Geregelte Abwicklung

Lebensmittelverpackungen müssen von höchster Qualität sein, dürfen aber eigentlich nichts kosten. Der technische Aufwand, der hinter der Produktion solcher Artikel steckt, ist den wenigsten Verbrauchern klar.
Das Produkt- und Leistungsprogramm von Ball Packaging Europe umfasst zweiteilige Getränkedosen aus Weißblech und Aluminium für Bier, kohlensäurehaltige Erfrischungsgetränke, Mineralwasser, Fruchtsäfte, Milch- und Joghurtdrinks, Kaffee- und alkoholische Mixgetränke. Die Tochtergesellschaft der Ball Corporation, der weltweiten Nummer eins im Getränkedosenmarkt, fertigt an zwölf kundennahen Produktionsstandorten in Westeuropa und in den Wachstumsregionen Ost- und Südeuropa. Eine einzige Stanze im Deckelproduktionswerk Braunschweig hat einen Ausstoß von 11 Millionen Deckeln - am Tag!

 

Konstante Geschwindigkeit als Regelaufgabe

 

Der Produktionsprozess beginnt mit dem Bereitstellen des Blechbandes für den Verformungsprozess. Dazu wird Aluminiumblech von einer Coilhaspel abgewickelt und der Stanze zugeführt. Aus dem 1,8m breiten Aluminiumblech werden dort mit 350 Hüben/min jeweils 10 Ronden gestanzt. Diese ergeben, mit einer Dichtung und der Lasche versehen, in weiteren Verarbeitungsschritten den fertigen Deckel. Das Coil wird mit einem Durchmesser von ca. einem Meter angeliefert. Die Geschwindigkeit, mit der das Material der Stanze zugeführt wird, muss bis zum letzten Meter absolut konstant sein - ein etwaiges Stocken reduziert die Verfügbarkeit der gesamten Anlage. Das heißt: Die Haspel muss ihre Drehgeschwindigkeit mit abnehmendem Coildurchmesser steigern. Die Antriebsregelung dafür muss entsprechend schnell reagieren und einen absolut stabilen Lauf garantieren.

 

Retrofit für erhöhte Verfügbarkeit

 

Die Anlage ist seit Jahren in Betrieb. Um den international steigenden Bedarf an Getränkedosen befriedigen zu können, wurde die Stanzgeschwindigkeit kontinuierlich erhöht. Mit dem an die Simatic S5 angeschlossenen Hardwareregler für den Haspelantrieb des Wicklers war das Aufrechterhalten einer konstanten Antriebsgeschwindigkeit nicht mehr möglich. Bei abnehmendem Coildurchmesser kam das Band immer wieder ins Stocken - mit erheblichen Auswirkungen auf die Verfügbarkeit. Um dem entgegenzuwirken, entschloss man sich bei Ball für ein Retrofit der Antriebsregelung. Gesucht wurde von Anfang an nach einer Lösung, die auf die Materialzuführung weiterer Stanzen übertragbar war.

 

Enger Zeitrahmen für die Umrüstung

 

Den Auftrag erhielt die ebenfalls in Braunschweig ansässige BMA Schaltanlagen GmbH, eine Tochter der Braunschweigischen Maschinenbauanstalt AG, die sich insbesondere auf die Ausrüstung der Zucker- und Stärkeindustrie spezialisiert hat. Der Zeitrahmen für die Umrüstung war extrem eng gesteckt: Der dreischichtige Betrieb der Anlage wird nur einmal im Jahr für gezielte Wartungsarbeiten fünf Tage unterbrochen. In dieser Zeit sollte die Inbetriebnahme der neuen Automatisierung erfolgen. Die Spezialisten von BMA erreichten dieses Ziel und sind stolz darauf, es sogar innerhalb von vier Tagen geschafft zu haben. In dieser Zeit wurde die Steuerung ausgetauscht, Umrichter eingerichtet, Motoren ersetzt, Sensoren installiert und ein Bediengerät angebracht.

 

Stabile Regelung mit integrierter Lösung

 

Als Antriebsregelung wurde die S7-315T gewählt. Die Istwerte für die Regelung liefern drei Sensoren von Siemens: Vor und nach der Treiberstufe hängt das Blech in einer Schlaufe durch - wie weit, wird von jeweils einem Lichtvorhang erfasst. Die Abnahme des Coildurchmessers misst ein Sonarsensor Bero, der über dem Coil angebracht ist. Die beiden Achsen für die Haspel und die Treiberstufe, die der Stanze vorgeschaltet ist, werden von Umrichtern Sinamics 120 angetrieben. Bernd Brennecke, Leiter Engineering bei BMA, sieht in dieser Kombination die ideale Lösung: „Die Tatsache, dass wir mit Step 7 sowohl die Regelung als auch die Antriebe projektieren konnten, hat uns die Arbeit sehr erleichtert und den knappen Zeitrahmen für die Inbetriebnahme erst ermöglicht.“ Die Regelung läuft seit einem halben Jahr störungsfrei, das Aluminiumband ist seither nicht ins Stocken gekommen. Ball ist mit der erhöhten Verfügbarkeit so zufrieden, dass ein entsprechendes Retrofit für weitere Anlagen bereits fest geplant ist.

 

Universell einsetzbare Technologie

 

Auch bei BMA ist man froh über die mit dieser Anlage gemachten guten Erfahrungen mit der T-CPU und Sinamics. Wickeln ist eine universelle Technologie. Sie kommt in vielen Branchen in unterschiedlichen Zusammenhängen vor. Einmal realisierte Lösungen lassen sich variieren und auf andere Anwendungen übertragen. Entsprechende Projekte sind bereits in Planung. Die T-CPU und Sinamics werden auf jeden Fall wieder mit im Team sein.