Bei der SNI-Technologie dient eine durchgeschleifte Leitung für die Energieversorgung und Kommunikation. Die daran angeschlossenen, dezentralen Antriebe beanspruchen weit weniger Schaltschrankplatz als herkömmliche Lösungen.

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Konkret reduziert sich der Platzbedarf hier auf einen Schaltschrank für die Einspeisung und Steuerung. Bei einer klassischen Lösung dagegen benötigt man für jeden Frequenzumrichter – einen pro Motor – entsprechenden Platz im Schaltschrank. Hinzu kommt, dass dieses Antriebssystem bereits heute die hohen Anforderungen der Energie-Effizienzklasse IE4 erfüllt – für Goutherm ein weiteres wichtiges Kriterium, sich für diese Lösung zu entscheiden. Gegenüber einem Standard-Getriebemotor beträgt die Energie-Einsparung laut SEW 50 % und mehr.

Mittels der SNI-Technologie (Single Line Network Installation) ist zudem keine aufwendige Verkabelung erforderlich. Anstelle einer 400-V-Netz- und einer 24-V-Elektronikversorgung sowie des separaten Kommunikationsbusses ist hierbei nur eine Leitung nötig, die durch die Antriebe durchgeschleift wird. Mit anderen Worten: Man nutzt die Energieversorgung als Infrastruktur für die Kommunikation, wodurch der Verdrahtungs- und Inbetriebnahme-Aufwand sinken. Zudem bietet dieses System – im Vergleich zu anderen Installationsbussystemen – erheblich mehr Diagnosemöglichkeiten. Für die Parametrierung und Diagnose kann der Anwender mit entsprechenden Software-Tools von jedem Punkt im Netzwerk auf jeden Antrieb zugreifen. Darüber hinaus gibt es integrierte Bus-Diagnosemöglichkeiten, um beispielsweise die Bus-Qualität zu testen.

Ein Movigear-Antrieb dreht die Gläser, die die Grundform eines verschliffenen Parallelogramms haben, ...

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„Über SNI kann man zu jedem Antrieb bis ins letzte Detail kommunizieren“, stellt Tobias Nittel, Technology Field Manager Food & Beverage bei SEW-Eurodrive, einen der zentralen Vorteile dieser Technologie heraus und ergänzt: „Aufgrund der mehrstufigen Datensicherung und einfachen Adressierung geht auch im Servicefall ein Tausch deutlich schneller vonstatten.“

Bis zu zehn Movigear-Antriebseinheiten werden in der Kühne-Anlage von einem Antriebscontroller des Typs Movifit-FDC in der Ausführung als Configurable Control Unit (CCU) angesteuert. Weil der Anwender die CCu nur zu konfigurieren braucht und somit bei zahlreichen Standard-Anwendungen keinen Programmieraufwand mehr hat, vereinfacht diese Lösung die Inbetriebnahme anspruchsvoller Motion-Control-Anwendungen. Sollen die Antriebe mit einer vorgegebenen, variablen Drehzahl fahren, ist neben der reinen Verdrahtung und Vergabe der Adressen keine weitere Inbetriebnahme des Systems notwendig. Werden die Antriebe in den verfügbaren Technologie-Modulen – zum Beispiel „Bus-Positionierung“ – betrieben, sind für die Inbetriebnahme lediglich die Zahl der angeschlossenen Achsen und deren genaue Funktion im Application Configurator zu parametrieren, einem Plug-in der Engineering-Software Movitools Motion Studio.

... mit Hilfe eines Gummirads sanft in die richtige Lage. So wird das optimale Lagenbild erzielt und die Verpackungsfläche optimal ausgenutzt.

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Die Antriebe selbst sind bereits ab Werk betriebsbereit, wodurch die jeweilige Antriebs-Inbetriebnahme entfallen kann. Nach der Inbetriebnahme lassen sich alle Datensätze lokal auf einer austauschbaren Speicherkarte ablegen. Diese ermöglicht die einfache Datenhaltung für den gesamten SNI-Strang einschließlich aller angeschlossenen Achsen. Somit ist im Servicefall der Tausch aller Komponenten ohne PC möglich.

Für Anwendungen im Lebensmittelbereich, wie bei Kühne der Fall, erhält das Antriebssystem eine Sonderausstattung: Dazu gehören neben der lebensmittelgerechten Getriebeschmierung eine Edelstahlwelle sowie ein Oberflächenschutzsystem, zum Beispiel HP 200. „Hierbei beschichten wir jede Einzelkomponente, setzen sie dann sauber zusammen und benutzen nach außen hin Edelstahlschrauben. So erhalten wir einen hygienisch vollwertigen Antrieb, bei dem keine Lackplatzer auftreten können“, erklärt Tobias Nittel. Der Technology Field Manager weiter: „Bei der Pulverbeschichtung wird das Material in die Oberfläche eingebrannt und geht eine molekulare Verbindung ein. Damit erreichen wir den höchsten Hygiene-Level, den Ecolab – ein weltweit führender Anbieter von Produkten und Dienstleistungen im Bereich der Industrie-Hygiene – in der Abnahme vorsieht.“

Den Dreh raus

Damit sich die Gläser wie vorgesehen verpacken lassen, müssen sie vorher in die richtige Lage gedreht werden. Hierfür hat sich der Anlagenbauer Goutherm eine pfiffige Detail-Lösung einfallen lassen: Ein Antrieb dreht die Gläser, die die Grundform eines verschliffenen Parallelogramms haben, mit Hilfe eines Gummirads sanft in die richtige Lage. So wird das optimale Lagenbild erzielt und die Fläche der Packkartons bestmöglich ausgenutzt.

