Prozessstabilität durch Condition Monitoring
Prozessstabilisierung durch das digitale Monitoring performancerelevanter Maschinenteile – dieser Wunsch wird in der Verpackungsindustrie und ganz allgemein bei Herstellern und Betreibern von Maschinen immer lauter. Bei der Schreyer Sondermaschinen GmbH hat die Umsetzung bereits begonnen, und zwar mit smarten Getrieben und Smart Services von WITTENSTEIN alpha. In Foliensiegelstationen von Schlauchbeutelmaschinen liefern CPK-Winkelgetriebe mit cynapse®-Funktion die erforderlichen Daten, um mithilfe des Smart Service cynapse® Monitor ein intelligentes Condition Monitoring umzusetzen.
Digitalisierung von Verpackungsmaschinen schafft Mehrwert
Die Schreyer Sondermaschinen GmbH in Auenwald bei Stuttgart ist ein mittelständisches, innovationsstarkes Unternehmen, das maßgeschneiderte Sondermaschinen und schlüsselfertige Liniensysteme entwickelt und fertigt – sowohl für verpackte als auch für unverpackte Produkte. Viele Auftraggeber sind Stammkunden und kommen aus dem Lebensmittelbereich, dem Spezialgebiet des Unternehmens. Bei Pizzalinien ist Schreyer in Europa führend. Die leistungsstarken Anlagen verpacken pro Minute bis zu 250 Tiefkühlpizzen. Schlauchbeutelmaschinen als wesentlicher Bestandteil der Pizzalinien verpacken jede Pizza in eine extrem dünne Folie mit einer Stärke von nur 8 bis 10 Mikrometern.
Bei cynapse® handelt es sich um eine bauraumintegrierte Lösung zur digitalen Anbindung von Getrieben von WITTENSTEIN alpha. Das direkt integrierbare Modul enthält einen Temperatur- sowie einen 3-Achs-Beschleunigungssensor, eine Recheneinheit zur Datenvorverarbeitung, einen Speicherbaustein für ca. 20.000 Betriebsstunden sowie eine IO-Link-Kommunikationsschnittstelle. Diese stellt sicher, dass die Getriebe mittels eines entsprechenden IO-Link-Masters über Feldbus-Schnittstellen mit Maschinensteuerungen kommunizieren und gleichzeitig ihre Daten über OPC UA direkt in die Unternehmens-IT, in Cloud-Applikationen oder ihren Digital Twin übertragen können. Auf dieser Basis ermöglicht der Smart Service cynapse® Monitor die Visualisierung und Auswertung von Betriebsdaten – einschließlich automatischem Teach-In von Grenzwerten und Ausgabe von Alarmen bei deren Überschreitung. Hersteller und Betreiber müssen dafür also keine eigenständigen Lösungen entwickeln und können vorhandene Funktionen zur Datenauswertung nutzen.
Der Einsatz von smarten Getrieben und Smart Services von WITTENSTEIN alpha kann für das Unternehmen zum besonderen Alleinstellungsmerkmal am Markt werden.
Eine besondere Herausforderung: Das prozessstabile Folienschneiden
Eine knifflige Angelegenheit ist die prozessstabile Einstellung der Folienschneidmesser in der Quersiegelstation. Da die Messer unmittelbar in die etwa 95 bis 110 °C heißen Siegelbacken integriert sind, erwärmen sie sich und dehnen sich dabei entsprechend aus. Das führt dazu, dass sich die Justierung der Messer verändert. Dadurch kann die Qualität des Schneidevorgangs abnehmen, und die hauchdünne Folie wird entweder außen oder innen nicht vollständig durchtrennt. Zwar kann die ganze Baugruppe dann in nur einer Minute gewechselt und das getauschte Modul in der Werkstatt neu eingestellt werden. Aber besser wäre es, wenn die Wartungserfordernis so rechtzeitig angezeigt werden könnte, dass die Baugruppe in einer Pause oder einem Chargenwechsel getauscht werden kann und nicht erst dann, wenn sie einen ungeplanten Stillstand der Maschine hervorruft. Mit cynapse® – integriert in das Getriebe – und dem Smart Service cynapse® Monitor ist genau so eine Lösung möglich.
Der Ansatzpunkt: Vibrations-und Beschleunigungsmessung direkt im Getriebe
Das cynapse®-Modul im CPK-Getriebe kann neben Temperaturwerten auch Vibrationen und Peak-to-Peak-Beschleunigungswerte messen und auswerten. Diese sind wesentliche Indikatoren für die Einstellung des Messers. Zu hohe Werte weisen darauf hin, dass im Schneideprozess zu viel Kraft einwirkt und die Gefahr von Verschleiß an Messern, Siegelbacken und Sensoren besteht. Zudem gehen sie einher mit hohen Laufgeräuschen. Zu geringe Werte indizieren, dass die Folie möglicherweise nicht vollständig durchschnitten, Pizzen nicht korrekt verpackt und versiegelt sowie vielleicht auch Folienreste durch die Maschine geschleppt werden. Deshalb arbeitet man bei Schreyer Sondermaschinen daran, per Datenlogging die Sensordaten der Getriebe in der Quersiegelstation zu erfassen.
Das CPK-Getriebe mit cynapse® im Antrieb des Schneidmessers erfasst neben Vibrationen auch Temperatur- und Peak-to-Peak-Beschleunigungswerte und wertet sie aus.
Unsere Produkte im Einsatz bei Schreyer Sondermaschinen
CPK
In der Achse des Folienspenders kommt ein Kegelradgetriebe CPK der alpha Basic Line zum Einsatz.
cynapse®
Das cynapse®-Modul im CPK-Getriebe kann neben Temperaturwerten auch Vibrationen und Peak-to-Peak-Beschleunigungswerte messen und auswerten.
Mit cynapse® Monitor einen Einblick in das Betriebsverhalten erhalten
Der Smart Service kann die erfassten Betriebsdaten übernehmen und auswerten. Die integrierte Teach-In-Funktion ist in der Lage, hierfür über eine definierte Zeitspanne das Vibrations- und Beschleunigungsverhalten zu erfassen, wie es für eine I/O-Quersiegelgruppe typisch ist. Dabei kann die Software individuelle Grenzwerte für das Betriebsverhalten der Quersiegelstation und der Messereinstellung ermitteln und überwachen. Die Visualisierung der aktuellen Messwerte kann dann in die Bedienoberfläche der Maschine integriert und so für den Maschinenbediener oder das Servicepersonal direkt zugänglich gemacht werden. Zudem ist es möglich, alle Daten als Histogramme aufzubereiten und in der Historie der Getriebe zu hinterlegen. Schreyer Sondermaschinen ist auf dem besten Weg, um gemeinsam mit WITTENSTEIN alpha und einem Endkunden eine automatisierte Erkennung und Prognose von Wartungsbedarfen der Folienschneidmesser in der Quersiegelstation umzusetzen.
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