Umverpackungen oder Lochsteigen aus Karton sind Träger für Artikel unterschiedlichster Art. Die Ausführung orientiert sich einerseits an der Form und Größe des Produktes, anderseits an den Anforderungen, die die jeweiligen Produktions- und Logistikprozesse stellen. Da Umverpackungen mitunter auch der Warenpräsentation dienen, kommen individuelle Handhabungs- und Gestaltungswünsche der Produktehersteller hinzu. Moderne Kartonaufrichter müssen eine extreme Flexibilität aufweisen: Schnell und einfach austauschbare Kassetten machen Formatwechsel innerhalb kürzester Zeit möglich.
Die Digitalisierung ist längst auch in der Verpackungsbranche angekommen: Leistungsfähige Steuerungssysteme sind an die Stelle relaisbasierter Hardware getreten und es werden moderne Sicherheitskonzepte umgesetzt, die bei bestmöglichem Schutz die Abläufe weder behindern noch das Bedienpersonal zu Manipulationen anregen. Digitalisierte Prozesse haben Abläufe effizienter, das Handling einfacher und Ausfälle seltener gemacht.
Sema Systemtechnik mit Sitz in Hüllhorst bei Bad Oeynhausen stellt seit mehr als 35 Jahren Maschinen und Anlagen für die Halbzeug- und Verpackungsindustrie her. Schwerpunkte sind Maschinen zum Verpacken, Transportieren, Palettieren, Aufrichten und Konfektionieren, insbesondere von primär verpackten Molkereiprodukten. Das mittelständische Unternehmen mit seinen rund 100 Mitarbeitern bietet ein umfassendes Leistungsportfolio von der Konstruktion über die Fertigung bis zur Inbetriebnahme und Linienintegration.
Flexible Produktanpassung
Ein Kartonaufrichter wie das Modell 1200 s von Sema Systemtechnik mit oben liegendem Servoantrieb und großflächiger Scheibenverkleidung stellt bis zu 60 Steigen pro Minute her. Die kompakte Maschine ist eine formatflexible Anlage mit kurzen Umrüstzeiten. „Im Kern ein Standardprodukt, das wir im Detail an die jeweiligen Kundenwünsche anpassen und als stand-alone oder voll integrierbare Maschine anbieten“, sagt Thomas Wehrhahn, bei Sema verantwortlich für die Hardwarekonstruktion.
Zur Demonstration legt Wehrhahn vorgestanzte Zuschnitte in das Zufuhrmagazin: Die Maschine startet, wenn der Stapel eine Stärke von mindestens 80 mm aufweist. Der vakuumbasierte Abzug zieht die Kartonzuschnitte ein und drückt diese auf die Mitnehmer eines Zahnriemens. Nachfolgend werden die Zuschnitte im Sekundentakt in mehreren Fertigungsschritten gefaltet, beleimt und verschlossen. Über ein Transportband gelangen die aufgerichteten Steigen entweder direkt zur Befüllstation oder zum Weitertransport.
Solange mehrere Kartonzuschnitte die Zufuhröffnung verdecken, kann der Bediener bei laufender Maschine nicht in den Gefahrenbereich greifen. Da manche Zuschnitte kleiner als die Öffnung des Kartonaufrichters sind, verschließt eine konturgenau gefertigte Plexiglasscheibe den nicht vom Zuschnitt abgedeckten Bereich. Diese wird werkzeuglos ausgetauscht und vom manipulationssicheren, codierten Sicherheitsschalter RFID-Sensor PSENcode von Pilz abgefragt.
Sicherheit nicht der Zufuhr überlassen
Im Zuge der Risikoanalyse war klar, dass für den Fall „kein Karton vor der Zufuhröffnung“ eine wirkungsvolle, weder den Bediener noch den Prozess einschränkende Sicherheitslösung gefunden werden muss. Sema entschied sich für eine integrierte, TÜV-Süd-zertifizierte Sicherheitslösung. „Wir vertrauen bereits seit mehr als zehn Jahren auf die robusten und zuverlässigen Produkte. Hinzu kommt, dass viele unserer Kunden in ihren Maschinen nichts anderes als Safety- und Security-Lösungen von Pilz sehen wollen“, betont Wehrhahn.
