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Ausfallsicher und schnell verpacken mit Igus Intelligent verpackt

| Redakteur: Silvano Böni

Für die Weiterentwicklung einer Verpackungsmaschine mit hohen Bearbeitungszyklen suchten die Verantwortlichen bei GHD Georg Hartmann Maschinenbau eine zuverlässige Energieversorgung mit pneumatischen und elektrischen Leitungen. Unterstützt vom Motion-Plastics-Spezialisten Igus, kommt nun eine überwachte smarte Lösung zum Einsatz, die Störungen bereits vor dem Ausfall der Maschine anzeigt.

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Richard Habering, Geschäftsbereichsleiter Smart Plastics von Igus, sowie Maik Lipsmeier, technischer Verkaufsberater E-Kettensysteme, haben gemeinsam mit Dipl.-Ing. Oliver Tausch, Leiter Elektrotechnik bei GHD Hartmann, und Marco Fernhomberg von der Abteilung Elektrotechnik (GHD) eine zuverlässige Lösung für die Brotverpackungsmaschine gefunden (von links).
Richard Habering, Geschäftsbereichsleiter Smart Plastics von Igus, sowie Maik Lipsmeier, technischer Verkaufsberater E-Kettensysteme, haben gemeinsam mit Dipl.-Ing. Oliver Tausch, Leiter Elektrotechnik bei GHD Hartmann, und Marco Fernhomberg von der Abteilung Elektrotechnik (GHD) eine zuverlässige Lösung für die Brotverpackungsmaschine gefunden (von links).
(Bild: Igus)

GHD Hartmann bietet Maschinen zum Schneiden, Verpacken, Verschliessen, Gruppieren sowie für den Transport und das Handling rund um Backwaren und Lebensmittel an. Von Einzelmaschinen bis hin zu kundenspezifischen schlüsselfertigen Gesamt­anlagen liefert das mittelständische Familienunternehmen mit rund 250 Mitarbeitern alles aus einer Hand: Planung, Fertigung, Inbetriebnahme und Service. Auf der Grundlage einer besonders hohen Fertigungstiefe schätzen Kunden die ständige Erreichbarkeit und eine erstklassige Versorgung mit Ersatz- und Verschleissteilen.

Das Unternehmen wurde vor rund 90 Jahren von Johannes Hartmann als mechanische Werkstatt gegründet, heute führen Kristina Hartmann-Wook und Thomas Wook die Geschäfte in der dritten Generation. 1969 entstand mit der VS 700 als Prototyp die erste Verpackungsmaschine – kontinuierliche Neu- und Weiterentwicklungen begleiten seither die Unternehmensgeschichte. Bei einer aktuellen Verpackungsmaschine für industrielle Backwaren wie zum Beispiel Toastbrot mussten die passenden Energieversorgungskomponenten gefunden werden. Der Verpackungsautomat GBK 440 bietet in einem Arbeitsgang das sichere Verpacken und Verschlies­sen von Produktbeuteln. Auf der Ma­schine lassen sich verschiedenste Lebensmittelformate bei kürzesten Zykluszeiten verpacken. Die Geschwindigkeit lässt sich je nach Wunsch und Anwendung variieren. Die Maschine ist dabei für bis zu unglaublich schnelle 80 Zyklen pro Minute ausgelegt, also deutlich mehr als eine verpackte Einheit pro Sekunde.

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Auf der Fachmesse iba in München im Herbst 2018 wurde die Neuentwicklung der Maschine zum ersten Mal vorgestellt. «Die Maschine arbeitet mit wirklich hohen Hubzahlen in einem vergleichsweise kurzen Bauraum. Deswegen benötigten wir zum einen hochbiegefeste Leitungen. Darüber hinaus galt es, ein vorbeugendes Warnsystem zu finden, um einen möglichen kostenintensiven Ausfall bei dieser Maschine mit ihrem hohen Output zu vermeiden», erläutert Dipl.-Ing. Oliver Tausch, Leiter Elektrotechnik, die GHD-Wunschvorgaben.

