Die Schlauchbeutelmaschine nutzt ein modulares Linear­antriebssystem mit einzeln ­ansteuerbaren Segmenten, auf denen mehrere Mover positioniert werden können.

Die Schlauchbeutelmaschine nutzt ein modulares Linear­antriebssystem mit einzeln ­ansteuerbaren Segmenten, auf denen mehrere Mover positioniert werden können. Rockwell, Jacobs Automatoin

Auf der Pack Expo Ende Oktober 2012 zeigte KHS USA die neu konstruierte Verpackungsmaschine Innopouch K400. Die für Simplex- und Duplexbetrieb ausgelegte Schlaubeutelmaschine kann entweder einen großen oder zwei kleinere Schlauchbeutel formen, füllen und verschließen. Basis des flexiblen Maschinenkonzepts ist das ­Linearantriebskonzept i-Trak der Firma Jacobs Automation. Anstatt für den Transport der Produkte durch die Maschine auf mechanische Elemente zu setzen, kommen Linearmotoren mit integrierten Servoantriebe zum Einsatz.
Dadurch konnten die Konstrukteure von KHS auf mechanische Ketten mitsamt ­ihrer bislang notwendigen überdimensionalen Umlenkrollen und Lager verzichten. Auch die platzraubenden Hubbalken wurden ersetzt. Insgesamt reduzieren sich dadurch die Abmessungen deutlich. In Zahlen ausgedrückt: Anstatt der bislang üblichen 15 bis 20 m Länge schrumpfen die Anlagen auf etwa 10 m. Der Wegfall der Kettenantriebe senkt zudem die Betriebskosten. Schließlich haben in der Vergangenheit der beträchtliche Verschleiß und die Kettenlänge einen erhöhten Instandhaltungsaufwand verursacht und so den Lebenszyklus verkürzt. Das Wechseln einer Kette an herkömmlichen Verpackungsmaschinen dauert bis zu acht Stunden und verursacht Kosten von 3.000 bis 4.000 Euro – den Produktionsausfall nicht mitgerechnet.

Das von KHS spezifizierte System besteht aus 60 einzeln angesteuerten Transport-Modulen (Mover), die wie bei einem ­Linearmotor auf Schienen mittels Magnetfelder angetrieben werden. Die Ansteuerung der Module beziehungsweise der Antriebsverstärker für die Linearmotoren erfolgt über Allen-Bradley-Steuerungen der Logix-Familie. Neben der zentralen Maschinensteuerung koordiniert die SPS über das i-Trak-Gateway und die integrierten Servoantriebe sämtliche Bewegungen der diversen Mover.

In der ersten Ausbaustufe der Maschine ist der Funktionsteil Schlauchbeutel-Verpackung in zehn Stationen unterteilt. Die Abschnitte übernehmen verschiedene Funktionen, beispielsweise das Greifen der Beutel oder deren Transport durch die Maschine. Darin inbegriffen sind auch das Zuführen, Öffnen, Füllen und Verschließen der Beutel sowie das abschließende Ablegen auf einem Förderband, das die Beutel zum Kartonpacker transportiert.

Mechanik wird zum alten Eisen

Das Antriebssystem i-Trak der Firma Jacobs Automation mit den einzelnen Statormodulen und den Movern wird über ein Ethernet/IP-Gateway mit Servoverstärkern von Rockwell Automation angesteuert.

Das Antriebssystem i-Trak der Firma Jacobs Automation mit den einzelnen Statormodulen und den Movern wird über ein Ethernet/IP-Gateway mit Servoverstärkern von Rockwell Automation angesteuert. Rockwell, Jacobs Automatoin

Über Ethernet/IP an eine Logix-Steuerung angeschlossen, bringt die Ersatz traditioneller Ketten durch das Linearantriebssystem eine Reihe von Vorteilen: Im ­Gegensatz zu den unflexiblen Kettenantrieben früherer Modelle können die Anwender die unabhängig voneinander steuerbaren Mover individuell kontrolliert werden. Dabei können entweder zwei 200-mm-Schlauchbeutel gleichzeitig oder ein großer 360-mm-Schlauchbeutel einzeln verarbeitet werden. War der Bewegungsablauf bislang über die Ketten fest vorgegeben, sorgen jetzt 19 integrierte Antriebs-/Motor-Kombinationen Kinetix 6000 M für abgestimmte Bewegungsabläufe der einzelnen Mechanismen. ­Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Geschwindigkeiten abhängig vom Betriebszustand der Maschine zu variieren. Kurze Umrüstzeiten von Ein- auf Zwei-Beutel-Applikationen und zugleich die Fähigkeit, die Arbeitsgeschwindigkeit bei laufendem Betrieb anzupassen, verringert die Stillstandzeiten. Das Antriebskonzept reduziert auch die Montagezeit um zwei Wochen, denn für das Handling der Beutel werden nur noch 30 Halterungen benötigt, gegenüber 72 bei früheren Modellen. Darüber hinaus sind die Beutel-Halterungen mechanisch deutlich weniger kompliziert.

Antriebskonzept embedded

Rockwell und Jacobs intensivieren Zusammenarbeit

Rockwell Automation und Jacobs Automation wollen in einer Kooperation das modulare Transportsystem i-Trak tiefergehend als bisher in die ­Automatisierungs-Plattform Integrated Architecture integrieren. Ziel ist eine Motion-Control-Lösung für Maschinenbauer zu realisieren, analog zu den existierenden Antriebs- und Motion-Control-­Lösungen.

Das Transportsystem basiert auf verschiedenen Linearantriebsmodulen (Geraden und Bögen), die zu individuellen Streckenführungen zusammengestellt werden können. Auf diesen Strecken sind sogenannte Mover montiert, die über die Statorwicklungen der Linearmodule angetrieben werden. Da jedes Segment über einen eigenen Servoverstärker individuell ansteuerbar ist, lassen sich die verschiedensten Bewegungsprofile für die Mover realisieren, beispielsweise können einzelne Mover mit wechselnden Geschwindigkeiten fahren oder mehrere synchron zueinander bewegt werden. Rockwell Automation sieht in dem System das Potenzial, die Konstruktionen vieler Maschinen- und Anlagenbauer grundlegend zu ändern.