Moderne Anstriebs- und Steuerungstechnik für die Verpackungsindustrie mit Keba-Lösungen

Keba bietet den Maßstab für Kompaktheit bei seinen Automatisierungssystemen.

Roberto Trezzi, Automation Manager bei Mobert, kommt gleich zu Beginn auf den Punkt: „Die technischen Entwicklungen der Maschinen, die wir bei der Entwicklung und Herstellung von Verpackungslösungen für unsere Beutel einsetzen, geht auch nicht an uns vorbei. Doch: Alles, was wir eigentlich tun müssen, ist eine Versiegelung anzubieten, die auch funktioniert. Die Beutel müssen perfekt verschlossen in Höchstgeschwindigkeit produziert werden.“ Die In.Pack Machinery Group bietet Maschinenlösungen für die Herstellung von mehr als 100 verschiedene Arten von Beuteln, darunter Beutel auf Rollen, lose Säcke, Stiftstapelbeutel (Blockrandbeutel), Seitendichtungen und Taschen u.v.m., an. Das Portfolio ist groß.

Moderne Antriebstechnik von Keba unterstützt bei der Modernisierung der Verpackungsmaschinen. Das KeDrive D3-Antriebssystem ist ein kompaktes Mehrachs-Antriebssystem mit integrierter Sicherheitstechnik.

Roberto Trezzi
Automation Manager bei Mobert

„Von der ersten bis zur letzten Achse brauchten wir Unterstützung, um den richtigen Antrieb bzw. die richtigen Geräte zu finden, die Trägheit richtig zu berechnen, die passende Größe der Treiber festzulegen usw. Mit Keba war dies ein Kinderspiel.“

Modernere Automatisierungsphilosophie

Trezzi war als Ingenieur mit jahrelangen Erfahrungen schnell klar, dass es Zeit war, über eine Modernisierung seiner Produktpalette nachzudenken. Denn die Maschinenentwicklung geht auch nicht innerhalb der Verpackungsindustrie spurlos vorbei. Er erklärt: „Damals habe ich darüber nachgedacht, das Automatisierungssystem unserer Maschinen mit der klassischen Siemens-SPS und analogen Antrieben auf ein IPC-basiertes System mit digitalem Netzwerk umzustellen. Das IPC-Konzept steckte da noch in den Anfängen.“ Es dauerte schließlich Monate, bis er sich für den Wechsel von SPS zu Industrie-PC und Controllern entschied. „Ich war damals, um ehrlich zu sein, nicht davon überzeugt, mit Windows zu arbeiten“, räumt Trezzi ein. So prüfte er zunächst die verfügbaren Bustechnologien und nach einem Vergleich der technischen Daten entschied er sich schließlich für Ethercat, da es sich seiner Meinung nach um ein offenes und stabiles System mit der passenden Leistung handelt. Auf der damaligen SPS-Messe in Nürnberg hinterfragte der Spezialist einige seiner Ideen im Austausch.

Keba-Antriebssysteme sind die Basis für Performance, Produktivität und Sicherheit von Maschinen. Mit KeDrive D3 lassen sich vielfältige Antriebslösungen generieren. Die Offenheit der Schnittstellen ermöglicht eine einfache Integration in bestehende Systeme.

Auswahl der Antriebe

Der nächste Schritt folgte: die Auswahl neuer Antriebe. Zunächst begann der Fachmann mit der Analyse und Optimierung der Bewegungen zahlreicher Achsen, die auf Thermoschweißmaschinen vorzufinden sind. „Bereits in den 1990er-Jahren konnten Spitzenmaschinen sehr schnelle Produktionszyklen erreichen und das hat sich im Laufe der Jahre noch gesteigert. Seit den 2000er-Jahren gab es einen richtigen Wettlauf, die Zahl der Zyklen pro Minute zu erhöhen. Auf Messen und bei Kunden vor Ort wurden technisch anspruchsvolle Produkte präsentiert“, erinnert sich Trezzi. Dabei gab es echte Herausforderungen bei den leistungsstärkeren Achsen, die durch diese Maschinen enorm belastet wurden. Nach ausgiebiger Recherche kam er dann zur Lust Antriebstechnik GmbH, der heutigen Keba Industrial Automation.

Die Installationsaufwände der Keba-Lösungen sind gegenüber herkömmlichen Produkten der Antriebstechnik stark reduziert. Die Maschinen sind in Folge auf einem modernen Level ausgerüstet.

Infos zum Anwender

Die In-Pack Machinery Group steht für Maschinen zur Herstellung flexibler Verpackungen – und das seit 1956. Das Unternehmen bietet Kunden ein breites Spektrum an Lösungen für die Herstellung flexibler Verpackungen an. Das Ziel ist es, eine kontinuierliche technologische Weiterentwicklung mit der Verwendung modernster biologisch abbaubarer, recycelter und Monomaterialien zu verbinden.

