Den Hunger der Druckmaschine stillen

Mit vier Pappbögen pro Sekunde und mehr versorgt der RMF-Feeder Druck- oder Stanzmaschinen in der Verpackungsindustrie. Zusammen mit Lenze hat Maschinenhersteller Roda Converting einen Feeder entwickelt, der in der Endstufe bis zu 20.000 Bögen pro Stunde schaffen soll - und das mit einem Viertel des bislang dafür üblichen Energiebedarfs.

Der Maschinentyp von Roda Converting heißt RMF. Feeder wie der RMF beschicken Druck- oder Stanzmaschinen mit Wellpappe. Und diese Maschinen sollen in jeder neuen Generation schneller laufen, so dass die Antriebstechnik bei neuen Entwicklungen regelmäßig nachziehen muss. Weil der Preisdruck auch vor führenden Anbietern für die Wellpappenindustrie nicht halt macht, ist das Unternehmen immer auf der Suche nach Einsparpotenzialen – beispielsweise durch preisoptimierte Antriebslösungen. Um solche Lösungen durchgängig zu gestalten, übernimmt BHS Corrugated als Muttergesellschaft von Roda Converting solche Entwicklungsaufgaben. Basis der Antriebstechnik sind Frequenzumrichter mit integrierter Positioniersteuerung. Statt auf Servotechnik setzt das Unternehmen heute auf die Inverter Drives 8400 Highline des Antriebs- und Automatisierungsspezialisten Lenze.

Modularität ist wichtig

Die Abkürzung RMF steht für Roda Modular Feeder. „Das ‚M’ in der Mitte ist wichtig. Der Buchstabe steht für Modularität – der Clou bei der neuen Anlage“, unterstreicht Dipl.-Ing. Achim Helgert, bei BHS verantwortlich für die Antriebstechnik. Er steht in der Roda-Fertigungshalle im tschechischen Tachov, knapp eine Autostunde von der Firmenzentrale im oberpfälzischen Weiherhammer entfernt. Der RMF ist mit einer Vielzahl von Optionen kundenindividuell kombinierbar und lässt sich auch in bereits bestehende Produktionen einfach integrieren. „In der Verpackungsindustrie sprechen wir von einer Anlagenlebensdauer von bis zu 25 Jahren. Niemand tauscht eine komplette Produktionsstraße aus, nur weil der Feeder nicht mehr dem Tempo folgen kann“, erklärt Stephan Gradl, verantwortlich für die Elektrik des RMF. In der Tat: Der kurz vor der Auslieferung stehende RMF, vor dem Helgert steht, wird eine Anlage ersetzen, die Roda Converting 1982 mit der Typennummer 2 ausgeliefert hat. Die neue Lösung wird nun für Tempo sorgen: 14.000 Bögen in der Stunde schafft sie serienmäßig, eine Steigerung auf 20.000 ist möglich. „Das ist die momentane Obergrenze im High-End-Druckbereich“, erklärt Helgert.

Im Fertigungsprozess sind Feeder der Weiterverarbeitung vorgelagert und sorgen für den kontinuierlichen Materialnachschub für Druck- und Stanzmaschinen. Der typischerweise rund 1,5 Meter hohe Stapel mit Wellpappebögen wird auf dem Beladelift der Anlage abgesetzt und zentriert. Ein Abschieber mit Greifer streift dann einen etwa zehn Zentimeter hohen Stapel auf einen Entladelift, von dem aus ein so genanntes Schuppband die Bögen vereinzelt und zu den nachgelagerten Prozessen transportiert. Sämtliche Bewegungen der beiden Lifte und der Greifereinheit sind positions- oder momentengesteuert – in der Vergangenheit eine Aufgabe für Servotechnik.

Von der Verwaltung befreit

In enger Zusammenarbeit mit Lenze hat Roda stattdessen eine Antriebslösung entwickelt, die auf die Frequenzumrichtertechnik setzt. Die Inverter Drives 8400 seien deshalb eine gute Alternative, so Achim Helgert, weil sie in der skalierbaren Gerätetopologie die vergleichsweise einfache FU-Technik mit einer leistungsstarken Tabellenpositionierung vereinten. Der Vorteil: Die Maschinensteuerung muss nur noch die Positioniervorgänge koordinieren, weil sie von der aufwändigen Verwaltung der Positionstabellen und Umrechnung der Absolutwerte auf Encoderpositionen befreit wird.

Lenze bietet für den Inverter Drives 8400 HighLine fertige Technologieapplikationen an. Sie decken mit ihrer Grundfunktionalität bereits die häufigsten Aufgabenstellungen ab. Die Parametrierung lässt sich mit der Engineering-Software L-force Engineer komfortabel vornehmen.

