Pappbecher als antriebstechnische Herausforderung

Ein Pappbecher. Ein simpler Alltagsgegenstand, der im Mülleimer landet, sobald der Kaffee ausge- trunken ist. Was keiner vermutet: Die Herstellung dieser Becher ist durchaus aufwendig, zahlreiche Maschinen sind an dem Prozess beteiligt und hohe Präzision und Dynamik sind gefordert. Die neue Stanzmaschine „Drusula 1200S“ des Verpackungsmaschinenherstellers Weyhmüller erfüllt diese Anforderungen mit einem modernen Antriebs-und Steuerungs-Gesamtsystem hervorragend.


Bild 1 Unscheinbares Produkt – aber anspruchsvolle Herstellung

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Unscheinbares Produkt – aber anspruchsvolle Herstellung

Das Neu-Ulmer Verpackungsunternehmen Weyhmüller, mit einem weiteren Produktionsstandort in Wedel, geht mit seiner Drusula 1200S mit einer besonders dynamischen Stanzmaschine auf den Markt. Die Maschine stanzt Becherzuschnitte aus Papier. Mit einem optional integrierbaren Flexo-druckwerk kann auch das Teilbe- drucken des Papiers direkt in der Anlage erfolgen. Der Nürnberger Antriebs- und Steuerungsspezialist Baumüller trug mit der kompletten Automatisierung von der Steuerung bis hin zum Motor erheblich zur Dynamik und Effizienz der neuen Maschine bei.
Seit über 60 Jahren stellt Weyhmül- ler Maschinen zur Produktion von Bechern, Eistüten und anderen Ver- packungen her. Besonders im Bereich der Eistütenwickelmaschinen betrachtet sich das mittelständische Unternehmen als führender Hersteller weltweit. Bereits seit mehreren Jahrzehnten ist Baumüller Partner des norddeutschen Verpackungsmaschinenherstellers RSE Rissen, der seit 2010 zur Weyhmüller Verpackungstechnik gehört. So setzte das Unternehmen auch bei seiner neuesten Stanzmaschine auf ein Komplettsystem von Baumüller.

Dynamik und Komfort

Bei der Drusula 1200S handelt es sich um eine Stanzmaschine mit einer Bahnbreite bis zu 1250 mm, die bereits 2004 entwickelt wurde und nun in der Weiterentwicklung zukunftsfähig optimiert werden konnte.

Auf der Maschine können Becherzuschnitte unterschiedlicher Größen mit einer Materialstärke bis zu 400 µm gefertigt werden. Durch konstruktive Änderungen sowohl in der Mechanik als auch der Elektrik konnte die Leistung für kleine Zuschnitte von 350 auf 450 Hübe/ Minute deutlich angehoben werden; Vorteil dadurch ist eine höhere Produktivität. Die Maschine eignet sich damit für den Hochleistungseinsatz und zur Versorgung mehrerer schnell laufender Bechermaschinen gleichzeitig. Doch für die Entwickler ergaben sich daraus auch neue Herausforderungen. So waren, bedingt durch die höhere Geschwindigkeit, die Vibrationen in der Maschine deutlich stärker. Diesem Problem begegnete der Maschinenbauer mit einem ganz raffinierten Trick: gegenläufige Gewichte gleichen die Unwucht aus.

Bild 2  Die Stanze „Drusula 1200S“ verfügt über eine Bahnbreite bis 1250 mm.

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Die Stanze „Drusula 1200S“ verfügt über eine Bahnbreite bis 1250 mm.


Durch die Nutzung neuartiger Kabelführungen, die oberhalb der Maschine, und nicht wie sonst am Boden entlang verlaufen, konnte außerdem der Verdrahtungsaufwand deutlich reduziert werden und die Zugänglichkeit der Maschine von allen Seiten wurde verbessert. Besonders komfortabel ist an der Drusula 1200S außerdem der Werkzeug- und Rollenwechsel. Für den Austausch der schweren Stanzwerkzeuge hat Weyhmüller eigens einen Wagen entwickelt, der den Stanzwerkzeugwechsel noch weiter beschleunigt und vor allem das Handling der schweren Werkzeuge vereinfacht. Die in der Verpackungsindustrie üblichen schnellen Produktwechsel sind mit diesem optionalen Zubehör kein Problem mehr.

Flexibilität zählt

Die Stanze und das Druckwerk sind in der Drusula 1200S als eigenständige Module unabhängig voneinander gefertigt und mit zwei separaten Baumüller Steuerungen ausgestattet. „Jeder einzelne Kunde kommt mit anderen Anforderungen zu uns“, erklärt Geschäftsführer Heinrich Peitz, „das bedenken wir schon bei der Entwicklung und ermöglichen mit modularen Lösungen die nötige Flexibilität.“ Auch auf spätere Veränderungen in seinem Produktionsablauf kann er dabei schnell und einfach reagieren.

Safety first

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Die Stanze wird von fünf Baumüller-Motoren angetrieben. Einer davon ist mit einer Wasserkühlung ausgestattet, um die hohen Anforderungen an die Dynamik zu erfüllen.

