Vereinfachen Sie komplexe Verpackungsprozesse mit modularen Automatisierungsplattformen

May 02, 2024

Von Mike Santora | 27. Juli 2023

Von Arne Valentin, Technologiemanager – Maschinenautomation, SEW-EURODRIVE

Erkunden Sie, wie Automatisierungsplattformen – erhältlich mit modularen, vorgewählten Sets – den Durchsatz und die Effizienz in der Verpackungsindustrie steigern.

Verpackungsvorgänge sind alles andere als einfach. Jeden Tag müssen Millionen von Lebensmitteln, Gebrauchsgütern und anderen Produkten verpackt, versiegelt, transportiert, entladen, gemischt, gelagert, recycelt und sortiert werden, um nur einige zu nennen. Um einen hohen Durchsatz aufrechtzuerhalten, müssen Verpackungsmaschinen äußerst anpassungsfähig sein – sie müssen in der Lage sein, schnelle Umrüstungen, häufige Produktwechsel und eine Vielzahl von Materialien zu bewältigen.

Allerdings ist das leichter gesagt als getan. Die Automatisierung der Prozesse, Funktionen und Bewegungen einer Maschine hängt von verschiedenen Produkteigenschaften wie Größe, Gewicht und Volumen ab. Bei Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten ist die Liste der Kriterien sogar noch länger, da Maschinen spezielle Funktionen wie synchronisierte Bewegungen, Temperaturregler und Überwachung erfordern. Wie können Erstausrüster (OEM) so vielfältige Anforderungen auf einfache und kostengünstige Weise erfüllen und gleichzeitig Maschinen mit hohem Durchsatz, Effizienz und Sicherheit anbieten?

Leider handelt es sich bei vielen derzeit auf dem Markt befindlichen Automatisierungs- und Antriebslösungen um einzelne Komponenten und Systeme, die miteinander integriert werden müssen – ein zeit- und arbeitsintensiver Integrationsprozess. Aufgrund dieser Herausforderungen wird es für OEMs immer wichtiger, Maschinen effizient auf einer gemeinsamen Plattform zu entwickeln.

Diesen Herausforderungen begegnet StarterSET, ein modulares Produkt- und Softwarepaket, das die Funktionalität spezifischer Verpackungsmaschinen bietet, einschließlich vertikaler Schlauchbeutelmaschinen (VFFS), Palettierer, Sammelpacker und mehr. Jedes StarterSET enthält nicht nur alle grundlegenden Hardware- und Softwaremodule für die Implementierung, die alle nahtlos und intelligent zusammenpassen, sondern ist auch erweiterbar, sodass OEMs Sondermaschinen bauen, kundenspezifische Anforderungen erfüllen und gleichzeitig anpassungsfähig bleiben können zunehmend wettbewerbsintensiver Markt.

OEM-HERAUSFORDERUNGEN ÜBERWINDEN Um OEMs zu entlasten, enthält jedes StarterSET-Paket vorab ausgewählte Antriebs- und Steuerungskomponenten aus dem MOVI-C®-Automatisierungsbaukasten, wie Servomotoren, Servo-Planetengetriebe, Servo-Umrichter und übergeordnete Steuerungen. Jedes Set enthält außerdem Softwaremodule, die vorab geschrieben sind und sich auf die Parametrisierung konzentrieren. Außerdem entspricht ein Status- und Modusmanager namens MOVIKIT Automation Framework dem Packaging Machine Language (PackML)-Standard. I/O-Module und HMI zur einfachen Maschinenbedienung runden die StarterSETs ab.

Für eine typische vertikale FFS-Maschine ist beispielsweise das StarterSET „Form Fill and Seal Vertical“ erhältlich. OEMs erhalten ein Paket mit grundlegenden Antriebs- und Automatisierungskomponenten sowie dem notwendigen Zubehör wie Kabeln, Steckern und Klemmen. Alle Hardware-Inhalte sind perfekt aufeinander abgestimmt, was Zeit spart und die Fehleranfälligkeit im Auswahl- und Engineering-Prozess verringert.

Benutzer können StarterSET-Pakete auch erweitern, um individuelle oder spezifische Anforderungen zu erfüllen und so ihre Konfigurationszeit, Projektdauer und Gesamtkosten zu reduzieren. Beispielsweise können OEMs problemlos zusätzliche Bewegungsachsen, Zustandsüberwachungssysteme, integrierte Sicherheitstechnik, Energiemodule oder eine erhöhte Verarbeitungsleistung der Steuerung hinzufügen. Unabhängig von der Iteration behält jedes Kit eine hohe Produktqualität bei und bietet eine ausfallsichere Leistung – beides ist für einen erfolgreichen Verpackungsvorgang erforderlich.

