Es muss nicht immer die Eisdiele sein: Auch das Tiefkühlfach im Supermarkt hält heute viele leckere Eissorten für zu Hause bereit. Dass diese dort gut verpackt ankommen, ist eines der Ziele von Gram Equipment: Das Unternehmen mit Sitz in Dänemark und mehr als 300 Mitarbeitern weltweit stellt kundenspezifische Anlagen für die industrielle Produktion von Eiscreme her.
Zu den Kunden des Unternehmens gehören Eiscremehersteller und andere lebensmittelverarbeitende Unternehmen, die flexible integrierte Lösungen benötigen. Diese reichen von einzelnen Fertigungsstraßen bis hin zu kompletten Produktionsanlagen und umfassen Betriebsmittel für Gießen, Extrusion, Befüllen, Einwickeln, Verpacken sowie für Gefriergeräte, Zuführgeräte, Aufbereitungs- und Erweiterungssets.
Zu den Produktformaten gehören Stieleis, Waffeleis, Sandwicheis, Bechereis, Desserts und Kuchen. Viele Kunden planen, immer beweglichere und flexiblere Lagerungs-, Produktions- und Verpackungslösungen einzusetzen. Gram hat deshalb GCS konzipiert – eine Maschine speziell für das automatisierte Verpacken von Eiscreme, die Flexpicker-Roboter einsetzt. Diese sind in der Lage, Konsumgüter flexibel und schnell in Kartons zu packen. Kernstück ist eine Allen-Bradley-Automatisierungs-, Bewegungs- und Sicherheitslösung von Rockwell Automation.
Süßes Multitasking fast wie von selbst
Während des Betriebs nimmt GCS einzeln verpackte Eiscremeprodukte, die auf einem Förderband von einer vorgeschalteten Gram-Produktionsmaschine zugeführt werden, und packt eine vordefinierte Anzahl entsprechend dem Packmuster (Farbe/Geschmacksrichtung) in Kartons. Die Automatisierungslösung muss dabei mehrere Funktionen steuern: Die automatische Verteilung verschiedener Geschmacksrichtungen des Produkts, die gleichzeitige Fertigung von Verpackungen mit verschiedenen Geschmacksrichtungen, die gleichzeitige Fertigung verschiedener Packmuster sowie der einfache Wechsel zwischen unterschiedlichen Packungs- oder Kartongrößen und Musterformaten. All das hat mit minimalem Eingriff durch den Bediener und so schnell wie möglich zu erfolgen, um bei den vor- und nachgeschalteten Prozessen Engpässe zu vermeiden.
Zu den Packformaten gehören: eine Geschmacksrichtung/zwei Lagen, zwei Geschmacksrichtungen/zwei Lagen, vier Geschmacksrichtungen/eine Lage, vier Geschmacksrichtungen/zwei Lagen sowie vertikal oder horizontal überlappende Lagen mit Produkten unterschiedlicher Geschmacksrichtungen. Diese Produkt- und Verpackungsvielfalt sowie der Wunsch nach einer hohen Verpackungsgeschwindigkeit erfordern eine nahtlose Integration der kompletten Automatisierungs- und Antriebsinfrastruktur. Zudem muss die effektive Interoperabilität mit dem Sicherheitssystem und weiteren Automatisierungsressourcen innerhalb der Produktionslinie sowie mit dem übergeordneten Unternehmenssystem sichergestellt sein.
Ein Steuerungssystem pro Produktlinie
Damit sich GCS auf der Produktionslinie mit den anderen Maschinen von Gram Equipment integrieren lässt, entwickelte das Unternehmen eine auf Allen-Bradley-Produkten basierte Automatisierungs- und Bewegungslösung. Der Einsatz desselben Steuerungssystems auf einer Produktionslinie bietet Vorteile für die Integration auf der Betriebsebene, Ersatzteile und Wartung. Das Kernstück der Steuerungslösung der GCS ist die programmierbare Allen-Bradley-Automatisierungssteuerung ControlLogix.
Die Anzahl der gesteuerten Achsen richtet sich danach, ob zwei oder vier Roboter in dem System zum Einsatz kommen. Das größte GCS-System verfügt über 31 Achsen mit Servoantrieb und sechs Achsen mit variablem Frequenzantrieb. Für jeden Delta-Roboter, der Bewegungen in XYZ-Richtung ausführt, kommen drei Servoantriebe mit einem zusätzlichen Antrieb für die Drehung des Werkzeugs zum Einsatz. Zwei Servoantriebe werden für den Karton-Carrier, zwei für die Kartonausgabe und zwei für den Kartonstopp verwendet. Für den Produkttransport auf dem Taschenförderer sind vier Servoantriebe verantwortlich, weitere vier für die Produktzuführung und vier für den Produktauslass.
Die Kartonzuführung und der Produktempfang erfolgen über sechs Frequenzumrichter. Eine auf EtherNet/IP-basierende Sicherheitslösung vervollständigt die Steuerungsinfrastruktur, die Guard ControlLogix mit der Allen-Bradley-Safety-Point-I/O-Lösung optimiert. Sie kann genau dort eingesetzt werden, wo sie benötigt wird, und ermöglicht damit Flexibilität und Modularität auf der Produktionslinie. Sowohl die PowerFlex- als auch die Kinetix-Antriebe kommunizieren über EtherNet/IP und nutzen die CIP-Safety-Funktionalität. Die Sicherheitsdaten werden auf denselben Kabeln und mit denselben IP-Adressen übertragen wie die Bewegungs- und Steuerungsdaten, was den Verdrahtungsaufwand für das Gesamtsystem verringert.
660 Köstlichkeiten pro Minute verpacken
Die Hochleistungsmaschine ist in der Lage, bis zu 660 Produkte pro Minute mit bis zu vier verschiedenen Geschmacksrichtungen pro Lage zu bearbeiten. Das Maschinendesign kann Formate für Stieleis, Eisriegel und Sandwicheis verarbeiten und passt sich flexibel an die bestehende Produktionsumgebung an. Durch ihre geringen Maße nutzt sie wertvollen Platz effizient aus. Da Gram Equipment OEM-Partner von Rockwell Automation ist, erhält das Unternehmen jederzeit Unterstützung von Rockwell-Spezialisten, dazu gehören Schulungen oder Export-Unterstützung, die auch global Wettbewerbsvorteile schafft.