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Highlight im Antriebssystem der Stanzmaschine ist die Kombination von Sicherheitssteuerung und Standard-Steuerungsfunktionalitäten in einem Gerät. Die „safePLC“ von Baumüller deckt alle Steuerungsaufgaben ab, so dass keine separate Sicherheitssteuerung notwendig ist.

Highlight im Antriebssystem der Stanzmaschine ist die Kombination von Sicherheitssteuerung und Standard-Steuerungsfunktionalitäten in einem Gerät. Die „safePLC“ von Baumüller deckt alle Steuerungsaufgaben ab, so dass keine separate Sicherheitssteuerung notwendig ist. Das spart Verdrahtungsaufwand und hat zudem den Vorteil, dass kein Datenaustausch zwischen der Anlagensteuerung und der Sicherheitssteuerung erfolgen muss. Die Sicherheitsfunktionen werden in der Antriebselektronik realisiert und direkt über den Feldbus ausgelöst, damit ist eine hohe Geschwindigkeit gewährleistet, was die hohe Taktrate und damit gute Produktivität der Maschine bedingt. Die Drusula 1200S verfügt über höhere Sicherheitsfunktionen, die abhängig vom Betriebszustand der Maschine aktiviert werden.
Bei der Antriebselektronik bringt Baumüller seine Umrichterreihe „b maXX 5000“ zum Einsatz. Die Entscheidung fiel wegen der Maschinensicherheit auf diese Baureihe. Die Geräte der b maXX 5000er-Familie bieten nämlich ein flexibles Safety-Konzept, in dem mit steckbaren Sicherheitsmodulen nach EN 62061 und EN 13849 je nach Anforderung verschiedene Safety-Pakete gewählt werden können. Zusätzlich handelt es sich hierbei um ein platzsparendes Anreihsystem, bei dem mehrere Achsen mit einer Einspeisung auskommen und im Servicefall einzelne Achsen ganz bequem und zügig ausgetauscht werden können.

Weniger ist mehr

Die komplette Anlage ist mit Baumüller-Servomotoren ausgerüstet. In der Stanze kommen hierbei fünf Antriebe, in der Druckmaschine drei Antriebe zum Einsatz. Bei der Konstruktion der Drusula 1200S konnten die Antriebsexperten einen kompletten Antrieb einsparen, was die Energieeffizienz der Maschine positiv beeinflusst. Der sogenannte Stopper-Antrieb im Vorschub wurde obsolet, nachdem die Entwickler beschlossen, den Vorschub über eine Kurvenscheibe anzufahren. Da bei der vorangegangenen Lösung, abhängig von der Beschaffenheit des Papiers, ein Schlupf entstehen konnte, der zu Papierabrieb führte, wurde mit der Neukonstruktion zudem eine deut- liche Schonung des Materials erreicht. So konnten durch das Know-how der Baumüller-Spezialisten die Effizienz und Funktion der Maschine optimiert und gesteigert werden.
Da diese Lösung ein extrem dynamisches Abbremsen und Beschleunigen des betreffenden Motors erfordert, kommt hier ein wassergekühlter DSD2-Motor zum Einsatz. Die Motoren der Baureihe DSD2 punkten mit hoher Dynamik und besten Start-Stopp-Qualitäten, womit sie sich bestens für diese anspruchsvolle Anwendung eignen.

Erfolgsfaktor Teamwork

Während des gesamten Projektes war Baumüller für Weyhmüller Partner in allen Fragen der Automatisierung und Antriebstechnik. So realisierte die Programmierung der Funktionen und der Maschinenvisualisierung zwar ein externer Partner des Maschinenbauers, die ständige Unterstützung durch Baumüller war dabei aber stets gegeben. „Wir als mittelständisches Unternehmen schätzen die Unterstützung solch langfristiger Partner sehr“, sagt Peitz, „so entstehen Innovationen, die unseren Kunden zugutekommen“. Auch nach Abschluss der Entwicklung konnte Baumüller den Maschinenbauer unterstützen und ist weiterhin Ansprechpartner für Inbetriebnahme, Service sowie Schulungen, die Weyhmüller gerne nutzt, um seine eigenen Mitarbeiter für den Umgang mit der neuen Maschine fit zu machen.

Fazit: Erfolgreiche Zusammen- arbeit zwischen Maschinenbauer und Automatsierungsspezialist

Weyhmüller konnte bei seiner neuen Stanzmaschine die Taktrate steigern und erreicht beim Betreiber damit eine deutlich höhere Produktivität. Durch die enge Zusammenarbeit von Maschinenbauer Weyhmüller und Automatisierungsspezialist Baumüller entstand eine deutlich effizientere Anlage. Durch die langfristige Zusammenarbeit auch über die Entwicklung hinaus steht Weyhmüller und seinen Kunden auch für kommende Inbetriebnahmen und Serviceeinsätze über den gesamten Lebenszyklus der Maschine das komplette Baumüller-Leistungsspektrum zur Verfügung.

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Kontakte:  

Baumüller Gruppe
Ostendstraße 80–90
90482 Nürnberg
Tel.: 09 11/54 32-0
E-Mail: mail@baumueller.de
www.baumueller.de

Weyhmüller Verpackungstechnik GmbH
Pfaffenweg 27
89231 Neu-Ulm
Tel.: 07 31/9 84 71-10
www.weyhmueller.com