Professionelle Unterstützung

„Keba hat mir bei jedem Schritt weitergeholfen, denn um den richtigen Antrieb – nach modernen Maßstäben – zu wählen, brauchte ich fachkundliche Beratung“, erklärt er weiter. Die Produktion von Einkaufstaschen läuft äußerst präzise ab und das Schneiden und Versiegeln muss schnell erfolgen. Dabei sind Präzision und Synchronisierung der Achsen von entscheidender Bedeutung. Die Keba-Ingenieure unterstützten Mobert seitdem bei weiteren Leistungssteigerungen der Maschinen. Das Ergebnis: Mit dem KeDrive D3-Antriebssystem lassen sich Multiachsanwendungen wirtschaftlich, intelligent und zukunftssicher lösen. Antriebe, Motoren und Sicherheitstechnik sind perfekt aufeinander abgestimmt und lassen sich je nach Anwendung flexibel kombinieren. Trezzi erklärt: „Die Zusammenarbeit ist viel mehr als eine reine 'Beratung'. Das Keba-Team hat Zeit investiert, um jede einzelne Achse zu optimieren. Dies ist für uns von grundlegender Bedeutung, da die Präzision bei der Handhabung sich in der Qualität des Produkts äußert.“

Innerhalb der Verpackungsindstrie sind auch ob der neuen Rohstoffe für Verpackungslösungen moderne Maschinen gefordert.

Trends in der Verpackungsindustrie

„Es gibt zahlreiche Trends und Veränderungen in der Verpackungsbranche, aber eines bleibt wohl immer gleich“, so Trezzi: „Die meisten Menschen betrachten Kunststoff heutzutage als etwas Schlechtes.“ Eine große Zahl an Lieferanten entwickelt daher alternative Rohstoffe, die biologisch abbaubar, zersetzbar und/oder recycelbar sind. Die Maschinenbauer müssen mit dieser Entwicklung Schritt halten und sicherstellen, dass ihre Maschinen diese neuen Materialien in derselben oder sogar einer besseren Qualität als zuvor verarbeiten können. Trezzi führt aus: „Für uns stellt das eine echte Herausforderung dar: Die Maschinen müssen so konstruiert werden, dass wir diese Materialien, die übrigens unterschiedliche Eigenschaften haben, in der gewünschten Qualität und mit der erforderlichen Geschwindigkeit schneiden und versiegeln können.“ Denn eines ändert sich nämlich tatsächlich laufend: Geschwindigkeit wird immer wichtiger.

Komplexe Automatisierung

Trezzi fügt hinzu: „Die Versiegelung von PE/PE (Polyethylen, ein Monomaterial) in hoher Qualität ist beispielsweise schon sehr schwierig. Wir sprechen hier über mehr als 120 Schnitte pro Minute. Für solche Verarbeitungsprozesse benötigen wir verschiedene Schritte für eine einzige Verschlussposition.“ Maschinen, die solche Materialien verarbeiten können, weisen auch eine komplexe Automatisierung auf: Ein herkömmliches Band hat vielleicht 10 oder 15 Antriebe, aber die mittlerweile benötigten Bänder benötigen möglicherweise mehr als 20 Antriebe, um die Geschwindigkeit und Präzision (der Spannung) zu erzielen. Damit wird sichergestellt, dass die Abdichtung perfekt ist und die Geschwindigkeit hochgehalten oder sogar erhöht werden kann.

Trezzi ergänzt: „Wir halten ein europäisches Patent, mit dem wir die Folienspannung dank einer elektronischen Tänzersteuerung genau steuern können. Dieses System wird mit einem Keba-Antrieb betrieben.“ Das nächste wichtige Thema für den Maschinenbauer ist der Energieverbrauch, denn: „Die Kunden beginnen, sich mit dem Energieverbrauch bzw. dem CO₂-Fußabdruck ihrer Endprodukte zu beschäftigen. Auch Preisanstiege haben dies befeuert.“ Diese Entwicklungen müssen bei der weiteren Maschinenentwicklung mit bedacht werden, denn der Großteil des Energieverbrauchs in der Fabrikautomation entfällt auf die Antriebstechnik. Mit D3 wird ein wichtiger Beitrag zur Kostenreduzierung getätigt.

Fazit: Die ursprüngliche Konfiguration, die auf ServoOne basierte, wurde dank Kebas Unterstützung vollständig auf Keba KeDrive D3 umgestellt. Die Anzahl der Achsen steigt auf bis zu zehn für die Thermoschweißmaschine für Plastikbeutel, während die Anzahl der Achsen für die Beutelherstellungsmaschine sogar 20 erreichen kann. Und: Das zentrale Netzteil ist ein großer Vorteil für Mobert, denn durch den gemeinsamen Zwischenkreis kann die Energie innerhalb der Achsen ausgeglichen werden, was die Energieeffizienz erhöht. Dank der Möglichkeit, Kondensatormodule an den gemeinsamen Zwischenkreis anzuschließen, werden die Bremswiderstände nicht mehr benötigt: Die Bremsenergie wird gespeichert und sofort wieder verwendet. Darüber hinaus sind die D3-Schränke jetzt sehr kompakt und in das Untergeschoss der Maschine integriert. Wenn die Maschinen sehr lang sind und die Achsen mehr als 10..15 sind, werden mehrere Schaltschränke realisiert, die längs der Maschinenmodule platziert werden. Ein moderner Schritt in die richtige Richtung.