Sanft und sicher – High-Tech-Produktion von Papiertaschentüchern

Sanft und sicher – High-Tech-Produktion von Papiertaschentüchern
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November 2015

 

Die FLOWTOS von Winkler+Dünnebier fertigt bis zu 4.600 Papiertaschentücher pro Minute. Bei der Entwicklung der neuesten Maschinengeneration war Bosch Rexroth von der Planung bis zur Markteinführung mit an Bord.

Die Messlatte, die sich das Unternehmen Winkler+Dünnebier (W+D) für die Entwicklung einer neuen Maschine zur Produktion von Papiertaschentüchern gelegt hat, ist hoch: Die Maschine soll nicht nur zwei-, drei- oder vierlagiges Tissue blitzschnell zu Taschentüchern verarbeiten, sondern diese auch gleich noch verkaufsfertig verpacken. Zudem will das Unternehmen für alle Fertigungsprozesse die gleichen Automatisierungskomponenten verwenden und so eine Maschine aus einem Guss anbieten. Für diese Aufgabe nahm W+D von Anfang an Bosch Rexroth mit seiner über 20-jährigen Branchenerfahrung mit an Bord. Der Antriebs- und Steuerungsspezialist begleitete die Maschinenentwicklung von der Konzeption über die Inbetriebnahme bis hin zur Markteinführung.

Elektronik statt Mechanik

In früheren Maschinengenerationen sorgten Zahnriemen für koordiniert ablaufende Bewegungen. Dieser mechanische Verbund stellte den synchronisierten Ablauf unterschiedlicher Werkzeuge sicher, erforderte jedoch aufwendige und zeitintensive Feinjustierungen – vor allem bei Format- oder Produktwechseln. Um die Rüstzeiten der FLOWTOS zu verkürzen, übernimmt eine Rezepturverwaltung eigenständig diese Einstellungen. Die Grundlage dafür sind die dezentralen Servoantriebe IndraDrive Mi in Verbindung mit der Motion-Logic-Steuerung IndraMotion MLC. Diese Systemlösung ermöglicht eine Fahrwerkseinstellung auf Knopfdruck – und passt die Maschine auf Größe und Anzahl der Taschentücher in einem Päckchen an. Die schaltschranklosen Servoantriebe IndraDrive Mi arbeiten harmonisch und voll kompatibel mit konventionellen Reglern zusammen. Letztere sind aufgrund höherer Leistungsanforderungen im Schaltschrank eingesetzt – beispielsweise für den Antrieb großer Walzen zum Abwickeln, Glätten und Prägen der Materialbahn. Bei der FLOWTOS versorgt eine zentrale Einspeisung die angeschlossenen IndraDrive Mi Antriebe aus dem Schaltschrank heraus mit Gleichstrom. Die Leistungsversorgung sowie die Sercos Feldbuskommunikation der in Reihe geschalteten dezentralen Servoantriebe übernimmt ein einziges Hybridkabel. Das reduziert den Verkabelungsaufwand um bis zu 90 Prozent.

Dank der elektronischen Motion Control kann der Bediener bei Rezepturänderungen neue Produkte einfach einstellen und während des laufenden Betriebs die Prozesse stetig optimieren. Im Hintergrund passt das Funktionspaket FlexProfile die Kurvenscheibenbewegungen automatisch an. „Das geht deutlich schneller und einfacher, als wenn wir mechanische Anpassungen vornehmen müssten“, so der für die FLOWTOS verantwortliche Systementwickler bei W+D, Frank Jungbluth. Neben einer Verbesserung der Rüstzeiten wollte W+D durch ein offenes Konzept auch neue Meilensteine bei der Bedienung, Wartung und Zugänglichkeit der Maschine erreichen. Deshalb konstruierte das Unternehmen die neue FLOWTOS durchgängig mit einseitig gelagerten Walzen – möglich durch das dezentrale Servoantriebskonzept. „Wir wollten die Maschine komplett freitragend umsetzen. Deshalb haben wir eine zentrale Rückwand, in die die Werkzeuge und Antriebe eingeschraubt werden, sodass die FLOWTOS für den Bediener eine vollkommen frei zugängliche Maschine ist“, erklärt Jungbluth. Das spart Zeit bei allen Arbeiten direkt an der Maschine.

