Portfolio-Power für die Produktion von Tissue-Taschentüchern Sichere Taschentuchproduktion

Redakteur: Silvano Böni

Lichttaster verschiedener Produktfamilien, Lichtleiter-Sensoren, induktive Näherungsschalter, Laser-Sensoren, Kontrasttaster und Sicherheitszuhaltungen – in den Flowtos-Taschentuchmaschinen von Winkler & Dünnebier dominiert Sensorik von Sick. Hohe Detektionsqualität, einfache Integration, das Eingehen auf Sonderanforderungen, die bewährte langjährige Zusammenarbeit und die enge Beratung bereits in der Konstruktionsphase waren für den Maschinenbauer entscheidende Gründe für die Beschaffung aus einer Hand.

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(Bild: Sick)

«Bis zu 4600 Tissue-Tücher produziert die Flowtos-Taschentuchmaschine in der Minute. Damit ist sie viermal schneller als ein Maschinengewehr», vergleicht Frank Jungbluth, Projektleiter Elektrotechnik der Flowtos bei Winkler & Dünnebier (W+D) in Neuwied, auf anschauliche Weise. «Klar, dass Sensoren da zuverlässig funktionieren müssen, denn jede Minute Stillstand kostet sofort Performance und bares Geld.» Aufgrund ihrer komplexen Funktionen, die innerhalb von Sekunden aus einer Tissue-Rolle fertig gefaltete und verpackte Taschentücher macht, benötigt die Maschine sehr unterschiedliche Sensoren, die sich zudem in ihren physikalischen Wirkprinzipien unterscheiden. «Es war uns daher wichtig, die Sensorik komplett aus einer Hand beziehen zu können, mit eingehender Beratung, Auswahl der für jede Applikation optimalen Lösung und ohne sensor- und liefertechnische Schnittstellenrisiken», argumentiert Frank Jungbluth. Insgesamt mehr als 40 Sensoren für unterschiedlichste Aufgabenstellungen sind in die Maschine integriert.

Systemlösungen für die Mail- und Hygieneindustrie

Als ein führender Technologie- und Systempartner bietet Winkler & Dünnebier ein breites Spektrum hocheffizienter, integrierter Komplettlösungen für die Briefumschlag- und Mailindustrie sowie für die Tissue- und Hygieneindustrie an. Die Kernkompetenzen des Unternehmens liegen in der Verarbeitung und Handhabung dünner und inhomogener Materialien, wie zum Beispiel Papier, Tissue und Non-Woven – bei hohen Geschwindigkeiten und geringen Toleranzen. Im Bereich Mail Solutions entwickelt und verkauft Winkler & Dünnebier Systemlösungen zum Herstellen, Bedrucken, Kuvertieren und Verpacken von Briefumschlägen und Versandtaschen. Das Geschäftsfeld Hygiene Solutions steht für Systemlösungen zur Herstellung und Verpackung von Tissue-Falt- und Hygieneprodukten. «Mit der Flowtos bieten wir nicht nur eine Komplettlösung für die Produktion von Tissue-Taschentüchern an, sondern setzen auch ein innovatives Engineering-Konzept um», sagt Frank Jungbluth. «Die Maschine ist durchgängig mit Servotechnik und Elektronik ausgerüstet, wodurch sie sehr flexibel wird und unseren Kunden die Möglichkeit bietet, ein breites Spektrum an Format- und Päckchen-Variationen zu produzieren.»

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Schnell, flexibel, effizient

Bei der Flowtos handelt es sich um eine zweibahnige Taschentuchmaschine mit integrierten Einzel- und Gebindeverpacker. Aus zwei-, drei- oder vierlagigem Tissue können pro Minute bis zu 4600 Taschentücher hergestellt werden. Die Stapelmengen zwischen 5 und 15 Taschentüchern sind ebenso elektronisch voreinstellbar wie die Zahl der Gebinde – zwischen 6 und 56 Einzelpäckchen. «Die Produktions- und Verpackungstechnologie der Maschine bietet aber nicht nur maximale Flexibilität bei Grösse und Anzahl der Tücher pro Stapel, sondern minimiert auch die Rüstzeiten bei einem Wechsel zwischen standardmässig und kompakt gefalteten Produkten im Pocket-Format», erläutert Frank Jungbluth. Aufgrund ihrer modularisierten Bauweise und der U-förmigen Verkettung der Funktionseinheiten von der Abrollung bis zur Gebindeverpackung ist die Flowtos für den Betrieb, die Reinigung und die Wartung sehr leicht zugänglich. So effizient wie die Maschine selbst arbeitet auch die integrierte Sensorik von Sick. Sie sorgt für ein präzises Ablaufen und Ineinandergreifen der einzelnen Prozessschritte.

