Positionsanzeige mit IO-Link überwacht Formatverstellung
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Schlauchbeutel und Kartoniermaschinen müssen wegen der wechselnden Verpackungsgrößen sehr flexibel sein. Die Anpassung der Anlage wird über eine sogenannte Formatverstellung vorgenommen. Rovema setzt als Spezialist von Verpackungsanlagen u. a. in der Lebensmittelherstellung auf eine überwachte Formatverstellung. Diese wird mit Hilfe der elektronischen Positionsanzeige AP10 von Siko, Spezialist für industrielle Messtechnik und Antriebstechnik, umgesetzt. Die Digitalanzeige verfügt über eine IO-Link Schnittstelle.
Inhalt:
- Positionsanzeige für bis zu 40 Verstellpunkte
- Positionswerte in der Steuerung hinterlegt
- Vorstellung der Positionsanzeige AP10
Ein sensibles Produkt, das schonend und sicher in entsprechende Folienbeutel und Umverpackungen abgefüllt werden muss, ist pulverförmige Babynahrung. Die hier eingesetzte Verpackungslogistik muss bis ins kleinste Detail durchdacht sein. Rovema bietet für solche Verpackungsprozesse umfassende Turn-Key-Systeme an. Sie reichen von der Primärverpackung in Schlauchbeuteln über die präsentationsgerechte Sekundärverpackung für den Verkauf bis hin zur Tertiärverpackung für den Transport in der Lebensmitteltechnik.
Positionsanzeige für bis zu 40 Verstellpunkte
Bei den verschiedenen Produktvarianten an Schlauchbeuteln und Kartons kommt es auf eine reibungslose Formatverstellung für die verschiedenen Größen an. Rovema setzt hierbei die elektronische Positionsanzeige AP10 mit IO-Link Schnittstelle von Siko zur überwachten und sicheren Formatverstellung ein.
In einer Turn-Key-Anlage, wie sie Rovema für die Verpackung von Infant Formula Kindernährmitteln konzipiert hat, können bis zu 40 Verstellpunkte anfallen, um alle Funktionen auf eine Variante anzupassen. Die Verstellung mit mechanischen Positionsanzeigen ist zu anfällig für Fehler oder Ungenauigkeiten. Bevor der Verpackungsspezialist zur elektronischen Positionsanzeige von Siko griff, hatte er bereits ähnliche Positionsanzeigen vom Markt im Einsatz. Diese benötigten aber zusätzlich einen Controller. Die Lösung war umständlich und teuer.
Mit der IO-Link Positionsanzeige von Siko entfällt der Controller. Zudem lässt sich die digitale Positionsanzeige als IO-Link Devices viel einfacher in die Maschinensteuerung integrieren. „IO-Link ist ein Kommunikationsstandard, der sich im Automatisierungsbereich immer stärker durchsetzt und bei uns bereits als Schnittstelle für Sensorik, aber auch Aktorik verstärkt eingesetzt wird“, sagt Ingo Hamel, Head of Innovation R&D bei Rovema. „Daher war es naheliegend, dies auch für die Formatverstellung anzudenken und bei Siko anzufragen.
Uns verbindet bereits eine langjährige konstruktive Zusammenarbeit im Bereich der mechanischen Positionsanzeige.“ Moritz Müller, Produktmanager Positionline bei Siko, nahm die Anregung gerne auf: „Wir arbeiteten ebenfalls bereits mit IO-Link und entwickelten so die Positionsanzeige AP10 mit IO-Link-Schnittstelle. Diese Digitalanzeige lässt sich einfach und sicher in die Maschinensteuerungn integrieren.“
Der Weg vom Pulver zum Umkarton
Bei der Infant Formula Anlage wird Pulver in Packungsgrößen von 200 bis 800 g verpackt. Zunächst wird das Pulver parallel auf zwei Schlauchbeutel Maschinen in entsprechende Beutel gefüllt. Dann erfolgt auf zwei Bahnen die Zuführung zu einer horizontalen Kartoniermaschine. Hier werden ein oder zwei Beutel in einer Faltschachtel platziert und mit einem Dosierlöffel versehen, bevor die Schachtel verschlossen wird. Danach gelangen die ladenfertigen Schachteln in die Maschine zur Endverpackung, wo sie in einen Transportkarton verpackt werden. Die letzte Station ist die kundenseitige Palettieranlage.
Positionswerte in der Steuerung hinterlegt
Entsprechend der Verpackungsgrößen müssen alle 40 Verstellpunkte entlang der Anlage auf die neuen Maße angepasst werden. Die meisten Verstellpunkte liegen bei Kartonierer und Endverpackung, weniger bei der Schlauchbeutelmaschine. Für ein neues Format wird das zugehörige Rezept in der Steuerung angewählt. Die elektronische Positionsanzeige bekommt die neuen Sollwerte über die IO-Link Schnittstelle übermittelt. Sie werden auf dem hinterleuchteten Display der Digitalanzeige angezeigt. Die LEDs der Positionsanzeige schalten auf Rot, sobald die aktuelle Position nicht mehr stimmt.
