Servotechnik: Potenzial voll ausgeschöpft

Wenn es um Beutel, Vierrand-Siegelbeutel oder Stickpacks aller Art und Größen geht, ist Hassia Redatron heute ein bekannter Name. Das im hessischen Butzbach angesiedelte über 60 Mann starke Unternehmen gehört seit einem Jahr zur Packaging Division der international agierenden Piltz-Gruppe. Hassia Redatron liefert schlüsselfertige Verpackungslinien, die Kernkompetenz des Unternehmens liegt jedoch in der Entwicklung von Schlauchbeutel-, Stickpack- und Vierrandsiegelbeutelmaschinen. Die grundsätzlich in Edelstahl aufgebauten Maschinen werden in die Pharma-, Kosmetik-, Petfood- und Lebensmittelbranche verkauft. Anwendungen finden sich auch im Bereich Erden, hier beispielsweise für die Verpackung von Dünger oder Torf. Intermittierend oder kontinuierlich Das Portfolio reicht von einfachen Maschinen bis hin zu Duplex- und Tandemmaschinen, teilweise für einen bis zu zehn- oder zwölfbahnigen parallelen Abfüll- und Verpackungsprozess. Die maximalen Quersie­gel-Arbeitsbreiten bis 600mm bei Schlauchbeutelmaschinen, 500mm bei Sachet-Maschinen und 300mm bei Stickpackmaschinen ermöglichen auch bei mehrbahniger Ausführung noch vergleichsweise große Beutel. Fast alle Maschinen können grundsätzlich sowohl intermittierend, als auch kontinuierlich arbeiten. Seit zehn Jahren dominiert die Servotechnik quer über alle Produktbereiche den Maschinenbau im Haus. Partner für die Automatisierungstechnik ist die Elau AG. Das Automatisierungssystem des Partners dient bei sämtlichen Maschinentypen als Standardlösung. Die eingesetzten Elau-Controller stellen neben der für das Sensor-/Aktornetzwerk notwendigen Profibus DP-Schnittstelle auch einen Ethernet-Anschluss zur Verfügung, der beispielsweise für Integrationen der Betriebsdatenerfassung (BDE) oder Fernwartung interessant ist. Servotechnik war auch die Grundlage für das 1996 von Hassia Redatron entwickelte und noch heute aktuelle Prinzip des Pendelantriebs für den Backestuhl. Dieser lässt sich definiert mit dem Hauptantrieb ebenfalls ein Servomotor synchronisieren, woraus ein hohes Maß an Flexibilität bei der Beutellänge resultiert. Auch das Fahren azyklischer Beutellängen ist möglich. Umstellung auf Knopfdruck Bei der aktuellen Maschinengeneration wurde im Zuge vieler Neuerungen die Umstellung auf andere Produkte vereinfacht. Durch Servotechnik sind alle Parameter reproduzierbar definierbar. \’Die Reproduzierbarkeit ist die Voraussetzung für einfache und zuverlässige Parameterwechsel am HMI der Maschinen\‘, betont Heinrich-Stefan Möbs, Leiter Konstruktion und Entwicklung. So lassen sich an der im Hause entwickelten Bedieneroberfläche des Panels die Parameter Siegeldruck, Siegelzeit und Siegeltemperatur einstellen. Optimierungsvorgänge sind pro Produkt nur einmal notwendig, danach werden nur noch neue Parametersätze aufgerufen. Zu dieser Erhöhung der Maschinenflexibilität passt auch die aktuell eingeführte Ausrüstung der Siegelwerkzeuge mit Schnellspannverschlüssen. Dadurch verkürzen sich die Umrüstzeiten, die Verfügbarkeit der Maschine erhöht sich durch die längere Laufzeit. Vielfalt und Genauigkeit bei den Dosiereinrichtungen sind weitere Punkte, der bei Hassia Redatron einen hohen Stellenwert genießt. \’Schon lange gilt: Verpacken heißt dosieren\‘, bekräftigt Heinrich-Stefan Möbs. Ein exakter Dosiervorgang mindert das so genannte \’Lost weight\‘, das zur sicheren Einhaltung des Mindestgewichts vielfach in Kauf genommen wird. Beim Dosieren mit Schneckendosierern ist gerade bei den mehrbahnigen Maschinen Genauigkeit ein Thema mit zentraler Bedeutung: Die klassischen Lösungen mit zentralem Antrieb erreichen hinsichtlich der Reduzierung des Produktüberschusses in der Verpackung keine Spitzenwerte. Bei Mehrfachdosiersystemen mit starr verbundenen, zentral mit einem Servomotor angetriebenen Dosierschnecken kommt es grundsätzlich zwischen den dosierten Mengen der außen angeordneten Schnecken und der innen liegenden Schnecken zu Abweichungen. Verantwortlich dafür sind inhomogene Strömungen beim Einfließen des im Trichter befindlichen Füllgutes in die Schnecken. Mehrfachdosierung Um die Vorschriften zu erfüllen und den Mindestinhalt einzuhalten, muss sich der gesamte Dosiervorgang an derjenigen Einzeldosierung orientieren, bei der die geringste Produktmenge durchs Füllrohr fällt. Dass die restlichen Packungen mehr Inhalt aufweisen, ist nicht zu ändern. Bei teuren Füllgütern