Ferner verfügt die Reihe über eine frei editierbare Verschaltung zur Implementierung von Logikprogrammen, Arithmetik und mathematischen Operationen durch graphische Programmierung. Beliebige Signalverknüpfungen – initiiert durch Steuerworte oder Steuerklemmen – lassen sich komfortabel realisieren. Spezifische, hoch komplexe Antriebsanforderungen werden so durch einfache, übersichtliche und klar dokumentierte Funktionsblöcke abgebildet. Für zeiteinsparende Geräteintegration entlastet Lenze den Entwickler durch einen Profibus-DP S7-Anschaltbaustein für Positionieraufgaben.

Beim Tausch ist ein Achsmodul sofort betriebsbereit

Von den Technikern werden die Inverter Drives 8400 auch deshalb gerne eingesetzt, weil sie steckbare Memory Module haben, auf dem bis zu 15 separate Fahrprofile gespeichert werden können. Die Positionierung selbst erfolgt absolut oder relativ in Form linearer oder ruckfreier Fahrprofile. Hinzu kommt die 100kHz-Rückführung, die in Kombination mit hoch auflösenden Encodern die Grundlage für Produktivitäts- und Qualitätssteigerungen als Folge schnellerer Taktzyklen mit höherer Dynamik und Genauigkeit schafft. Alle Parameter des Umrichters können vor der Inbetriebnahme definiert werden. Vor Ort wird dann nur noch das Modul in den Umrichter gesteckt – und die Antriebsachse ist sofort betriebsbereit. Und Dipl.-Ing Achim Helgert streicht noch einen weiteren Vorteil im Service heraus: Statt bei einem Gerätetausch erst die aufwändige Neuprogrammierung zu starten, wird einfach das Memory Modul eingesteckt – fertig. Diese Arbeit kann auch das Wartungspersonal in einem Fertigungsbetrieb weit weg von Roda selbst übernehmen – ohne Gefahr zu laufen, dabei wichtige Einstellungen oder das passende Kabel für das Laptop zu vergessen. „Die Mitarbeiter vor Ort tauschen einfach nur ein Kärtchen“, fasst Helgert zusammen.

Hoher Integrationsgrad

„Wir wollten mit der neuen Maschinengeneration bei der Antriebstechnik auf das neueste Pferd setzen und viel Technik mit möglichst wenig Komponenten in der Anlage haben“, blickt Helgert auf die Entscheidung zu Gunsten der Lenze-Umrichter zurück. Er schätzt den hohen Integrationsgrad der Inverter Drives 8400. Das senkt über die reduzierte Teileanzahl die Logistikkosten sowie die Service- und Lagerkosten über den Lebenszyklus der Maschine. Die Geräte erreichten fast die Eigenschaften von Servos – besonders bei der Präzision. „Die nicht so hohe Dynamik ist unbedeutend, weil wir sie beim Feeder schlicht nicht brauchen.“

Ein weiterer Kostenvorteil resultiert aus der hohen Kommunikationsfähigkeit der neuen Reihe. Wird zwischen dem Touchpanel mit Soft-SPS und dem Frequenzumrichter für den Beladelift per Profibus kommuniziert, spart Roda die dazu notwendigen Module für den zweiten und dritten Umrichter ein. „Den Antrieb für den Beladelift nutzen wir als Gateway, um die Daten dann per CAN-Systembus weiterzuleiten – und der ist bei Lenze serienmäßig“, erläutert Stephan Gradl. Folglich sparen die Wellpappe-Profis zwei Module ein.

75 Prozent Energieersparnis

Verpackungen sind Massenartikel, die mit hohen Stückzahlen zu geringen Kosten hergestellt werden. „Die Verfügbarkeit muss im Wellpappebereich hoch sein. Wir sprechen hier von zirka 98 Prozent“, erläutert Gradl und verweist darauf, dass auch Formatumstellungen bei Produktwechseln automatisch im Verbund erfolgen. Angesichts der langen Betriebszeiten wird außerdem die Energieeffizienz zu einem Wirtschaftlichkeitsfaktor.

Die neue RMF benötige nur noch ein Viertel des Energiebedarfs der Vorgängergeneration. Die Einsparung von rund 75 Prozent führt Helgert im Wesentlichen auf den Wegfall der Hydraulik zurück. „Die Motoren mit ihrer Gesamtleistung von etwas mehr als 4 kW wandeln nur dann Strom in Bewegung um, wenn sie gebraucht werden. Ein Hydraulikaggregat wird dagegen ständig auf Druck gehalten. Immerhin eine Leistung von 7,5 kW bei der Vorgängermaschine.“ Zwei weitere Vorteile der elektrischen Antriebstechnik: Schnell verlegte Kabel statt aufwändiger Druckleitungen und kein Öl mehr im Prozess. Viele Verpackungsmaschinen stehen schließlich in der Lebensmittelindustrie. „Das ist eine saubere Sache“, sind sich Helgert und Gradl einig.

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