Pneumatisch bewegte Magnetplatten heben die bis zu 3,5 kg schweren Gurkengläser und setzen sie auf eine Palette um.

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Im Einlauf des Klotzpackers werden die Gläser fliegend vom Transporteur abgenommen und anschließend im angewählten Lagenformat palettiert. Diese Lösung erlaubt einen kontinuierlichen Prozess, der die Ausrichtung und Lagenbildung von der eigentlichen Palettierung entkoppelt. Somit sind flexible Lagen­bilder bei gleichbleibender Leistung möglich. Das ist wichtig, denn auf der Verpackungsanlage verarbeitet der Lebensmittelproduzent insgesamt 16 verschieden Formate von 212 bis 2650 Millilitern. Einschließlich der Glasverpackung wiegen sie bis zu 3,5 Kilogramm. Daher musste der Packer auf diese großen „Gurkentöpfe“ mechanisch ausgelegt werden.

Pneumatisch bewegte Magnetplatten heben die in einer Reihe befindlichen Gläser an und setzten sie auf eine Palette um. Sobald eine Lage voll ist, legt ein Linearportal Zwischenlagen aus Polypropylen ein. Diese kommen speziell für den Transport von Glasbehältern und Dosen in der Getränke- und Lebensmittelindustrie zum Einsatz und sind wieder verwendbar. Abwechselnd werden Gläser und Zwischenlagen gestapelt, bis die vorgegebene Höhe erreicht ist.

Effizientes Engineering

Auf einem Kettenförderer gelangen die leeren Zwischenlagen-Paletten zu einem Linearportal mit Greifer. Von hier werden sie über eine weitere Kettenbahn zu den einzelnen Verpackungslinien befördert.

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Für die Umsetzung dieser anspruchsvollen Anforderungen entschied sich der Anlagenbauer Goutherm für eine Komplettlösung mit der IEC-61131-kompatiblen Motion-Control-Steuerung Movi-PLC. Diese beinhaltet eine integrierte Bahnsteuerung für alle gängigen Standard-Kinematiken (ein Klotzpacker enthält zwei Dreiachs-Portale). Damit ermöglicht die Steuerung zeit- und ruckoptimierte Bewegungsprofile für maximale Anlagenleistung bei gleichzeitig schonendem Umgang mit dem Produkt. Das beschränkt sich nicht auf eine Kinematik je Steuerung: Im Klotzpacker werden sowohl Umsetzer als auch Palettierer von einem Motion Controller gesteuert und können somit optimiert „Hand in Hand“ arbeiten.

Ein weiteres Plus der Komplettlösung ist das fliegende Aufnehmen und Absetzen beim Umsetzen der Gläser – das sogenannte Tracking – zur Reduzierung der Gesamt-Taktzeit. Weil das Signal zum Tracking im Einlauf direkt vom Transporteur-Antrieb übernommen wird, kann hierbei auf einen sonst üblichen externen Geber verzichtet werden.

In der Engineering-Phase des Projekts lassen sich sowohl die gesamte mechanische Beschreibung des Klotzpackers als auch die Einstellungen der Motion-Control-Parameter rein grafisch erledigen. Dadurch ist es machbar, den Palettierer und Umsetzer zu bewegen, ohne eine Zeile Programmcode verfasst zu haben. Die integrierte Simulation ermöglicht es, all diese Schritte im Entwicklungsprozess der Maschine vorab am Schreibtisch durchzuführen, wodurch sich die Inbetriebnahmezeit vor Ort deutlich reduzieren lässt.

20 000 Gläser in der Stunde

Auf den insgesamt vier Produktionsli­nien der Klotzpackanlage werden bis zu 20 000 Gläser in der Stunde auf Paletten gepackt. Ebenso wie bei den Zuführlinien kommen bei den horizontalen Kettenförderern im Packer die mechatronischen Antriebseinheiten Movigear zum Einsatz. Die Hubbewegungen erfolgen über Dreiachs-Linearportale. Hier sorgen Servomotoren der Baureihe CMP für schnelle und präzise Bewegungen beim Heben und Absetzen sowie Fahren in zwei Richtungen. Die Ansteuerung der Motoren übernehmen intelligente Mehrachs-Servoregler.

Kühne-Projektbetreuer Tim Heiduk: „Mit der neuen Anlage können wir jetzt in der Endverpackung größere Chargen fahren“.

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Die leeren Zwischenlagen-Paletten werden durch das Hallentor – am materialflussseitigen Ende der Anlage – bereitgestellt und auf einen Kettenförderer abgesetzt. Diese Fördereinrichtung transportiert die Paletten zu einem Li­nearportal mit Greifer. Er nimmt die Zwischenlagen ab und überträgt sie auf eine weitere, parallel zur ersten Förderstrecke verlaufenden Kettenbahn, die die Lagen zu den einzelnen Verpackungs­linien befördert.

Nach der Palettierung bringt schließlich ein Wickler eine „Kopfwicklung“ um die Paletten an. Das erhöht die mechanische Stabilität. Anschließend werden die befüllten Paletten über einen Kettenförderer ins Lager transportiert, das bis zu 1 Mio. Tonnen Gemüse fassen kann. Eine weitere Verpackungsanlage depallettiert die Gläser später wieder und etikettiert sie, bevor sie schließlich auf so genannte Trays verpackt werden. Das sind offene Verpackungsmittel, zum Beispiel flache Pappkartons, in dem sich mehrere Einzelverpackungen (Gurkengläser) befinden. Den Abschluss des Prozesses bildet die Anordnung der Trays auf Paletten, wo sie von einem Haubenstretcher mit einer Stretchfolie überzogen werden – eine ef­fiziente Verpackungsmethode, die die Fertigprodukte bei allen nachfolgenden logistischen Prozessen schützt.