Hochbiegefeste Chainflex-Leitungen

Liegen Leitungen in einer Energiekette, beschreibt der Mindestbiegeradius als Faktor die Belastbarkeit. Bei Unterschreiten des Wertes kann es vermehrt zu frühzeitigem Ausfall durch Aderbruch kommen. «Der zur Verfügung stehende geringe Bauraum für die Energiekette war eine der grössten Herausforderungen. Infolgedessen mussten wir einen sehr kleinen Biegeradius von maximal 63 mm realisieren», erläutert Maik Lipsmeier, technischer Verkaufsberater E-Kettensysteme bei Igus. Die Wahl fiel auf eine Energiekette der Serie E4.1L, die sehr hohe Kräfte aufnehmen kann und daher optimal für die Anwendung geeignet ist. Zudem werden hochbiegefeste Chainflex-Leitungen eingesetzt. Als Servo­leitung kommt die abgeschirmte Chainflex-Leitung CF10.UL.05.04 mit einem Mindest­biege­radius von 5 x d für höchste Beanspruchungen zum Einsatz – nur wenige Hersteller bieten elektrische Leitungen mit solch einem Faktor an. Sie ist öl- und bioölbeständig, flammwidrig, PVC-frei, kälte­flexibel sowie hydrolyse- und mikrobenbeständig. Die Steuerleitung CF9.03.04.INI weist die gleichen hochwertigen Eigenschaften auf. Und ebenfalls für hohe Anforderungen ausgelegt ist die Chainflex-Messsystemleitung CF113.028.D mit einem Mindestbiegeradius von 7,5 x d. Ein 6-mm-­Pneumatikschlauch sowie zwei weitere Sensorleitungen CF9 komplettieren das Sortiment, und der Kunde erhält ein einbaufertiges und endgeprüftes Readychain-System.

Vorausschauende Wartung mit Smart Plastics

Igus bietet 36 Monate Garantie respektive 10 Millionen Doppelhübe auf jede Chainflex-Leitung an – bei den High-End-Typen sogar bis zu 40 Millionen. Die Grundlage hierfür bietet das hauseigene Testlabor, in dem jährlich über 4100 Versuche und mehr als 7500 Testergebnisse bei bis zu zehn Milliarden E-Ketten-Zyklen generiert werden. Die hohe Zykluszahl beim Verpackungsautomaten GBK 440 lag dann aber doch ausserhalb der standardmässigen Gewährleistung. Bei bis zu 80 Doppelhüben pro Minute wären die Garantiegrenzen innerhalb weniger Monate erreicht. «Da passte es ganz gut, dass wir unsere aktuellen intelligenten Lösungen für die vorausschauende Wartung im Portfolio hatten», berichtet Richard Habering, Leiter Geschäftsbereich Smart Plastics bei Igus.

