(N)ICE TIME

STEUERUNGEN - Eiscreme wird jedes Jahr neu erfunden, aber abgefüllt wird sie oft mit den alten Maschinen. Das verlangt schon von der Konzeption her höchstmögliche Flexibilität bei der Konstruktion und dem Bau der Maschinen. Einen erheblichen Zuwachs an Variabilität der Abfüllanlagen für Eis hat die Big Drum GmbH erzielt: durch den Einsatz von Kinetix (Motion) in Verbindung mit der ControlLogix-Steuerung von Rockwell Automation.

20. November 2004

Iscream, you scream, everybody wants icecream“ - diesen Refrain kennt nahezu die ganze Welt. Schoko, Vanille, Erdbeere, Amarena, Pistazie oder Caffè, ..., in immer gleicher Grammzahl, mit appetitlichen Aussehen und identischer Dekoration, tiefgekühlt, makellos und hygienisch einwandfrei erreicht Eis seine Konsumenten in nahezu jedem Winkel dieser Welt. Es sind wahre Eisberge - im letzten Jahr allein in Deutschland etwa 561,4 Millionen Liter oder knapp 112.300 Tonnen -, die es in Bechern, Waffeln, Push- oder Squeeze-ups oder Haushaltspackungen abzufüllen gilt. Aber wie kommt das Eis so zielgenau in die „Tüte“, oder besser gesagt, in seine phantasievolle Verpackung?

Bei der Big Drum GmbH in Giflitz, beginnt für die etwa 60 Mitarbeiter gerade jetzt im Herbst die (N)ice Time, die Hauptsaison der Eiskrem-Abfüllmaschinen-Hersteller. Für die kommende Eissaison müssen neue Maschinen konzipiert, konstruiert, gebaut, getestet und ausgeliefert, andererseits die »alten«, die zurückkommen, den Erfordernissen neuer, kreativer Eisideen angepaßt werden. »Denn«, so weiß Hans-Peter Trosse, Director Engineering Division bei Big Drum, »die Optik ist entscheidend beim Eis. Verpackung und Aussehen sind so wichtig wie der Geschmack.« Und so offerieren die großen Eisverkäufer ihren kleinen und großen Konsumenten Eis in allen Formen und Farben − dekoriert, gedreht, gespritzt, gemischt oder marmoriert,...− in großen oder kleinen Bechern, in Schokowaffeln, »Quetschpackungen« oder Push-ups.

»Das Produkt Eis wird von den Marktführern jedes Jahr quasi neu erfunden«, berichtet Matthias Ruppert, Chef-Ingenieur bei Big Drum, »genauer gesagt, mit innovativer Abfülltechnik und Verpakkung neu präsentiert.« Darum werden bereits bei der Entwicklung neuer Ideen die Servicetechniker von Big Drum und die dort verfügbaren 20 Testventile immer häufiger einbezogen.

Wie bringt man der Eis-Abfüllmaschine nun bei, daß im nächsten Jahr lila Tupfen auf das links gedrehte Eis mit einigen Tropfen Maracuja in die Tüte ganz aus Schokolade kommen, wo sie doch in diesem Jahr 20.000 mal pro Stunde Waffeln mit Nußeis gefüllt, darüber einen Schokoüberzug gelegt, das Ganze mit Pistazien bestreut und anschließend vom Transportband in den Kühltunnel gehoben hatte?

Das zu bewerkstelligen, ist Aufgabe der Konstrukteure und Maschinenbauer bei Big Drum. Denn was beim Maschinen-Abnehmer zählt, ist die Flexibilität, zum einen hinsichtlich der individuellen Kundenwünsche bei der Abfüllung, zum anderen bezüglich der Variabilität der Maschine bei ihren Abfüll- und Dekorationsmöglichkeiten, aber auch was die abzufüllenden Mengen betrifft: 5.000 bis 36.000 Verpackungen müssen pro Stunde gefüllt, dekoriert und auf das Band zum Kühltunnel umgesetzt werden können.

Kernstück jeder Anlage ist die Abfüllstation mit ihrer Hubvorrichtung, um beispielsweise bis zu zwölf Waffeltüten nebeneinander unter die Eisdüsen zu führen.

Erprobt und lange Zeit für gut befunden hatten die Big Drum-Ingenieure eine mechanische Lösung, bei der die Hubbewegung mittels Exzenterscheiben von der Königswelle abgeleitet wurde. Diese Lösung hatte sich zwar als zuverlässig erwiesen, jedoch als wenig fl exibel: Der Wechsel der Kurvenscheiben dauerte zu lange und die Möglichkeiten bei Umsetzung von der Kurvenscheibe zu den geraden Bewegungen der Hubstationen blieben trotz allem begrenzt.

