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Formatverstellung an Maschinen: Automatisch statt von Hand

Beim Umrüsten von Maschinen und Anlagen – insbesondere im Verpackungsbereich – ist vielfach noch Handarbeit angesagt. Schneller und effizienter geht es mit automatisierten Formatverstellungen. Eine Lösung, die sich in der Regel auch nachrüsten lässt.

Automatisiert verstellen Bildquelle: © Rose+Krieger

Nicht nur bei der Neukonstruktion von Verpackungsmaschinen oder Fertigungsstraßen mit einer Vielzahl von Verstellpunkten, einem häufigem Produktwechsel oder kleinen Losgrößen kann es sinnvoll sein, automatisierte Formatverstellungen einzuplanen und diese miteinander zu vernetzen. Auch bestehende Anlagen bergen ein großes Optimierungspotenzial: Überall dort, wo es Handräder, Führungen mit Klemmvorrichtung oder pneumatische Zylinder mit Anschlägen zeitaufwendig noch von Hand zu justieren gilt, bietet sich eine nachträgliche Ausrüstung der Produktionsanlage an. Dabei gilt: Je mehr handbetriebene Verstellungen existieren und je komplexer die Anlage ist, desto schneller amortisiert sich eine Umstellung auf eine automatische Positionierung.

Eine solche Lösung hat beispielsweise das Unternehmen ETT Verpackungstechnik bei seinen  Endverpackungssystemen umgesetzt – und zwar zusammen mit den Anbietern Rose+Krieger sowie Lenord+Bauer, die auf dem Gebiet der automatisierten Formatverstellung im Rahmen einer Partnerschaft zusammenarbeiten beziehungsweise auf der Basis ihrer jeweiligen Produktportfolios gemeinsam maßgeschneiderte Konzepte erarbeiten. ETT aus Moringen wiederum entwickelt und produziert mit seinen rund 190 Mitarbeitern modulare Verpackungsmaschinen, Roboterkonzepte und Palettiermodule, die flexibel kombinierbar sind.

Bei ETT kommen unter anderem in der Wrap-around-Anlage für einen Kunden aus der Kosmetikbranche insgesamt 21 Stellantriebe von Lenord+Bauer zum Einsatz – zum Teil kombiniert mit Linearachsen von Rose+Krieger. Konkret wird beispielsweise der sogenannte PowerDrive von Lenord+Bauer zur Verstellung des Plano-Magazins auf die zu verarbeitende Planogröße mit einer Einrohreinheit von Rose+Krieger des Typs E-II in Baugröße 40 mit Rechts- und Linksgewinde, einer Länge von 340 mm und einem Hub von 2 x 50 mm kombiniert. Die Achse ist mit zwei Antriebszapfen, zwei Führungsschlitten mit Gleitbuchse, Kugellager und Spindelklemmung ausgerüstet.

Zweirohrachsen kombiniert mit einem Stellantrieb Bildquelle: © Rose+Krieger

Zweirohrachsen kombiniert mit einem Stellantrieb ­kommen in der von ETT konstruierten Wrap-around-Anlage unter anderem zur Verstellung des Plano-­Magazins zum Einsatz.

Zur Verstellung der Produkt-Eintaktbänder in der Zuführung der Wrap-around-Anlage kommt ein weiteres PowerDrive-System mit der Zweirohrachse EP 60 mit Linksgewinde zum Einsatz. Das Linearsystem mit Kugellager und angetriebenem Schlitten ist 650 mm lang und erreicht eine Verfahrgeschwindigkeit von 20,8 mm/s. Fünf dezentrale PowerDrive-Boxen speisen die 21 Stellantriebe und übernehmen gleichzeitig über das Ethernet-basierte Bussystem Profinet Kommunikationsfunktionen zwischen den Antrieben und der Anlagensteuerung.

Linearachsen ergänzt durch Stellantriebe Bildquelle: © Rose+Krieger

Eine aufeinander abgestimmte Kombination: Die Linear­achsen von Rose+Krieger, ergänzt durch die Stellantriebe von Lenord+Bauer.

