Seit über 40 Jahren bietet Steinbach Errani maßgeschneiderte Komplettlösungen für die Endverpackung und Palettierung aus einer Hand. In dem Unternehmen mit Sitz in Langenfeld bei Düsseldorf sind zurzeit rund 25 Mitarbeiter beschäftigt. Die Produktpalette umfasst Etikettiermaschinen genauso wie Folienverpackungsmaschinen, Palettieranlagen, Deckelungssysteme und verschiedenste Kartonverpackungsmaschinen. Zunehmend entwickelt das Unternehmen auch maßgeschneiderte Sonderanlagen, insbesondere für die Versand- und Logistikbranche. Für die Klingel Gruppe wird ein Deckelaufleger mit Kartonminimierung gefertigt.
„Gerade bei sehr komplexen Anlagen benötigen wir Antriebshersteller, die innovative Technik und einen guten technischen Support haben“, erläutert Wolfgang Pfeiffer, geschäftsführender Gesellschafter bei Steinbach Errani. Gute Erfahrungen macht das Unternehmen hier seit rund 30 Jahren mit Antrieben von SEW-Eurodrive: „Bei SEW haben wir feste Ansprechpartner, die technisch versiert sind. Auch die räumliche Nähe zum Drive Technology Center hier in Langenfeld ist da von großem Vorteil.“ Elf Antriebsachsen müssen beim neuen Deckelaufleger mit Kartonminimierung von Steinbach Errani präzise synchronisiert werden. Der modulare Automatisierungsbaukasten Movi-C von SEW-Eurodrive liefert dazu alle benötigten Komponenten. Als Master sorgt dabei der Motion-Controller für eine direkte Kommunikation zwischen den Achsen und ermöglicht so deren hochperformante Taktung. Die Anlage wird für die Klingel Gruppe nicht nur die mit Kundenbestellungen befüllten Faltkartons mit Deckeln verschließen, sondern gleichzeitig auch das Volumen reduzieren und die Nutzung der Deckel als Marketinginstrument ermöglichen.
Antriebskonzept aus einer Hand
Das hat sich auch bei der „eierlegenden Wollmilchsau“ bewährt, die Steinbach Errani für die Klingel Gruppe entwickelte: Die Anlage verschließt Faltkartons - in diesem Fall nach „FEFCO0435“ - mit einem separaten Deckel und minimiert dabei gleichzeitig das Volumen des Kartons. „FEFCO“ ist ein international gültiger Code zur Beschreibung von Verpackungsmitteln aus Wellpappe und Vollpappe. „Das Versenden von Luft gilt heute nicht nur als image- und umweltschädigend, es kostet dem Versender zudem auch bares Geld, da die KEP-Dienstleister (Kurier-, Express- und Paketdienste) das Porto zunehmend auch nach dem Volumen der Packstücke berechnen“ erklärt Wolfgang Pfeiffer. „Eines der wichtigsten Bestandteile unserer Maschinen stellt das Antriebs- und Steuerungskonzept dar“. Es basiert auf dem modularen Automatisierungsbaukasten Movi-C von SEW-Eurodrive.
Der Prozess beginnt mit dem Einlaufen der offenen Kartons in die Anlage. Sie werden zunächst exakt positioniert, so dass ein Multifunktionskopf servomotorisch gesteuert in den Karton einfahren kann. Das geschieht über eine 24-Ampere-Achse, die den bis zu 250 Kilogramm schweren Kopf hochdynamisch auf und ab bewegen kann. Das System ermittelt zunächst die Füllhöhe der Ware. Über eine Programmlogik wird dann entschieden, ob eine Höhenreduzierung sinnvoll ist. Wenn ja, werden die Ecken des Kartons mit Messern eingeschnitten und gleichzeitig eine Kartonrillung bzw. Perforierung horizontal an den Kartonwänden eingebracht. Das bedeutet, dass die Kartons nicht über vorgefertigte Perforationen für verschiedene Höhen verfügen müssen - so bleiben sie stabil und können beispielsweise auch weiterhin gestapelt werden. Die neu erzeugten Kartonlaschen werden in der nächsten Station eingeschlagen und an den Ecken miteinander mit Heißleim verklebt. Beim nachfolgenden Transport in die Deckelstation werden die Kartons im Durchlauf an den Längsseiten beleimt. Da die Beleimung des Deckels an den Querseiten erfolgt, ergibt das zusammen eine robuste Verklebung.
Synchronisierung der Achsen im Motion-Controller
„Alle Arbeitsschritte werden von servogeregelten Antrieben aus dem Movi-C-Baukasten ausgeführt“, so Herr Pfeiffer. „So ‚weiß‘ die Anlage immer ganz genau, wie hoch zum Beispiel die Lasche ist und wie lang die Klebstoffraupe sein darf. Diese Kenngrößen werden durch regelungstechnische Abläufe ermittelt.“ Die Steuerung der einzelnen Bewegungen erfolgt dabei über den Movi-C Controller UHX45. Weil die Abläufe dabei so schnell erfolgen müssen, dass eine einzelne Zustellung der Bewegungen nicht ausreicht, werden die Achsbewegungen in der Controller-Software über Applikationsmodule wie „Kurvenscheiben“ oder „CAM-Positionierung“ (Nockenpositionierung) synchronisiert. „Die übergeordnete SPS gibt nur den Anstoß, wann welche Achse starten soll, den Rest macht der Motion Controller“, ergänzt Frank Schwarz, der vom technischen Büro in Langenfeld aus die Firma Steinbach Errani betreut. „Das ermöglicht die hohen Taktzahlen durch extrem niedrige Zykluszeiten sowie die hochperformante Kommunikation mit den Achsen.“
Direkte Kommunikation zwischen den Achsen
Dabei koordiniert und berechnet der Motion-Controller UHX45 die Bewegungen der einzelnen Achsen und übergibt die Positionswerte direkt an die Achse der nachfolgenden Station. Wolfgang Pfeiffer: „So können wir mit der Movi-C-Lösung einen sehr schnellen Austausch der Daten und so eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit realisieren.“ Damit erreicht die Anlage eine Taktrate von 10-20 Kartons pro Minute - je nach Format. Die Vernetzung der Antriebe erfolgt dabei über den SEW-Eurodrive-Systembus „SBusPLUS“, der auf die SEW-Antriebselektronik und Controller abgestimmt und voreingestellt ist und so eine schnellere Inbetriebnahme ermöglicht. Darüber hinaus basiert er auf Ethercat, ist damit hart echtzeitfähig und sorgt damit für reibungslose Prozesse, genaue Statusmeldungen und damit für einen reibungslosen Anlagenbetrieb.
