Tray-Verpackung: Mehr Durchsatz durch intelligentes Antriebssystem

Die Econo-Pak GmbH ist ein Hersteller im Bereich Verpackungsmaschinen. Aufgrund der langjährigen Erfahrung und beständigen Weiterentwicklung der Produktpalette stellt Econo-PAK seinen Kunden Verpackungsmaschinen für Tray-Verpackung sowie Anlagen samt Konzep­tionierung, Projektplanung und Installation vor Ort bereit.

Die Lösung kommt von Rockwell Automation

Lotte Wedel, Süßwarenhersteller und die älteste Schokoladenmarke Polens, beauftragte Econo-Pak mit der Entwicklung einer Verpackungsmaschine, die eine optimierte Handhabung von unterschiedlichen Verpackungsformaten und Produktmengen ermöglichen sollte. Lotte Wedel hatte bei seiner bisherigen Maschine Probleme mit gestaffelten Übergaben, unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Kettenverschleiß. Econo-Pak konnte diese mithilfe des iTRAK-Antriebssystems von Rockwell Automation beheben.

Flexibilität und höherer Durchsatz bei der Tray-Verpackung

Das Problem von Lotte Wedel bestand in seiner herkömmlichen Kartoniertechnologie mit mehreren Servo-Antrieben. Verdoppelt oder verdreifacht sich die Produktmenge vor dem Kartonieren (hier beispielsweise bei Schokoladenpralinen in Blisterverpackungen) konnte die Maschine die zusätzlichen Produktabgaben nur mit Unterbrechungen aufnehmen. Da die vorhandene Maschine auf eine Tray Verpackung in Einzeltrays ausgelegt ist und über einen gemeinsam genutzten Kettenantrieb verfügt, wurde ihre Durchlaufgeschwindigkeit vom langsamsten Schritt in dem Vorgang vorgegeben.

Um beim Verpacken von Einzel-, Doppel- oder Dreifachpacks einen kontinuierlichen Lauf der Tray-Verpackung zu gewährleisten, muss das System jedoch kontinuierliche Bewegungen in Hochgeschwindigkeit sowie bis zu 90 Zwischenschritte pro Minute ausführen können. Abgesehen von der größeren Flexibilität bei Menge sowie Verpackungsgröße und -form suchte Lotte Wedel auch nach einer Möglichkeit, den Durchsatz zu erhöhen. Für Econo-Pak galt es also, die Anlagengeschwindigkeit um 50 Prozent von 120 auf 180 Produkte pro Minute zu erhöhen, wobei die Sollgeschwindigkeit bei 170 lag. Ein weiteres wichtiges Thema waren die gestiegenen Qualitätsanforderungen.

Tray-Verpackung mit neuem Maschinenkonzept

Econo-Pak konnte alle Herausforderungen mit einem neuen Maschinenkonzept lösen, das auf dem iTRAK-Antriebssystem von Rockwell Automation basiert. Das System optimiert die Konzeption und Kons­truktion von schienenbasierten Lösungen für Verpackung und Materialtransport. Durch die Kombination von linearen und Drehbewegungen verhilft die flexible und integrierte Lösung Maschinenbauern zu Effizienz und Durchsatzleistung in Verpackungs- und Transportsystemen.

Rainer Bersch, Area Manager, Design & Order Processing, bei Econo-Pak, sagt: „Da bei Lotte Wedel darüber hinaus bereits Allen-Bradley-Produkte zum Einsatz kamen, stand Rockwell Automation für die neue Lösung ganz oben auf unserer Liste möglicher Automatisierungszulieferer. Wir suchten nach einem System, das die Produkte unabhängig voneinander aufnehmen und an die Kartons übergeben konnte. Besonders wichtig war es, dass die längeren Verweilzeiten zur Aufnahme von mehr als einem Produkt nicht die Gesamtgeschwindigkeit der restlichen Anlage beeinträchtigen durfte. Aus diesem Grund fiel die Wahl auf iTRAK.“

„Wir führten erste Gespräche mit Technikern von Rockwell Automation und sahen uns im OEM Competency Centre von Rockwell Automation im italienischen Bologna ein iTRAK-Mustersystem an“, führt Bersch weiter aus. „Das war der Auftakt zu einem gemeinsamen Entwicklungsprojekt zwischen unseren beiden Unternehmen, in dem wir gemeinsam eine auf iTRAK basierte Lösung erarbeiteten, die die Anforderungen von Lotte Wedel erfüllt. iTRAK ist außerdem eng in das Integrated-Architecture-Konzept von Rockwell Automation eingebunden, so dass wir eine vollständig integrierte Automatisierungsinfrastruktur entwickeln konnten.“

Im Betrieb positioniert die iTRAK-Lösung mit Movern und Linearantriebsabschnitten ein unabhängiges Shuttle (an Mover-Paar befestigt) unter der Produktzuführung, wo dann die ein bis drei Blisterpackungen/Trays aufgenommen werden. Dann wird es schnell an die Packstation befördert, wo die Produkte seitlich in die offenen Kartons geladen werden. Durch unabhängig voneinander gesteuertes Shuttles wirken sich die längeren Verweilzeiten bei der Produktübergabe (etwa, wenn mehr als ein Tray übergeben wird) nicht auf die Gesamtgeschwindigkeit aus., wie bei einem System mit gemeinsam genutzter Kette oder Förderband. Die leeren Shuttles werden dann um die Linie herum in einen „Wartebereich“ geführt, bevor sie wieder zur Beladung mit der nächsten Charge in Position gebracht werden.

Die Primärsteuerung der Tray-Verpackung läuft über eine programmierbare Automatisierungssteuerung vom Typ Allen-Bradley CompactLogix. Zwei zusätzliche Bewegungsachsen werden über Allen-Bradley Kinetix 5500-Servoantriebe bedient. Andere Maschinenbewegungen lassen sich über Allen-Bradley PowerFlex-Frequenzumrichter steuern. Die Lösung wurde in einer einzigen Entwicklungsumgebung – Studio 5000 – programmiert. „Die Zuführung und der Kartonschieber laufen jetzt getrennt“, erläutert Bersch. „Das war in der bisherigen Maschine mit gemeinsam genutzter Kette nicht möglich. Lotte Wedel kann nun in derselben Maschine eine größere Vielfalt an Produktmengen verarbeiten, ohne die Gesamtanlage aufgrund längerer Zuführungszeiten zu verlangsamen.“

Ergebnisse

GOTCs (Global OEM Technical Consultants) und Techniker von Rockwell Automation unterstützten das Projekt. Der Maschinentest fand in den USA statt. Nach der Auslieferung inklusive Leitsystem erfolgte die Montage vor Ort. Vor der Inbetriebnahme wurde zudem ein Testlauf durchgeführt. „Für die Abnahme war lediglich ein achtstündiger Versuchslauf erforderlich, der 100 Prozent erfolgreich war.“

„Lotte Wedel verfügt nun über eine Maschine, die nahezu unbegrenzte Flexibilität hinsichtlich der zu verpackenden Menge bietet und sich problemlos an andere Produktformate und -formen anpassen lässt“, fasst Bersch zusammen.

Von Natalie Schellenberg.

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