Die Maultaschen heißen im Volksmund auch „Herrgottsbscheißerle“ und tragen die Herkunftsbezeichnung der EU „Geschützte geografische Angabe“. (Foto: Shutterstock)  (Bildquelle: König/SEW)

Die Maultaschen heißen im Volksmund auch „Herrgottsbscheißerle“ und tragen die Herkunftsbezeichnung der EU „Geschützte geografische Angabe“. (Bildquelle: Shutterstock/König/SEW)

Auf die Schnelle "Bewegungslösung für das bandsynchrone Schneiden von Maultaschen "

● In der Schneidemaschine ist ein neu entwickeltes Werkzeug verbaut, welches das Schneiden und Verschließen der Teigtaschen in einem Arbeitsgang ausführt.

● Die Maschine schneidet so genau, dass Füllmenge und die Schnittlänge exakt aufeinander abgestimmt werden können.

● Die Bewegungskoordination der Antriebe wurde mit elektronischer Kurvenscheibe achsnah in den Umrichtern realisiert und als Master fungierte ein Asynchronmotor mit externem Drehgeber.

● Eine auf dem Motion-Controller parametrierte virtuelle Masterachse gibt den Takt an.

Die Lebensmittelproduzenten geben die gewünschten Produkte vor und die Firma König, ein weltweit agierender Hersteller von Kleingebäckanlagen mit Standort im mittelfränkischen Dinkelsbühl, findet für jeden Kunden die optimale technische Lösung, passend zur jeweiligen Größe und Anforderung des Betriebes. Eine besondere Herausforderung war die Entwicklung einer Schneidemaschine für Maultaschen, kleine Hüllen oder Taschen aus Nudelteig, die vegetarisch, mit Fisch oder Brät gefüllt werden. Der zubereitete Teig für die Maultaschen kommt aus einem Extruder. In einem Walzwerk wird dieser zu einem Teigband gewalzt, das typischerweise 600 mm oder 800 mm breit ist. Diese standardisierte Breite hängt von der vorgelagerten Anlage ab. Anschließend wird das Teigband mit Scheibenmesser in Stränge geschnitten. Auf diese wird dann die Füllung mittig aufgetragen. Bei Produktionsstart werden die gefüllten Stränge manuell in die Falteinrichtung eingefädelt. Danach läuft alles automatisch. Das Abschneiden und Verschließen der einzelnen Maultaschen sind die realisierten Prozessschritte, welche mit der Übergabe an den automatisierten Kocher enden. In der Schneidemaschine ist ein neu entwickeltes Werkzeug, welches das Schneiden und Verschließen der Teigtaschen in einem Arbeitsgang ausführt, eingebaut. Diese Messer sind aus Edelstahl gefertigt und werden anschließend je nach Einsatz beschichtet, um ein Anhaften des zu schneidenden Produktes zu verhindern. Bei Bedarf können diese Messer auch mit Wellenschnitt ausgeführt werden.

Schneidemaschine für Maultaschen - einfache Maschine, mit einer besonderen Herausforderung.
Schneidemaschine für Maultaschen - einfache Maschine, mit einer besonderen Herausforderung. (Bild: König/SEW)

Hohe Anforderungen an Synchronisation

Der Teig ist hierbei weniger kritisch, sondern eher die Füllung. Gerade bei den hohen Taktzahlen gäbe es schnell Probleme. „Durch die besondere Werkzeuggeometrie wird verhindert, dass beim Verschließen der Teigtaschen die Füllung austritt und es dadurch zu Anlagenstillständen kommen könnte. Die Maschine schneidet so genau, dass Füllmenge und die Schnittlänge exakt aufeinander abgestimmt werden können“, erläutert Josef Hefner, Geschäftsführer von König. „Abschneiden kann jeder“, bemerkt Hefner und fährt fort: „Es genügt jedoch nicht, eine einfache Hubbewegung auszuführen. Während das Messer in den Maultaschenteig eintaucht, darf kein Vorschub erfolgen. Die Herausforderung bestand darin, den mitlaufenden Schlitten auf die Geschwindigkeit des Transportbandes zu synchronisieren.“ „Diese Bewegung wird durch einen Servolinearmotor SL2 von SEW-Eurodrive ausgeführt“, ergänzt Stefan Stahl, Außendienstmitarbeiter Service im Technischen Büro Nürnberg. Die erste Generation des Maultaschenschneiders wurde als reine Sondermaschine gebaut. Hier kam der Applikationsumrichter Movidrive mit der integrierten Positionier- und Ablaufsteuerung IPOS zum Einsatz. Die Bewegungskoordination der einzelnen Antriebe war mittels elektronischer Kurvenscheibe achsnah in den Umrichtern realisiert. Als Master fungierte dabei ein SEW-Asynchronmotor mit externem Drehgeber, der das Förderband für den Teigtransport antreibt. Hefner: „Wir haben gute Erfahrungen beim Bau der ersten Generation unserer Maschine gemacht. Das war ausschlaggebend, auch die zweite Maschinenbaureihe mit Technik von SEW-Eurodrive auszustatten.“