Herzstück jedes StarterSETs ist das MOVIKIT®-Softwarepaket, bestehend aus vorprogrammierten Modulen, die in die MOVI-C-Steuerung eingebettet sind und verschiedene einfache bis komplexe Antriebs- und Bewegungssteuerungsfunktionen bieten. Bei einer vertikalen FFS-Maschine ermöglichen die Softwaremodule beispielsweise eine präzise Einstellung und Überwachung der Maschinenprozesse hinsichtlich Geschwindigkeit, Temperatur und Folienspannung. Tatsächlich können diese Funktionen die Zeit, die für die Entwicklung und Erstellung eines Maschinensequenzprogramms benötigt wird, erheblich verkürzen.

Hier ein kurzer Überblick, wie die StarterSET-Softwaremodule durch einfache Parametrierung verschiedene FFS-Maschinenfunktionen ermöglichen: • Abrollen der Folie: Die Software steuert präzise, ​​wie das Verpackungsmaterial von den Rollen abgewickelt und dem Verpackungsprozess zugeführt wird. Anwender steuern die Materialspannung direkt über das Drehmoment oder die Tänzerposition. • Dosierung: Die Software synchronisiert die volumetrische Befüllung in Echtzeit – beispielsweise über eine Schnecke. Anwender parametrieren einfach die Füllvariante und die taktsynchrone Aktoransteuerung. • Verschieben der Siegelbalken: Das StarterSET synchronisiert Siegelbalken und Zange und bewegt zusätzlich den Siegelbalken relativ zur Druckmarke. Sobald die Siegelzeit abgelaufen ist und sich die Zange geöffnet hat, kehrt die Stange zum Ausgangspunkt zurück Druckmarken: Über die StarterSET-Software erkennt der Folienantrieb automatisch Druckmarken und überwacht die synchronisierte Bewegung der Schweißschiene. Diese Funktion stellt sicher, dass die Bilder richtig auf den Beuteln positioniert sind, und demonstriert das präzise Zusammenspiel der Servoantriebe.

Zusätzlich zu diesen vertikalen FFS-Maschinenfunktionen können Softwaremodule dank der Verwendung von Open-Source-Code durch StarterSET einfach für individuelle Anwendungen konfiguriert werden. Diese Kombination aus Modularität und Flexibilität spart Benutzern eine erhebliche Zeitersparnis. Und Entwickler müssen keine Zeit mit der Programmierung grundlegender Funktionen verschwenden.

Darüber hinaus unterstützt StarterSET zuverlässige Motion-Control-Funktionen für wiederkehrende Bewegungen und Bewegungsprofile, wie zum Beispiel die Synchronisierung der Fliegenden Säge und Siegelstation mit der kontinuierlichen Folienzufuhr. Bisher konnten diese Funktionen im Antrieb, Motion Controller, SPS oder übergeordneten Steuerung implementiert werden. Aufgrund der unterschiedlichen Softwarelizenzen mussten Anwender im Vorfeld wissen, wo die Intelligenz in ihrer Maschine letztlich steckt.

Glücklicherweise entfernt sich StarterSET – das ein umfassendes, auf die Maschine zugeschnittenes Softwarepaket bietet – von dieser klassischen, aber umständlichen Maschinenautomatisierungspyramide.

AUTOMATISIERUNG VOM ANFANG BIS ZUM ENDE DER LINIE Über vertikale FFS-Maschinen hinaus sind weitere maschinenspezifische StarterSETs verfügbar, einige für den Anfang der Verpackungslinie und andere für verschiedene End-of-Line-Prozesse. Hier ist eine Übersicht dieser anderen Optionen:

Kartonpacker – Seiten- und Toplader. Diese Maschinen müssen unterschiedlichste Produktformate schnell und mit möglichst geringem Aufwand verarbeiten und erfordern eine Automatisierungsplattform mit flexibler Programmausführung. Durch einfache Parametrierung im StarterSET können Anwender Zieh-, Klebe-, Form-, Füll- und Siegelaufgaben umsetzen. Darüber hinaus sind Funktionen wie die elektronische Nockensteuerung zur Synchronisierung der Achsbewegungen sowie eine positionsabhängige Ventilsteuerung im Kit enthalten. Sogar eine Roboterkinematik innerhalb des Sammelpackers kann im StarterSET integriert werden.

