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Verpackungsprozess ist nicht von Pappe

01  Die Stanze Drusula 1200 verfügt über eine Bahnbreite bis 1250 mm

01  Die Stanze Drusula 1200 verfügt über eine Bahnbreite bis 1250 mm

02  Bei der „safePLC“ von Baumüller sind Sicherheits- und Standardsteuerung in einem Gerät kombiniert

02  Bei der „safePLC“ von Baumüller sind Sicherheits- und Standardsteuerung in einem Gerät kombiniert

03  Die Stanze wird von fünf Baumüller-Motoren angetrieben, von denen einer mit Wasserkühlung ausgestattet ist, um die hohen Anforderungen an die Dynamik zu erfüllen

03  Die Stanze wird von fünf Baumüller-Motoren angetrieben, von denen einer mit Wasserkühlung ausgestattet ist, um die hohen Anforderungen an die Dynamik zu erfüllen

Pappbecher sind simple Alltagsgegenstände, die regelmäßig benutzt und nicht besonders beachtet werden. Dabei ist die Herstellung dieser Becher durchaus aufwendig. Zahlreiche Maschinen sind an dem präzisen und dynamischen Fertigungsprozess beteiligt. Bei der Stanzmaschine Drusula 1200S des Verpackungsmaschinenherstellers Weyhmüller sorgt eine Antriebs- und Steuerungslösung von Baumüller dafür, dass diese Anforderungen erfüllt werden.

Seit über 60 Jahren stellt Weyhmüller Maschinen zur Produktion von Bechern, Eistüten und anderen Verpackungen her. Besonders im Bereich der Eistütenwickelmaschinen betrachtet sich das mittelständische Unternehmen als führender Hersteller weltweit. Mit der Drusula 1200S (Bild 1) hat das Neu-Ulmer Verpackungsunternehmen eine besonders dynamische Stanzmaschine auf den Markt gebracht. Sie stanzt Becherzuschnitte mit einer Taktrate von bis zu 400 Hüben/min auf bis zu 1 250 mm breite Papierbahnen. Mit einem optional integrierbaren Flexodruckwerk kann auch das Teilbedrucken des Papiers direkt in der Anlage erfolgen. Der langjährige Partner Baumüller trug mit der umfassenden Automatisierungslösung – von der Steuerung bis hin zum Motor – erheblich zur Dynamik und ­Effizienz der neuen Weyhmüller-Maschine bei.

Dynamik und Komfort in Kombination
Die Stanzmaschine Drusula 1200S wurde bereits 2004 entwickelt und nun in der Weiterentwicklung zukunftsfähig optimiert. Aus Papierbahnen mit einer Materialstärke bis zu 400 µm stanzt sie Becherzuschnitte unterschiedlicher Größen. Durch konstruktive Änderungen, sowohl der Mechanik als auch der Elektrik, konnte die Leistung für kleine Zuschnitte von 350 auf 400 Hübe/min angehoben werden. Die Maschine eignet sich damit für den Hochleistungseinsatz sowie zur Versorgung mehrerer schnell laufender Bechermaschinen gleichzeitig. Für die Entwickler ergaben sich daraus jedoch neue Herausforderungen. So waren die Vibrationen in der Maschine, bedingt durch die höhere Geschwindigkeit, deutlich stärker. Diesem Problem begegnete der Maschinenbauer mit einem raffinierten Trick: Gegenläufige Gewichte gleichen die Unwucht aus.
Durch die Nutzung neuartiger Kabelführungen, die oberhalb der Maschine und nicht wie sonst am Boden entlang verlaufen, konnte außerdem der Verdrahtungsaufwand deutlich reduziert und die Zugänglichkeit der Maschine von allen Seiten verbessert werden. Besonders komfortabel ist an der Drusula 1200S der Werkzeug- und Rollenwechsel. Für den Austausch der schweren Stanzwerkzeuge hat Weyhmüller eigens einen Wagen entwickelt, der den Wechsel noch weiter beschleunigt und vor allem das Handling der schweren Werkzeuge vereinfacht. Die in der Verpackungsindustrie üblichen schnellen Produktwechsel sind mit diesem optionalen Zubehör kein Problem mehr.

Flexibilität zählt
Die Stanze und das Druckwerk sind in der Drusula 1200S zwei eigenständige Module. Sie werden unabhängig voneinander gefertigt und mit zwei separaten Baumüller-Steuerungen ausgestattet. „Jeder einzelne Kunde kommt mit anderen Anforderungen zu uns“, erklärt Weyhmüller-Geschäftsführer Heinrich Peitz, „das bedenken wir schon bei der Entwicklung und ermöglichen mit modularen Lösungen die nötige Flexibilität.“ So können Anwender auch auf spätere Veränderungen in ihrem Produktionsablauf schnell und einfach reagieren.