oder hohen Stückzahlen erwächst daraus jedoch schnell eine signifikante Minderung der Marge. Hassia Redatron hat daher ein Mehrfachdosiersystem mit Einzelservoschnecken entwickelt. Jede Dosierschnecke wird von einem eigenen Servomotor angetrieben, über die jeweilige Schneckendrehzahl ist die Füllmenge variierbar. Der Optimierungsprozess stützt sich auf elektronische Waagen für jede Dosierschnecke, aus denen der Elau-Controller die entsprechenden Drehzahlparameter errechnet. Auf der Oberseite des Zehnfach-Dosierers sitzen daher versetzt angeordnet, zehn Servoantriebe. \’Die dafür notwendigen zehn Servoregler hätten nicht mehr in den Schaltschrank der Maschine gepasst\‘, verdeutlicht Heinrich-Stefan Möbs die daraus resultierenden Konsequenzen. Ein weiterer Schaltschrank verursacht einen Kostensprung und trägt nicht zur Übersichtlichkeit der Maschine bei. Daher kamen Heinrich-Stefan Möbs die neuen Servomodule der iSH-Reihe von Elau gerade recht: Die Servoantriebe mit integriertem Regler holen die Elektronik ins Feld, im Schaltschrank verbleibt nur ein von maximal 25 Servoantrieben gemeinsam genutztes Netzteil. Servoantriebe, Netzteil und Elau-Controller sind verbunden über ein flexibles Verkabelungskonzept aus Hybridkabeln und Verteilerboxen, die Linien- und Baumstrukturen ebenso ermöglichen wie einen Mix aus beiden Varianten. Schaltschrank einsparen Das war die Lösung für Heinrich-Stefan Möbs: \’Mit den iSH-Motoren mit integrierter Antriebselektronik umschiffen wir die Notwendigkeit, einen zweiten Schaltschrank an die Maschine anzubauen. Das schlägt sich kos­tenseitig spürbar nieder.\‘ Zusätzliche Integrationskosten ergeben sich keine. Die iSH-Antriebe sind als integraler Bestandteil des Elau-Konzepts mit herkömmlichen Servolösungen, die aus Motor und MC4-Servoverstärker in Schaltschrankausführung bestehen, uneingeschränkt kompatibel. Durch die Hybridkabel für eine gemeinsame Führung von Kommunikationssignalen und Zwischenkreisspannung in einem Kabel pro Motor verringern sich der konstruktive Aufwand für die Kabelführung und die Montagezeit: \’Zehn Servos, das ergibt im Normalfall zwanzig Einzelkabel\‘, gibt Heinrich-Stefan Möbs zu bedenken. \’Stattdessen können wir alles mit Verteilerboxen zusammenfassen und mit einem Hybridkabel zu dem Elau-Controller im Schaltschrank fahren.\‘ Den neuen Schneckendosierer bietet Hassia Redatron u.a. für Schlauchbeutelmaschinen des Typs Si500 an. Diese formen, befüllen und verschließen zehn Beutel parallel. Die zugeführte Folie wird hierzu in zehn Bahnen aufgetrennt und über parallel angeordnete Formschultern zu Folienschläuchen geformt. Über zehn nebeneinander angeordnete Füllrohre bringt der neue Dosierer das Füllgut ein. Offene Profilkonstruktion Bei aller technischen Raffinesse ist der Zwang zu Kostensenkungen bei Hassia Redatron – wie überall – eine stark treibende Kraft. Die Kunst liegt jedoch darin, auf qualitätsmindernde Maßnahmen zu verzichten und stattdessen zu einfacheren, besseren Konzepten zu greifen. Das Geheimnis liegt hierbei meistens in der Vereinfachung von Mechanik und der Standardisierung von Einzelteilen. Bei allen Produktreihen ist Hassia Redatron deshalb dazu übergegangen, das klassische Konzept mit tragender Rahmenkonstruktion durch eine offene Profilkonstruktion zu ersetzen. Ähnlich wie beim heutigen Automobil-Karosseriebau sorgen verschweißte Profilbleche für eine steife Konstruktion und schwingungsarmen Betrieb. Vorteile winken durch dieses Konzept in mehrfacher Hinsicht: Es entstehen keine geschlossenen Hohlräume mehr, in welchen sich Flüssigkeiten oder Produktreste halten können. Auch die Fertigung wird einfacher, weil aufgrund der weniger komplex geformten Einzelteile weniger Rüstvorgänge an den Metallbearbeitungsmaschinen erforderlich sind. Teilestandardisierung ist bei Hassia Redatron quer über alle Produktreihen gelungen. Die Grundprinzipien von Stickpack-, Beutel- und Vierrandsiegelmaschinen sind ähnlich genug, um durch Modularisierung teilweise für alle drei Maschinengattungen identische mechanische Einheiten zu definieren. Heinrich-Stefan Möbs: \’Das Konzept der übergreifenden Modularisierung stößt natürlich durch die verschiedenen Anwendungssituationen an Grenzen, aber wir ziehen es so weit wie möglich durch.\‘ Denn der Rückgang der notwendigen Teile führt zu günstigeren Fertigungskosten und vereinfacht die Produktionslogistik bei Hassia Redatron. interpack Halle 5