Der Bediener stellt daraufhin mechanisch alle entsprechenden Punkte auf die neuen Werte ein. Die digitale Positionsanzeige signalisiert über LED und LCD mit entsprechenden Pfeilen die Richtung zum Sollwert. Dadurch sieht der Bediener, wohin er verstellen muss. Stimmen Position und Sollwerte überein, wechselt die LED-Anzeige auf Grün mit dem Signal: Position erreicht. Auf diese Weise wird mit allen rot leuchtenden Positionsanzeigen verfahren, um schließlich das neue Produkt starten zu können.
Die Bedeutung von Präzisionssensoren für Motorfeedback-Systeme
Alle Werte liegen elektronisch vor und werden direkt an die Positionsanzeige übermittelt. Die Verstellung erfolgt schnell und sicher, weil die Rückmeldung der LEDs eindeutig ist. Die Anlage lässt sich nur dann wieder starten, wenn alle entsprechenden Positionsanzeigen grün sind.
Feinjustierung bezieht Mitarbeiter ein
Der digitale Positionsanzeige wird für die Sollwerte ein gewisser Toleranzbereich um einen nominalen Wert herum vorgegeben. Innerhalb dieses Wertes kann der Bediener eine Feinjustage vornehmen und die Positionsanzeige leuchtet grün. Verlässt er den Bereich, schaltet die Anzeige auf Rot um. Dieser Spielraum kann bei Schwankungen der Packmittel im Kartonagebereich von Vorteil sein.
Wenn zum Beispiel Temperaturen bei Heißleim schwanken oder eine Kartonage etwas stärker gerillt ist, kann ein Anpassen der Führungen oder des Anpressdrucks von einem Faltwerkzeug sinnvoll sein. Erfahrene Bediener würden diese Feinjustage Möglichkeit begrüßen. „Der Toleranzbereich erlaubt den Bedienern eine selbstständige Beurteilung der Situation und Handlungsspielraum. So werden die Prozesse effizienter und der Mitarbeiter fühlt sich einbezogen“, beschreibt Herr Hamel den Vorteil des Features.
Vorteile der IO-Link Schnittstelle
IO-Link ist ein Kommunikationsstandard, der international auf dem Vormarsch ist. Als standardisiertes internationales Kommunikationsprotokoll ist IO-Link herstellerunabhängig. Entsprechend können dazu Devices und Master als Kommunikationsteilnehmer entwickelt werden. Die Integration ist über einfache Punkt-zu-Punkt-Verbindungen auf der untersten Netzwerkebene möglich. Der Verdrahtungsaufwand ist im Vergleich zu Feldbusschnittstellen sehr gering.
Die Positionsanzeige AP10 gilt als IO-Link Devices, die jeweils an einem Port an einen IO-Link-Master angesteckt wird, der in der Regel 8 Ports umfasst. Vom Master aus verläuft die Kommunikation mit der Steuerung über ein weiteres Hochleistungsprotokoll, in diesem Fall Sercos III. Auch Ethernet/IP ist bei Rovema häufig im Einsatz.
Warum Rovema nicht durchgängig für die Kommunikation z. B. Ethernet/IP verwendet, erläutert Moritz Müller: „IO-Link ist die wesentlich kostengünstigere Schnittstelle. Sie stellt zudem deutlich geringere Anforderungen an die Verdrahtung. Damit kann sie einfach angeschlossen werden.“ Ingo Hamel bestätigt die einfache Integration: „Wir waren sehr angetan, dass gleich die ersten Inbetriebnahmen auf Anhieb funktionierten – ohne großen Verkabelungsaufwand und mit einer einfachen Parametrierung und Integration in die Steuerung.“
Parametriersoftware für IO-Link Sensoren für Plattform Moneo
Laut Moritz Müller sei auch die einfache Diagnosefunktion vorteilhaft. Über IO-Link wird schnell ersichtlich, welches Gerät womöglich einen Fehler hat oder optimiert werden müsste. Dazu können die Positionsanzeige im laufenden Betrieb ausgetauscht werden, ohne umständlich einen ganzen Netzwerkring aufzutrennen. Dank der sternförmigen Steckverbindung zum IO-Link-Master lässt sich das betroffene Gerät einfach abstecken und durch ein neues ersetzen. Die Parametrierung könne vom IO-Link-Master direkt in das neue Gerät geladen und übernommen werden.
Vorstellung der Positionsanzeige AP10
Die digitale Positionsanzeige eignet sich natürlich nicht nur für Verpackungsmaschine. Sie macht die Formatverstellung auch in Produktionsmaschinen oder Werkzeugmaschinen wie Drehmaschinen, Bohrmaschinen, Fräsmaschinen kinderleicht und prozesssicher.
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Michaela Wassenberg ist freie Journalistin und geschäftsführende Inhaberin der Wassenberg Public Relations für Industrie und Technologie GmbH in Nürnberg.