Safety first
Highlight im Antriebssystem der Stanzmaschine ist die Kombination von Sicherheitssteuerung und Standard-Steuerungsfunktionalitäten in einem Gerät (Bild 2). Die „safePLC“ von Baumüller deckt alle Steuerungsaufgaben ab, sodass keine separate Sicherheitssteuerung notwendig ist. Das spart Verdrahtungsaufwand und hat zudem den Vorteil, dass kein Datenaustausch zwischen der Anlagen- und der Sicherheitssteuerung erfolgen muss. Die Sicherheitsfunktionen werden in der Antriebselektronik realisiert und direkt über den Feldbus ausgelöst. Das gewährleistet nicht nur eine ­hohe Geschwindigkeit und Taktrate, sondern bedingt auch eine gute Produktivität der Maschine. Die höheren Sicherheitsfunktionen der Drusula 1200S lassen sich abhängig vom Betriebszustand der Maschine aktivieren.
Bei der Antriebselektronik bringt Baumüller seine Umrichterreihe „b maXX 5000“ zum Einsatz. Die Geräte bieten nämlich ein flexibles Safety-Konzept. Je nach Anforderung lassen sich die verschiedenen Safety-Pakete mit steckbaren Sicherheitsmodulen nach DIN EN 62061 (VDE 0113-50) und DIN EN 13849 realisieren. Bei dem platzsparenden Anreihsystem kommen mehrere Achsen mit einer Einspeisung aus. Im Servicefall können einzelne Achsen ganz bequem und zügig ausgetauscht werden.

Weniger ist mehr
Die komplette Anlage ist mit Servomotoren von Baumüller ausgerüstet – fünf in der Stanze und drei in der Druckmaschine (Bild 3). Bei der Konstruktion der Drusula 1200S konnten die Experten einen kompletten Antrieb einsparen, was die Energieeffizienz der Maschine positiv beeinflusst. Nachdem die Entwickler beschlossen, den Vorschub über eine Kurvenscheibe anzufahren, war der sogenannte Stopper-Antrieb im Vorschub obsolet. Da bei der vorangegangenen Lösung, abhängig von der Beschaffenheit des Papiers, ein Schlupf entstehen konnte, der zu Papierabrieb führte, wurde mit der Neukonstruktion zudem eine deutliche Schonung des Materials erreicht. So wurde durch das Know-how der Baumüller-Spezialisten die Effizienz sowie die Funktion der Maschine gesteigert.
Da diese Lösung ein besonders dynamisches Abbremsen und Beschleunigen des betreffenden Motors erfordert, kommt hier ein wassergekühlter DSD2-Motor zum Einsatz. Die Motoren dieser Baureihe punkten mit hoher Dynamik und guten Start-Stopp-Qualitäten, womit sie sich bestens für diese anspruchsvolle Anwendung eignen.

Erfolgsfaktor Teamwork
Während des gesamten Projekts war Baumüller für Weyh­müller ein Partner in allen Fragen der Automatisierung und Antriebstechnik. So realisierte zwar ein externer Partner des Maschinenbauers die Programmierung der Funktionen und der Maschinenvisualisierung, die ständige Unterstützung durch Baumüller war dabei aber stets gegeben. „Wir als mittelständisches Unternehmen schätzen die Unterstützung solch langfristiger Partner sehr“, sagt H. Peitz, „so entstehen Innovationen, die unseren Kunden zugutekommen.“ Auch nach Abschluss der Entwicklung konnte Baumüller den Maschinenbauer unterstützen und ist weiterhin Ansprechpartner für Inbetriebnahme, Service sowie Schulungen, die Weyh­müller gerne nutzt, um seine eigenen Mitarbeiter für den Umgang mit der neuen Maschine fit zu machen.

Fazit
Mit einem kompletten Antriebs- und Automatisierungspaket bestehend aus Steuerung, Elektronik, Motor und Service unterstützte Baumüller den Verpackungsmaschinenhersteller Weyhmüller bei der Optimierung der Drusula 1200S. Die Antriebsexperten konnten u. a. einen kompletten Antrieb einsparen und so die Energieeffizienz der Maschine positiv beeinflussen. Highlight im Antriebssystem der Stanzmaschine ist die „safePLC“, eine Kombination aus Sicherheitssteuerung und Standard-Steuerungsfunktionalitäten in einem Gerät.
Durch die enge Zusammenarbeit von dem Maschinenbauer Weyhmüller und dem Automatisierungsspezialisten Baumüller entstand eine deutlich effizientere Anlage und das Optimierungspotenzial wurde voll ausgeschöpft. Die höhere Taktrate der Stanzmaschine erhöht die Produktivität beim Betreiber. (no)

Susanne Aufmuth ist bei Baumüller in der ­Unternehmenskommunikation tätig. presse@baumueller.de

Susanne Aufmuth ist bei Baumüller in der ­Unternehmenskommunikation tätig. presse@baumueller.de