Intelligente Sensorlösungen

Die Flowtos setzt sich aus den aufeinanderfolgenden Modulen Abrollung, Glätt- und Verprägestation, Schneide-, Falt- und Stapeleinheit, Einzelverpackung mit integrierter Wendeeinrichtung und Gebindeverpackung zusammen. In der Abrollung wird Tissue-Material von einer Rolle mit etwa zwei Meter Durchmesser abgewickelt. Dabei wird der abnehmende Rollendurchmesser kontinuierlich durch einen Lichttaster WT14-2 überwacht. Um die unterschiedlichen Kerndurchmesser der Rollen zu berücksichtigen und damit das Erreichen des Rollenendes sicher zu detektieren, ist der Sensor verfahrbar montiert. Die präzise Hintergrundunterdrückung des WT14-2 sorgt für eine zuverlässige Detektion auch bei kritischen Umfeldbedingungen. Ein weiterer Lichttaster in der Abrollung, ein WT18-3, überwacht den Abwickelprozess auf einen möglichen Bahnriss. Die hohe Unempfindlichkeit des Tasters gegenüber Fremdlichtquellen und HF-Lampen im Umfeld gewährleistet ein zuverlässiges Schaltverhalten. In der Glätt- und Verprägestation wird das Tissue, dessen Bahnspannung über die Servoantriebe elektronisch geregelt wird, geglättet und in einem Kalander verprägt, um die einzelnen Tissuelagen am Rand miteinander zu verbinden. Als Überwachung gegen unbeabsichtigtes Aufwickeln von Tissue auf die Kalanderwalzen und zur Detektion von Materialrückständen im Prägebereich setzt Winkler & Dünnebier Lichttaster der Produktfamilie VT180-2 ein. Laut Frank Jungbluth sprachen drei Argumente für diesen Sensor: «Die zylindrische M18-Bauform des Metallgehäuses ermöglichte eine leichte Integration. Der Sensor kann die glänzende Walzenoberfläche und die durchlaufende Tissue-Bahn trotz ähnlichem Remissionsverhalten sicher voneinander unterscheiden. Und schliesslich sorgt die hohe Schaltfrequenz von 1000 Hz für ein schnelles Ansprechen des Sensors und minimalen Materialverlust.»

Hohe Prozesssicherheit beim Schneiden, Falten und Stapeln

Im Schneide-, Falt- und Stapelmodul wird die geprägte Tissue-Bahn längsgeschnitten, gefaltet und einem Stapelmagazin zugeführt. In den Längsschneider integriert ist ein Lichttaster WT18-3 zur Bahnabfrage. «Hier wie auch an anderen Stellen zeigt sich die Besonderheit des dezentralen Antriebs- und Automatisierungskonzeptes der Flowtos», führt Frank Jungbluth aus. «Die Sensoren sind direkt mit dem Motorregler verbunden. Wir konnten dadurch sowohl den Verkabelungsaufwand in der Maschine deutlich reduzieren als auch die Kommunikationslast des Automatisierungssystems erheblich verringern.» Ein Laser-Lichttaster WTB8L erfasst danach die korrekte Länge des geschnittenen Tissue-Tuches. Der Sensor überzeugt durch seine kompakte Bauform sowie – bedingt durch den kleinen Lichtfleck auf dem Material – sein sehr präzises und schnelles Schaltverhalten. Die Schacht- beziehungsweise Staukontrolle an der Stapeleinheit hat Winkler & Dünnebier mit Lichtleitersensoren WLL180T realisiert. Platzgründe und kurze Ansprechzeiten von nur 16 µs sprachen ebenso für diese Sensorauswahl wie die hohe Lichtstärke und Auflösung, die in diesem staubbelasteten Einsatzumfeld eine zusätzliche Funktionsreserve gewährleisten. Hat ein Tissue-Stapel die vorgegebene Grösse von zum Beispiel zehn Taschentüchern erreicht, wird er an den Einzelverpacker transportiert. In diesem Fördersegment sind für verschiedene Positions- und Endlagenabfragen induktive Näherungssensoren der Baureihe IM12 verbaut. Bei der Sensorauswahl überzeugten sie durch die kompakte M12-Baugrösse des Metallgehäuses in Schutzart IP67, durch die Möglichkeit des bündigen Einbaus in Metall sowie durch die hohe Schock- und Vibrationsfestigkeit.

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