AUTOMATISIERUNGSTECHNIK CLEVER ABGEFÜLLT Zur Automatisierung seiner neuen Abfüllmaschinen für Getränkekartons nutzt der Verpackungsspezialist Elopak IO-Link als Basistechnologie. Entschieden hat er sich dabei für die Ethernet- und Netzwerkkomponenten von Turck, die Flexibilität sowie eine einfache Verdrahtung und durchgängige Integration in das Profinet Engineering gewährleisten. Damian Maslowski, Vertriebsingenieur, Hans Turck GmbH & Co. KG, Mülheim an der Ruhr PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Jeder hatte ihn vermutlich schon mal in der Hand: den „Pure- Pak“-Getränkekarton von Elopak. Als einer der weltweit führenden Systemanbieter von Kartonverpackungen und Füllmaschinen bietet Elopak aus dem norwegischen Spikkestad innovative Verpackungslösungen aus erneuerbaren, recyclingfähigen und nachhaltig bezogenen Materialien. Am Standort Mönchengladbach entwickelt und produziert die deutsche Tochter Elopak GmbH Abfüllmaschinen. Die hochspezialisierten Anlagen falten den Karton auf, dosieren die Flüssigkeit und füllen sie aseptisch ab, um die Getränkekartons am Ende luftdicht zu versiegeln. Die Anlagen können sich ohne Demontage selbst reinigen. Die Befüllung der Getränkekartons erfolgt direkt am Aufstellort der Anlage unter Einhaltung höchster Hygienestandards. MODULARE MASCHINE FÜR MEHR FLEXIBILITÄT Die neue Maschinenplattform Pure-Fill auf Basis des Vorgängermodells E-PS120 A sollte sich besonders flexibel auf Kundenbedürfnisse abstimmen lassen. „Unser vorrangiges Ziel war eine modulare Maschine, die bei gleichbleibendem Gesamtdesign unkompliziert an die spezifischen Kundenanforderungen angepasst werden kann“, erklärt Horst Klesse, Manager Electrical Design, Product & Development bei Elopak. Die neue Abfüllmaschinenplattform muss flexibel sein, um eine breite Anwendungspalette abzudecken – Getränke mit niedrigem Säuregehalt wie Milch oder solche mit hohem Säureanteil wie Fruchtsäfte, in unterschiedlichen Volumina wie Ein- oder Zweiliter-Kartons, bei Abfüllgeschwindigkeiten von bis zu 12.000 Getränkekartons pro Stunde und Produktion auf zwei bis fünf Bahnen. Bei der Integration von IO-Link in der Maschinenplattform sollte die Gesamtgröße der Anlage trotz der höheren Flexibilität gleichbleiben. Bereits in der Vorgängermaschine setzte Elopak teilweise IO-Link ein, um den Verdrahtungs- und Inbetriebnahmeaufwand zu reduzieren. Dort wurde IO-Link im sogenannten IO-LINK UND BLOCKMODULE VERKÜRZEN DIE INBETRIEB- NAHME UND STEIGERN DIE KOSTENEFFIZIENZ Prozessknoten verwendet, der sich oben auf der Maschine befindet und mit 34 IO-Link-fähigen Ventilköpfen alle Medien- und Produktströme steuert. Dank IO-Link mussten im Prozessknoten statt der ursprünglich 375 Einzeladern und 73 Leitungen nur noch elf Leitungen zum Schaltschrank angeschlossen werden. „In der neuen Plattform wollten wir IO-Link nun konsequent in der gesamten Maschine einsetzen, jedoch war die Größe der bisher verwendeten Master-Module ein Problem“, beschreibt Horst Klesse 10 DER KONSTRUKTEUR 2024/10 www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK 01 Der IO-Link Master TBEN-S2-4IOL ermöglicht die effiziente Nutzung von IO-Link und digitalen I/Os in einer kompakten Montagegruppe am Prozessknoten zur Kühlung der Maschine 02 Die nur 32 mm breiten I/O-Module der TBEN-S2-Serie erlauben die flexible Gruppenmontage an verschiedensten Stellen 01 eine Herausforderung in der Entwicklung. „Zudem mussten auch Geräte ohne IO-Link-Anbindung in das System integriert werden.“ Kommunikationsprobleme bei der Ansteuerung der Ventilköpfe stellten das Team vor eine weitere Herausforderung. „Das führte bisher zu einem erheblichen Mehraufwand für die Software-Ingenieure bei der Programmierung und Inbetriebnahme“, so Klesse. „Als Konsequenz suchten wir nach einer alternativen Lösung.“ Darüber hinaus waren die M12-Versorgungsleitungen der bisher eingesetzten IO-Link Master aufgrund ihres Durchmessers zu starr, um damit sehr eng nebeneinander platzierte Module zu verbinden. IO-LINK MASTER: PLATZSPAREND UND KOMBINIERBAR Die Lösung waren die Multiprotokoll-I/O-Module TBEN-S2- 4IOL, TBEN-S2-4AI und TBEN-S2-8DXP sowie der IP67-8-Port- Ethernet/IP-Switch von Turck. Mit einer Breite von nur 32 mm sind die ultrakompakten TBEN-S2-Geräte ideal für Anlagen mit begrenztem Platz. So können Modulgruppen problemlos an den verschiedensten Stellen der Anlage montiert werden – auch direkt auf den Profilschienen. Die Verwendung von kleineren M8- Steckern und dünneren Leitungen erlaubt eine einfache Verbindung – selbst, wenn die Module direkt nebeneinander montiert sind und mit kleinen Brücken verbunden werden. „Die Anforderungen an den optimalen IO-Link Master für die Füllmaschinen- 02 www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2024/10 11
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