Mit CF.Q-Wartung vorausschauend geplant

Das Prinzip der Igus Smart Plastics ist schnell erklärt: Sensoren unterschiedlichster Art erfassen den Zustand der Komponenten und melden diesen an das sogenannte Icom-Modul, das die Daten an ein Cloud-System übermittelt. Wartungen und Serviceeinsätze werden planbarer und damit effizienter. Wichtiger Bestandteil der Isense-Sensorfamilie ist das CF.Q-Modul, das die Leitungsüberwachung übernimmt. An den richtigen Stellen eingesetzt, lassen sich Kabelbrüche so vermeiden, auch bei der Brotverpackungsmaschine von GHD Hartmann. Zudem wird zur eingesetzten Messsystemleitung zu Messzwecken eine zweite, identische Leitung aus gleicher Produktionscharge eingesetzt. Das CF.Q-System überwacht kontinuierlich die zwei zusätzlichen Adern dieser Messleitung. An den Veränderungen der elektrischen Eigenschaften erkennt das Gerät über die hinterlegten Algorithmen den beginnenden Aderbruch und signalisiert dies über den Schliesserkontakt. Durch die vielen Versuche im Igus-Testlabor ist das System in der Lage, einen beginnenden Aderbruch in einem sehr frühen Stadium zu identifizieren und so den Anwender frühzeitig über die Notwendigkeit eines Leitungstauschs zu informieren. Das System wird von Igus auf die spezifische Anlagensituation vorkalibriert ausgeliefert und ist ohne aufwendige «machine learning»-­Effekte von der ersten Minute an einsatzbereit. Das CF.Q-System ist Bestandteil der Serienmaschine GBK 440 und erste Tests ermöglichen eine deutliche Verlängerung der Zeit bis zur nächsten Wartung. Diese Information wird in der Kundensteuerung ausgewertet und über Meldungen auf dem Human Machine Interface (kurz: HMI) ausgegeben. Mit diesem Konzept können die eingesetzten Chainflex-Leitungen weit über das Igus-Garantieversprechen hinaus betrieben werden.

Igus erfindet die Schnittstelle neu

Überdies war für den Wartungsfall ein Plug-and-play-System zur Verfügung zu stellen, um diese Aufgabe zügig zu erledigen. Bisher dauerten solche Vorgänge etwa vier Stunden, die sich teilweise nur mit zwei Mitarbeitern erledigen liessen. Der Wechsel verkürzt sich nun mithilfe des neuen cleveren Schnittstellenkonzepts – dem Module Connect von Igus – auf circa 45 Minuten mit lediglich einer
Person.

GHD Hartmann gehört mit zu den ersten Kunden, bei denen ein Module-Connect-Stecker eingesetzt wird. Unter dieser Bezeichnung bietet Igus ein neuartiges Steckverbinderkonzept an für den Anschluss von Elektroleitungen, Lichtwellenleitern und Pneumatikschläuchen. Das platzsparende flache Gehäuse kommt überall dort zur Anwendung, wo etwa eine Vielzahl an Leitungen auf engem Raum gesteckt werden sollen. Dank des einfachen Baukastenprinzips lässt sich aus mehreren Steckergehäusen eine individuelle Steck-/Trennstelle als Modul konfigurieren. Jedes Gehäuse kann dabei mit bis zu vier verschiedenen Steckereinsätzen bestückt werden. Die Gehäuse lassen sich anschliessend zusammenfügen, wodurch nahezu unbegrenzte Modul­variationen in individueller Breite und Höhe möglich werden. «Damit erfolgt der Austausch einer vorkonfektionierten Energiekette ausgesprochen einfach und absolut verstecksicher», weiss Verkaufsberater Lipsmeier. Die Endkunden von GHD Hartmann wechseln hiermit mühelos per Plug-and-play-System die Energieversorgung. Jede Maschine umfasst zwei Energieketten. Darüber hinaus erhält der Kunde zwei vorkonfigurierte Leitungen für den unmittelbaren Austausch direkt mitgeliefert.

Service und Ziele

Die Begleitung von Igus bei der gemeinsamen Entwicklung von Energieketten plus elektrischen sowie pneumatischen Leitungen kommt bei den Westfalen bestens an. «Wir haben mit der Beratung und dem Service bisher hervorragende Erfahrungen gemacht. Wenn wir diese kurzen Dienstwege mit Igus nicht hätten, wäre es deutlich problematischer – da sind wir hochzufrieden», weiss Michael Lütkepicht, Einkaufsleiter bei GHD Hartmann, die Leistungen von Igus zu schätzen. «Darüber hinaus setzen wir, neben den Energiekettensystemen, seit über 25 Jahren die Igus-Gleitlagertechnik erfolgreich in unseren Anlagen ein», ergänzt der technische Leiter Andreas Mennemeier. «Auch hier bietet Igus interessante Lösungen mit ihren zahllosen Produkten aus Hochleistungskunststoffen.» SMM

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