Im Rahmen ihrer Partnerschaft haben Rose+Krieger und Lenord+Bauer zunächst die drei linearen Move-Tec-Achsbaureihen E (Einrohr), EP-X (Doppelrohr) und quad EV (quadratisch) mit den bereits erwähnten Stellantrieben des PowerDrive-Systems kombiniert. Der Produktbereich Move Tec deckt vor allem einfache und gelegentliche Positionieraufgaben ab, wie sie unter anderem in der Verpackungsindustrie benötigt werden. Die Einrohrachsen der Baureihe E sind besonders robust – eine Lagerabdeckung und die Ausstattung der Spindel mit Gleitlagern machen sie unempfindlich gegen Staub, Abrieb und Spritzschmutz. Die Profil-Linearachsen der quadratischen quad-EV-Baureihe sind im mittleren Belastungsbereich angesiedelt. 
Es gibt sie optional mit ein oder zwei kugelgelagerten Wellen. Ein Abdeckband aus Edelstahl schützt die Antriebsspindel rundum vor unbefugtem Eingriff oder davor, dass Gegenstände in die Achse fallen.

Breites Lineareinheitenprogramm von Rose+Krieger Bildquelle: © Rose+Krieger

Neben den Achsen für die Formatverstellung hat RK ein breites Lineareinheitenprogramm in verschiedenen Bauformen und Leistungsklassen, bis hin zu hoch­dynamischen Komponenten.

Gilt es hohe Biegemomente zu kompensieren, bieten sich die Doppelrohr-Achsen der Serien EP/EPX an. Ihre Trapezgewindespindel ist wahlweise mit Gleit- oder Kugellager erhältlich. Bei der Ausführung EPX verfahren zwei mit einer großflächigen Aufspannplatte verbundene Führungsschlitten gemeinsam und gewährleisten so die Aufnahme hoher Momente. Bei allen genannten Linearachsen können die Schlitten zur Verringerung des Antriebsmoments und des Verschleißes optional mit einer Gleitbuchse ausgestattet werden. Die quad-EV-Einheiten sind standardmäßig mit einstellbaren Gleitführungen ausgerüstet.

Die Stellantriebe von Lenord+Bauer schließlich gibt es wahlweise in kurzer oder langer Bauform mit Aluminium- oder Edelstahlgehäuse. Dabei liefern die Geräte je nach Bauform (lang oder kurz) Nenndrehmomente von 1,4 Nm bis 15 Nm. Zur Montage der Antriebe an die entsprechenden Linearachsen konstruierte das Unternehmen jeweils eine passende Drehmomentstütze. Der Stellantrieb wird mit montierter Drehmomentstütze einfach auf die Achse gesetzt und in seine Position geschoben. Ein Klemmring fixiert den Antrieb auf dem Wellenzapfen der Linearachse. Neben der kraftschlüssigen Wellenverbindung wird mit einer flexiblen Motoraufnahme an der Drehmomentstütze zugleich das erforderliche Loslager abgebildet.

Flexible und einfache Integration

Ebenso wie die Linearachsen lassen sich auch die Stellantriebe als Stand-Alone-Lösung oder als modulares Gesamtsystem nutzen. Mit dem integrierten Feldbus-Interface sind letztere direkt über Stecker an die Maschinensteuerung anschließbar. Zur Inbetriebnahme sind dann lediglich eine 24-V-Spannungsversorgung und der Anschluss zur Bus-Kommunikation erforderlich.

Gilt es, auch komplexe Maschinen mit mehreren Lineareinheiten und dezentraler Kommunikationseinheit auszustatten, so kommen Stellantriebe mit Hybridkabel und der angesprochenen PowerDrive-Box sowie einer kompakten SPS-Steuerung mit Bedienterminal zum Einsatz. Beides gibt es bei Bedarf als anschlussfertiges Modul inklusive Bediensoftware. Die Integration in eine vorhandene Steuerungsumgebung kann über die vom System unterstützten, gängigen Schnittstellen wie beispielsweise Profibus, Profinet, Ethernet/IP, Ethercat, CANopen, Sercos III und Powerlink erfolgen.

Autor:
Bernd Klöpper ist Leiter Marketing bei Rose+Krieger in Minden.