VERPACKEN & KENNZEICHNEN
Mit digitaler Positionsanzeige und IO-Link
Formatverstellung unterstützt Tubenvarianten
In vielen Maschinen des Unternehmens müssen regelmäßig Formatverstellungen vorgenommen werden. Die gängigste Methode ist die Verstellung über mechanische Positionsanzeigen, die händisch auf einen in der Dokumentation hinterlegten Positionswert eingestellt werden. Dies birgt hohes Fehlerpotenzial, wenn Werte falsch abgelesen und entsprechend falsch eingestellt werden. Insbesondere bei häufigen Verstellungen für verschiedene Tubenvarianten an mehreren Positionen lohnt es sich, als Alternative digitale Positionsanzeigen für eine überwachte Formatverstellung zu integrieren. Bei der Entwicklung einer Tubenrohrschweißmaschine, des FlexSeamer, wurde die Umstellung auf digitale Positionsanzeigen erprobt.
Die Wahl fiel auf die digitale AP05-Positionsanzeige mit IO-Link-Schnittstelle von SIKO, die aus mehreren Gründen überzeugte: aufgrund ihrer Kompaktheit, ihrer universellen Einsatzbarkeit unabhängig davon, ob die Achse vertikal oder horizontal verläuft, sowie der intuitiven Ablesbarkeit mittels zweier LED-Leuchten. An circa zehn Positionen der Anlage kommen die Anzeigen zum Einsatz, zum Beispiel um Einstellungen wie die Dicke oder Länge der Kunststofflaminate oder ein variierendes Druckbild zu überprüfen. Eine weitere SIKO- Positionsanzeige, die AP10S, wird für die Positionsüberwachung bei linearen Bewegungen eingesetzt.
Vom Laminat zur Tube
Beim FlexSeamer wird ein Flachbandmaterial, ein Kunststofflaminat, von einer großen Rolle abgewickelt. Die verarbeiteten Kunststoffe sind meist Werkstoffmischungen – je nach Produktanforderung –, die gute Barriereeigenschaften aufweisen müssen, sodass möglichst wenig Sauerstoff an das innen befindliche Produkt gelangen kann und nur wenige Aromastoffe aus der Tube diffundieren können.
Die Kunststoffbahn wird längs gefaltet, zu einem Rohr geformt und mit einer Längsschweißnaht versehen, sodass aus dem Flachmaterial ein Endlosschlauch entsteht. Ein Rotationsmesser zerschneidet den Kunststoffschlauch in einzelne Rohrstücke. Dies ist der eigentliche Tubenkörper, in den später Pharmaprodukte, Zahnpasten oder Kosmetika eingefüllt werden. Auf einer der beiden Seiten wird in einer Folgemaschine, dem Header & Capper, eine sogenannte Schulter mit dem Gewinde sowie dem Verschluss aufgesetzt. Die andere Seite verbleibt offen, damit beim Abfüller in diese Öffnung die Inhalte eingebracht und eine finale Querschweißnaht angefügt werden kann.
Was die FlexSeamer Schweißmaschine auszeichnet, ist ihre hohe Geschwindigkeit mit 250 Tuben pro Minute, lange Heiz- und Kühlstrecken, die auf moderne Laminattypen ausgelegt sind, und dank der digitalen Erfassung der meisten Einstellungen eine intuitive, schnelle und prozesssichere Bedienbarkeit. Während mechanische Positionsanzeigen nur den Ist-Wert einer Position ausgeben, zeigen digitale Positionsindikatoren auch den Soll-Wert einer Einstellung an, das heißt die Maße für eine bestimmte Tubenvariante sind als Rezeptur in der Maschinensteuerung hinterlegt und werden via IO-Link auf die jeweiligen Anzeigen übertragen. Ein Bediener muss die Einstellung dann so vornehmen, dass Ist- und Soll-Wert übereinstimmen. Nur dann lässt sich der Produktionsvorgang fortsetzen. Zuverlässige Indikatoren sind hier die beiden LED-Leuchten, die nur bei Übereinstimmung der Werte grün leuchten. Solange an der Anlage ein rotes Lämpchen aufleuchtet, ist der Vorgang gestoppt und es muss an der jeweiligen Stelle nachjustiert werden.
„Formate können zügig auf einen Blick verstellt werden. Da für jede Variante die jeweiligen Maße als Rezeptur hinterlegt sind, kann jedes Produkt jederzeit mit den exakt gleichen Einstellungen reproduziert werden. Das bedeutet eine gleichbleibend hohe Qualität, da die Prozesse immer stabil und sicher laufen.“
Aitor Henao, Head of Marketing & Communications, PackSys Global
Beispieleinstellung Druckmarkensensor
Der Mehrwert der überwachten Formatverstellung lässt sich an einer Beispieleinstellung, dem Druckmarkensensor, verdeutlichen: Um das Rohrstück zu schneiden, muss der Schnitt in der richtigen Position relativ zum Druckbild erfolgen. Dazu sind auf dem Laminat Druckmarken aufgebracht, die mit Sensoren erfasst werden. Je nach Druckbild befindet sich die Marke an einem anderen Ort auf dem Tubenumfang. Entsprechend muss der Sensor, der diese Druckmarke erfasst, immer etwas anders auf dem Umfang positioniert sein. Dank des Positionsindikators AP10S kann die Position des Druckmarkensensors nun in Grad aufgenommen und in der Rezeptur hinterlegt werden. So muss sich der Bediener nicht in die Maschine hineinlehnen, um den Sensor günstig zur Druckmarke zu positionieren, sondern für jedes Druckbild sind die Soll-Werte für die Positionierung hinterlegt.
Integration der Positionsanzeigen
Für Emanuel Heusser war die universelle Einsatzbarkeit der AP05 sowohl an vertikalen als auch an horizontalen Achsen ein großer Pluspunkt: „Das Display ist im 45-Grad-Winkel angewinkelt und kann über die Software konfiguriert werden, wie es angeordnet sein soll. Dies vereinfacht uns auch die Lagerhaltung, wenn nicht unterschiedliche Produkte für vertikale und horizontale Achsen vorgehalten werden müssen. Die eigentliche Integration war problemlos, sowohl von der mechanischen Konstruktion her als auch von der elektronischen Einbindung.“
Positiv bewertet Heusser auch die Zusammenarbeit mit SIKO: „Das Entgegenkommen war immer groß. SIKO versucht Wünsche und Anregungen möglich zu machen, zum Beispiel wurde die AP05 extra anlässlich unseres FlexSeamer-Projekts mit IO-Link ausgelegt.“
Für die Zukunft sieht Aitor Henao klar eine weiter steigende Digitalisierungs- und Automatisierungstendenz von Anlagen, insbesondere auch, was die Formatverstellung anbelangt: „Diese kleinen Details, wie die LED-Anzeige, machen den Unterschied. Sie erhöhen die Qualität unserer Maschinen und Services und helfen den Kundenunternehmen, sich auf ihre Kernbereiche zu konzentrieren.“
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