Einhaltung der aktuellen Lärmemissionsvorschriften ermöglicht\“, unterstreicht Peter Heidelberger. Einen weiteren Beitrag zur realisierten Energieeinsparung hat der von den acht Servoachsen gemeinsam genutzte Zwischenkreis geleistet. \“Da bei der SR 25 viele Motoren gegentaktig arbeiten, konnten wir mit diesem Ansatz den Bremsstrom erheblich absenken\“, erklärt Peter Heidelberger. Auch hier bietet die B&R Technik zusätzliche Vorteile. So kann an einem Acoposmulti in der Regel auch ein qualitativ hochwertiger Standarddrehstrommotor problemlos betrieben werden und von dem gemeinsamen Zwischenkreis profitieren. Einfache Planung, Inbetriebnahme und Wartung Die gemeinsame Nutzung des Zwischenkreises reduziert nicht nur den Energiebedarf der Maschine, sondern auch die Zahl der erforderlichen Komponenten. Dies führt zu einer erhöhten Zuverlässigkeit der Maschine. Auch die von Heidelberger & Sohn schon in mehreren Maschinen eingesetzten Sicherheitsmodule aus der X20-System-Familie verkürzen die Stückliste der Maschine und die Projektierung der Steuerung und Visualisierung. \“Zudem können wir das Sicherheitskonzept jetzt wesentlich flexibler gestalten\“, freut sich der Geschäftsführer. \“Beispielsweise können wir jetzt in Test- oder Inbetriebnahmesituationen bestimmte Maschinenkomponenten freigeben und weiterlaufen lassen, die im normalen Betrieb nicht zugänglich sind bzw. angehalten werden müssen.\“ \“Aus unserer Sicht als Planer und ausführendes Elektrounternehmen ist besonders hervorzuheben, dass die Engineering-Umgebung Automation Studio von B&R alle erforderlichen Werkzeuge und Komponenten für die Erstellung der Visualisierungs-, Steuerungs- und Antriebsapplikation enthält\“, ergänzt Joseph Sigel, Geschäftsführer von Sigel&Stuhr. \“Auch der modulare Aufbau der X20-System-Module in Basisklemme, Elektronikmodul und Anschlussklemme sowie der geringe Platzbedarf erleichtern die Projektierung und den Bau des Schaltschranks. Gleiches gilt für die von B&R bereitgestellten vorgefertigten Schaltplanmakros für das CAD-System Eplan.\“ \“Schon als wir uns vor mehr als zehn Jahren für einen Lieferantenwechsel entschieden haben, haben mich die cleveren Konzepte und der Umfang des Lieferprogramms von B&R begeistert. Das ist auch heute noch so. B&R ist und bleibt daher unser bevorzugter Automatisierungslieferant\“, schließt Peter Heidelberger.
B&R Industrial Automation GmbH