Palettierer bilden Palettenlagen und bauen komplette Paletten auf. Sie lassen sich in vier Typen einteilen: Knickarmroboter, Palettierer im SCARA-Stil, traditionelle Lagenpalettierer und Portalpalettierer. Maschinenfunktionen und -bewegungen hängen von der Packungsgröße, dem Gewicht und dem Arbeitsraum ab. MOVIKIT-Softwarepakete im StarterSET bieten eine vielseitige Lösung für diese Anwendungen. Softwaremodule sorgen beispielsweise für eine präzise Steuerung der Roboterachsen, eine schonende Handhabung der Behälter und optimieren sogar die Stapelqualität.

Mit Abfüllmaschinen werden Produkte wie Joghurt, Pudding und Getränke in Tassen, Dosen, Eimer und Glasbehälter abgefüllt. Die der Maschine zugeführten Behälter werden häufig getrennt, sterilisiert, gefüllt, verschlossen, versiegelt, geprüft und transportiert. Um einen hohen Durchsatz zu gewährleisten, muss jeder Arbeitsschritt genau synchronisiert werden. Mit dem StarterSET lassen sich diese Maschinenfunktionen einfach umsetzen – auch bei hohen Hygieneanforderungen.

Je nach Maschinenaufbau, Design und Reinigungsanforderungen gibt es StarterSET-Kits für diese Anwendungen in unterschiedlichen Konfigurationen. Wenn die Servo-Getriebemotoren beispielsweise mit Lebensmitteln in Kontakt kommen müssen, bietet das Kit Edelstahl-Hardware wie Servomotoren und Planetengetriebe. Diese Komponenten können hohen Reinigungsdrücken, heißem Dampf und korrosiven Reinigungsmitteln für Clean-in-Place- (CIP) und Sterilisation-in-Place-Prozesse (SIP) standhalten.

Speziell für solche Maschinen entwickelt wurde das Softwaremodul MOVIKIT AntiSlosh, das das Fahrprofil anpasst, um das Schwappverhalten von Flüssigkeiten zu reduzieren. Diese Fähigkeit minimiert die Zeit, die eine Flüssigkeit benötigt, um sich nach dem Bewegen abzusetzen, ohne den Maschinendurchsatz in einer Weise zu verringern, die sich negativ auf das Produktionsvolumen auswirkt. Ohne sie kann der Transport von Flüssigkeiten in offenen Bechern, Gläsern und anderen Behältern den Behälter verschmutzen oder zu Dichtungsproblemen führen, was zu zusätzlichem Ausschuss und einer Verringerung der Produktion führt. Durch die Minimierung von Schwingungen beim Flüssigkeitstransport verbessert das AntiSlosh-Modul die Sauberkeit und Hygiene von Verpackungsprozessen.

Horizontale FFS-Maschinen verpacken einzelne Produkte in einem kontinuierlichen Fluss flexiblen Materials und erfordern schnelle, flexible Formatwechsel. StarterSET ermöglicht Herstellern eine präzise Kontrolle über verschiedene Produkte und Beutelgrößen innerhalb einer Maschine. Außerdem sorgt es für eine konstante Temperaturkontrolle und verbessert so die Qualität der Dichtungen.

AUTOMATISIERUNG AUS EINER HAND Mit StarterSET und MOVI-C erhalten OEMs eine umfassende Automatisierungs- und Antriebsplattform aus einer Hand, bei der alle Hardware- und Softwarekomponenten für den jeweiligen Maschinentyp vorab ausgewählt sind. Jedes Kit kann sofort eingesetzt werden – oder flexibel an zusätzliche Anforderungen angepasst und erweitert werden. Beispielsweise kann aus einer einachsigen Funktion später eine koordinierte mehrachsige Bewegung werden. Wenn diese Erweiterungsmöglichkeiten nicht bereits im Softwarepaket enthalten wären, müssten Benutzer die Lizenz verlängern, was die Kosten und die Entwicklungszeit in die Höhe treiben würde. Das Ergebnis: unendliche Automatisierungsmöglichkeiten für OEMs.

SEW-EURODRIVEwww.SEW-EURODRIVE.de/StarterSet