Vorteil dieser Lösung ist, dass die Sicherheitsfunktion mit den Geräten der PNOZmulti-2-Familie realisiert und somit auch in bestehende Anwendungen implementiert werden kann. Ebenso lassen sich mehrere Kartonagenzuführungen mit nur einem Basisgerät überwachen. Bei der Auslegung müssen lediglich die benötigten Hardware Ein-/Ausgänge berücksichtigt werden. Die Funktionsbausteine für die Auswertung sind im lizenzkostenfreien PNOZmulti Configurator V11.0 und in den Vorgängerversionen enthalten.
An der Materialzufuhr prüfen zwei Lichttaster permanent, ob Kartonzuschnitte vorhanden sind. Die Lichttaster müssen einen Montageabstand von 30 mm bis 100 mm zum Kartonagenstapel aufweisen und erlauben damit eine flexible Positionierung. Sie können seitlich oder wie im vorliegenden Fall praktischerweise oben an der Zufuhröffnung montiert werden und erfassen damit alle auf der Maschine gefahrenen Formate. Damit sind sie beim Einlegen nicht hinderlich. Tasten die Sensoren, sprich Lichttaster, ins Leere, versetzt die sichere Kleinsteuerung PNOZmulti 2 die gefahrbringende Bewegung der Maschine in den sicheren Halt. Ist der Vorrat an Kartonagen wieder aufgefüllt, kann die Maschine nach dem Quittieren neu starten.
Lösung erspart Kosten und Mühen
Die Lösung erspart starre Schutzeinrichtungen wie beispielsweise Tunnel, zudem können die Zuschnitte auch unter ergonomischen Gesichtspunkten von beiden Seiten nachgelegt werden. Um zu vermeiden, dass die Maschine ohne Not in den „Sicheren Halt“ fährt und dabei mitten im Takt stehen bleibt, dient ein am Zufuhrmagazin installierter Lichttaster als Meldestufe: Dieser führt fortwährend Niveauabfragen durch und teilt mit, wenn Kartonzuschnitte nachgelegt werden müssen.
Für kompakte Verpackungsmaschinen wie dem Kartonaufrichter bietet das Unternehmen eine TÜV-Süd-zertifizierte Lösung für PL d beziehungsweise Kat. 3 nach EN ISO 13849-1 oder SIL CL 2 nach EN IEC 62061. Werden die Lichttaster in Kombination mit PNOZmulti 2 oder dem neuartigen modularen Sicherheitsrelais myPNOZ betrieben, können sich die Anwender darauf verlassen, dass mit dieser Lösung sämtliche Sicherheitsanforderungen erfüllt sind.
Neben der Überwachung der Zufuhrmagazinabsicherung wertet PNOZmulti 2 die Signale der Schutztürsysteme PSENslock, die als magnetische Prozesszuhaltungen an Türen und Hauben verbaut sind, sowie jene der installierten Not-Halt Taster aus. Die Klartextmeldungen von PNOZmulti 2 dienen vor allem dazu, mögliche Probleme sofort zu erkennen und Stillstände rasch zu beheben. „In unseren Kartonaufrichtern kommt ausschließlich die konfigurierbare Kleinsteuerung PNOZmulti 2 zum Einsatz. Sie muss dort in der Regel mindestens zehn oder mehr Ein- und Ausgänge überwachen. In Verbindung mit der Zufuhrabsicherung bietet PNOZmulti 2 ausreichend Flexibilität für Anpassungen und echten Mehrwert für unsere Kunden“, erläutert Wehrhahn.
Sema hat erkannt, dass effiziente Sicherheitslösungen bei Endkunden mehr denn je im Fokus stehen. Denn damit lassen sich die Prozesseffizienz erhöhen, Stillstandszeiten reduzieren und letztlich Wettbewerbsvorteile erzielen. Dass es dabei nicht nur um zuverlässige Produkte, sondern auch um Prozess-, Lösungskompetenz und vertiefte Branchenkenntnisse geht, ist Wehrhahn längst klar: „Wir arbeiten auch deshalb gerne mit Pilz zusammen, weil wir stets qualifizierte Antworten auf unsere Fragen erhalten, regelmäßig über Änderungen und Neuerungen informiert und einfach gut beraten werden.“