„Die Besonderheit unserer Anlage ist die hohe Toleranz gegenüber den Kartonabmessungen“, erklärt der geschäftsführende Gesellschafter Wolfgang Pfeiffer. Ein wichtiger Aspekt, können doch zum Beispiel Kartons in der Dimension 400 mal 600 durchaus Abweichungen von zehn bis zwölf Millimetern in Länge und Breite haben. „Zudem können wir dank unseres Messerprinzips auch problemlos dickere Kartonagen verarbeiten“, ergänzt Herr Pfeiffer. So kann der Versender Standard-Kartons und -Deckel von beliebigen Lieferanten einsetzen, ist nicht auf einen speziellen Hersteller angewiesen.
Individuell bedruckte Deckel
Doch die neue Anlage bietet noch mehr Funktionen: Sie kann die Deckel auch individuell bedrucken. Hintergrund: Das Modeversandhaus vertreibt seine Waren inzwischen unter 15 verschiedenen Marken, die auch direkt auf dem Karton erscheinen sollen. Die bisherigen „Deckelaufleger mit Kartonminimierung“ von Steinbach Errani, die bereits beim Versender im Einsatz sind, verfügen daher über fünf Magazine für verschiedene Deckel. Die Deckel haben alle die gleiche Größe, sind jedoch unterschiedlich bedruckt. Über den Leitrechner bekommt die Maschine die Information, welcher Deckelzuschnitt für welchen Karton als nächstes benötigt wird. „Die Notwendigkeit, für jede Marke bzw. jedes Label einen eigenen Deckel vorrätig zu halten, bedeutet einen hohen Lageraufwand und auch die Beschaffung ist relativ teuer“, erläutert Herr Pfeiffer. „Einzigartiges Feature der Anlage ist es, dass die Deckel personalisiert beschriftet, bzw. individuell gestaltet werden können.“
Die Integration der Druck- und Etikettiereinheit bietet dem Versender große Vorteile: Er benötigt so nur noch einen Deckeltyp, den er palettenweise in die Anlage einsetzen kann. Zudem spart er durch den integrierten Etikettierer deutlich Platz im Versandbereich. „Auch beim Druckprozess ist es wichtig, geregelte Antriebe zu haben“, so Wolfgang Pfeiffer. „Denn der Drucker benötigt exakte Daten, in welchem Bereich er drucken kann.“
Einkabeltechnologie vereinfacht Anschluss und Inbetriebnahme
Insgesamt besteht das Antriebssystem aus zehn CM3C-Servormotoren mit Movidrive-Umrichtern, die von einem Movi-C Controller UHX gesteuert werden. Alle Komponenten sind über nur ein Hybridkabel miteinander verbunden, dass sowohl die Leistungsversorgung als auch die Datenübermittlung übernimmt. Bisher hatte Steinbach Errani bei ähnlichen Anlagen Resolver und Absolutwertgeber eingesetzt, zudem mussten unterschiedliche Geberkabel für Motoren mit und ohne Bremse verlegt werden. Dank der Einkabeltechnologie wird jetzt nur noch eine Leitung benötigt - einzig auf den richtigen Querschnitt muss geachtet werden. „Die Anlage sieht damit deutlich aufgeräumter aus“, so Pfeiffer. „Vor allem aber spart das System einige Stunden bei der Verkabelung und ermöglicht einen schnelleren Aufbau der Anlage beim Kunden.“
Hohe Performance, individuelle Anpassung
In der Summe hat Steinbach Errani mit dem Movi-C-Baukasten eine Lösung aus einer Hand, mit der alle Funktionen der hochkomplexen Anlage umgesetzt werden konnten. „Für uns besonders wichtig war die schnelle Kommunikation zwischen den Achsen“, fasst Pfeiffer zusammen. „Darüber hinaus konnten wir zusammen mit SEW-Eurodrive kundenspezifische Anpassungen realisieren, zum Beispiel eine spezielle Schnittstelle zur übergeordneten SPS.“ Er hat auch schon weitere Ideen für die Anlage: Mit Movi-C lässt sich leicht eine Zwischenkreislösung realisieren - und so zum Beispiel die Bremsenergie des 250 Kilogramm schweren Multifunktionskopfes als Antriebsenergie für andere Achsen nutzen. Damit schont man Energieressourcen und bringt den Umweltschutzgedanken in den industriellen Verpackungsmaschinenbau. Selbst der Begriff „eierlegende Wollmilchsau“ reicht dann bald nicht mehr für die Anlage aus.
Autor: Gunthart Mau, Referent Fachpresse, SEW-Eurodrive, Bruchsal