Der Linearmotor wurde auf einer Montageplatte befestigt, die mit Kühlkanälen und Thermostat ausgestattet ist. Somit lässt sich die Temperatur des Antriebs steuern.
Der Linearmotor wurde auf einer Montageplatte befestigt, die mit Kühlkanälen und Thermostat ausgestattet ist. Somit lässt sich die Temperatur des Antriebs steuern. (Bild: König/SEW)

Zentral berechnete Kurven für ein exaktes Schnittergebnis

Für die Realisierung der zweiten Maschinenbaureihe schlugen die Antriebsspezialisten eine zentral gesteuerte Bewegungskoordination mit einem modularen Hardwareaufbau vor. Basis für das Maschinenmodul „Synchron Schneiden“ ist ein Mehrachs-Servo-System, bestehend aus der Motion-Control-Steuerung Movi-PLC Power und einem Achsverbund aus drei Servoreglern Moviaxis, die über EtherCAT im Millisekunden-Raster zeitsynchron angesteuert werden. Für die Übertragung der produktspezifischen Vorgaben wie Schnittlänge, -höhe und -geschwindigkeit agiert der SEW-Motion-Controller selbst als Feldbusteilnehmer im Kommunikationsnetzwerk der Maschinensteuerung.

Antriebsseitig beinhaltet das Maschinenmodul einen Servomotor für den Vorschub des Teigbands, einen Servomotor für den Kurbelantrieb, der die Hubbewegung des Schneidmessers ausführt, sowie den Linearantrieb SL2, der das Schneidmesser synchron zum Transportband führt. „Um die hohen Beschleunigungswerte zum Erreichen der geforderten Taktzahlen zu realisieren, lag im Hinblick auf die Konstruktion die besondere Herausforderung in der Gewichtsreduzierung der bewegten Teile der Schneidemaschine“, erläutert Josef Hefner. „Dennoch hätte man sie womöglich schon kopiert, wenn wir nicht die Intelligenz zur Bewegungssteuerung integriert hätten.“

Die Motion-Control-Steuerung sendet die Steuerbefehle über den Systembus an die Servoachsen und Umrichter. Die Bandantriebe bilden ein eigenes Maschinenmodul, um die kundenspezifischen Gegebenheiten für die Anbindung der nachgelagerten Maschinen über Transportbänder flexibel anpassen zu können.
Die Motion-Control-Steuerung sendet die Steuerbefehle über den Systembus an die Servoachsen und Umrichter. Die Bandantriebe bilden ein eigenes Maschinenmodul, um die kundenspezifischen Gegebenheiten für die Anbindung der nachgelagerten Maschinen über Transportbänder flexibel anpassen zu können. (Bild: SEW/König)

Intelligente Bewegungsprofile für mehr Verfügbarkeit

Die Standardlösung für Synchronbetrieb ist die Funktion „Fliegende Säge“. „Die Dynamik entsprach jedoch noch nicht unseren Anforderungen“, erläutert Josef Hefner und ergänzt: „Die Anforderung des Endkunden waren sechs Takte – in der Sekunde.“ Die geforderte Dynamik mit den maschinenbautechnischen Randbedingungen und Grenzwerten für den maximal zulässigen Verfahrweg, die Beschleunigung und Geschwindigkeit in Einklang zu bringen war eine komplexe, mathematische Herausforderung. Im Unterschied zur ersten Maschinenbaureihe, wo noch das Transportband als Master für den Schneidprozess fungierte, gibt nun eine auf dem Motion-Controller parametrierte virtuelle Masterachse „den Takt“ an. In Abhängigkeit der produktspezifischen Vorgaben werden dabei die Bewegungsprofile - in Gestalt beschleunigungsoptimierter Kurvenscheiben – zentral im Motion-Controller so berechnet, dass jederzeit die Randbedingungen und Grenzwerte der Maschine eingehalten werden. Dies schont nicht nur die Mechanik, sondern sichert auch die Verfügbarkeit. Bei der realisierten Bewegungslösung verrichtet der Kurbelantrieb sogar sieben Takte in der Sekunde.

Autor

Gunthart Mau, Referent Fachpresse bei SEW-Eurodrive in Bruchsal

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