W+D konstruierte die neue FLOWTOS

W+D konstruierte die neue FLOWTOS durchgängig mit einseitig gelagerten Walzen, sodass sie für den Bediener vollkommen frei zugänglich ist. Das spart Zeit bei allen Arbeiten direkt an der Maschine.

 

Kopf frei fürs Wesentliche

Bereits in der Auslegungsphase nutzte W+D verschiedene Tools von Rexroth. Besonders nützlich war dabei die umfangreiche Bibliothek an vorprogrammierten Technologiefunktionen. Für Frank Jungbluth hatte die Zusammenarbeit den Charme, dass er sich ganz auf die eigenen Prozesse konzentrieren konnte. Der Engineering-Experte bezieht sich damit vor allem auf die Möglichkeiten von IndraWorks, das Grundfunktionen weitgehend über vorgefertigte Funktionspakete zur Verfügung stellt. Auf diese Weise lassen sich Maschinenanpassungen mit einfachem Parametrieren realisieren. „Wir müssen gerade bei Standardfunktionen nicht jedes Mal zeitraubend das Rad neu erfinden“, sagt Jungbluth.

Da dynamische Kurvenscheiben die Motion Control in der Papiertaschentuchmaschine bestimmen, kam das in IndraWorks integrierte Softwaretool CamBuilder voll zur Geltung. Mit ihm lassen sich komplexe Bewegungen auf komfortable Weise grafisch programmieren und über Vorschaufunktionen das Zusammenspiel zwischen den Achsen im Engineeringprozess optimieren. Den für die Einbindung in das Motion-Programm notwendigen Funktionsbaustein FlexProfile erzeugte der Systementwickler ganz einfach auf Knopfdruck. „Diese Vorgehensweise haben wir sehr zu schätzen gelernt“, freut sich Jungbluth. „Weil sich jeder im Team auf die eigentliche Prozesslösung konzentrieren kann und nicht darauf, wie er die daraus folgenden Bewegungen letztlich antriebstechnisch im Detail umsetzen muss. Diese Grundfunktionalitäten sind bei IndraMotion im Lieferumfang enthalten und wir müssen sie nicht separat dazukaufen.“

Antriebe und Steuerungen von Bosch Rexroth unterstützen in der FLOWTOS verschiedene Aufgaben

Antriebe und Steuerungen von Bosch Rexroth unterstützen in der FLOWTOS verschiedene Aufgaben, vom Zusammenfassen der Taschentücher ... bis zum Vereinzeln der Päckchen.

 

Unterstützung von A bis Z

Während des gesamten Entwicklungsprozesses waren Applikationsingenieure von Bosch Rexroth telefonisch oder per Computerkonferenz für die Mitarbeiter von W+D greifbar und vereinfachten so den Engineering-Prozess. Der Rexroth Mechatronic Support unterstützte das Unternehmen zudem durch Simulationen und Schwingungsanalysen. Die Ergebnisse daraus brachten wichtige Richtwerte für die Entwicklung der mechanischen Komponenten. Als die vorbereitenden Entwicklungsarbeiten erledigt waren, begleitete Bosch Rexroth das Unternehmen schließlich nach Bedarf bei der Inbetriebnahme vor Ort. Den gesamten Prozess fasst Joachim Loock, Vice President Engineering Controls and Drive Technology bei W+D, zusammen: „Wir haben – rückblickend betrachtet – gemeinsam ein sehr anspruchsvolles Projekt perfekt umgesetzt. Die Maschine hat sich im Markt etabliert und läuft bei mehreren Kunden weltweit im 24-Stunden-Dauerbetrieb. Wir haben uns für den richtigen Automatisierungspartner entschieden.“