Der Maschinenbau bei Big Drum ist einem permanenten Verbesserungsprozeß unterworfen. Die Produkte werden immer anspruchsvoller. »Diesem Prozeß«, so erklärt Trosse, »muß man effiziente Konzepte bei der Abfüllung entgegensetzen. Wir operieren sehr sensibel und versuchen neue Trends, Technologien und bevorstehende Veränderungen im Markt schon im Vorfeld zu erkennen und adäquate Lösungen vorweg anzubieten. In punkto Effizienz, Hygiene, Service und Know-how arbeiten wir ständig an der Verbesserung unserer Anlagen - unsere Klientel legt, wie wir, großen Wert auf Qualität. Um die notwendigen Zuführaggregate, Füll- und Dekostationen, Siegeleinheiten, Transfers und anderes für die Abfüllung von Premiumprodukten mit minimalem Personaleinsatz ohne Stillstände oder Ausschuß zu gewährleisten, werden die Maschinen immer länger. Der Durchschnitt lag zuletzt bei sieben Metern.« Von der Kreativität und den Ansprüchen aller namhaften Eiskremhersteller der Welt angespornt, hatte es sich bei der Big Drum Division Filling Machines & Packaging Systems ein Team - Chefingenieur Matthias Ruppert, Frank Stumpf, Leiter Elektronik, und Manfred Thaden, Leiter Service - zur Aufgabe gemacht, den Automatisierungsgrad und die Variabilität der Maschinen weiter zu erhöhen. Mit dem Einsatz von SPS und Motion Control sah man sich diesem Ziel näher gekommen.

In der neuen Version der Maschine sollte diese Aufgabe von elektronischen Kurvenscheiben und Servomotoren übernommen werden. Gefragt waren hohe Dynamik vereint mit fl exibler Anpassung des Steuerungssystems an die unterschiedlichen Formate. Bei der Versuchsmaschine betrug die maximale Hubzahl 75 Hübe pro Minute mit einem Hub von 120 Millimeter und einem zu hebenden Gewicht von bis zu 120 Kilo. Nach Ansicht des Ingenieurteams stellte der Servomotor die kritische Komponente für diese Automatisierungslösung dar. Deswegen verlangte man einen Nachweis, daß der Motor in der Lage ist, diese Anforderungen an Dynamik und Drehmoment zu erfüllen. Nach einem internen Auswahlprozeß unter sechs Anbietern dieser Technologien blieben nach den von Big Drum gesetzten Parametern lediglich noch zwei übrig, darunter Rockwell Automation aus Haan-Gruiten. In einer Testanlage sollten Spezialisten von Rockwell Automation die Belastbarkeit des Servomotors der MP-Serie unter Beweis stellen.

Angebaut an ein vorhandenes Planetengetriebe und gesteuert mit der ControlLogix-Demobox und einem digitalen Kinetix-Servoverstärker konnte in zahlreichen Versuchen schnell und flexibel den verschiedenen Anforderungen der Maschinenbauer aus Giflitz entsprochen werden. Ein Dauertest mit einem »harten« Bewegungsprofil bewies schließlich, daß der gewählte Motor für den Dauerbetrieb absolut geeignet ist. Auch nach mehr als zwei Stunden härtestem Dauereinsatz stieg die Motortemperatur nicht über 45 Grad Celsius. Damit war der Motor seinen Kontrahenten überlegen. Das Kinetix-Konzept von Rockwell Automation hatte durch seine einfache Bedienbarkeit sowie weitere Vorteile überzeugt:

¦ Wegfall der unfl exiblen mechanischen Kurvenscheiben,

¦ einfache Veränderung der Phasenlage, Amplitude und Form der Kurve, durch hinterlegte Programme oder Programmierung durch den Anwender,

¦ einfache und genaue Synchronisation mit Kettenförderer und Königswelle,

¦ leistungsstarker Servomotor der MP-Serie mit hervorragender Dynamik,

¦ weniger Komponenten durch die integrierte Logik und Motion Control des Kinetix-Konzepts,

¦ nur ein Software-Engineering-Tool - dadurch minimaler Schulungsaufwand für Entwicklung und Service.

Seit 1984 hat Big Drum etwa 200 Abfüllmaschinen an die großen Eiskrem-Hersteller dieser Welt ausgeliefert. »Und jede einzelne, von Kalifornien bis Australien, erledigt ihren Job noch einwandfrei«, sagt Matthias Ruppert nicht ohne Stolz. »Wir wissen das genau, da wir weltweit den Service für unsere Maschinen gewährleisten. Einige der Maschinen kommen auch regelmäßig zum Umrüsten, Erweitern oder Modernisieren zu uns zurück. Manchmal stehen wir dann vor Aufgaben, die uns so richtig herausfordern. Beispielweise sollten wir eine Abfülllinie, die nur vierbahnig zum Kühltunnel führte, aber sechsbahnig abfüllte, in Synchronisation zur Transportkette bringen. Wir haben das Problem mit einem fünfachsigen , zweiarmigen Drehroboter, einem Standard-Kinetix-Konzept mit ControlLogix, Sercos und Kinetix-Servoverstärker gelöst: Jede Hub- und Transfereinheit wurde mit zwei integrierten Servogetriebemotoren ausgestattet, die je nach Drehsinn und Geschwindigkeit ein Bewegen in zwei Freiheitsgraden gestatten. Drehen beide Motoren gleich schnell in dieselbe Richtung, wird horizontal transferiert. Ist der Drehsinn der Motoren verschieden, wird gehoben oder gesenkt. Das implizierte noch eine Reihe weiterer Vorteile«, resümiert Ruppert die Zusammenarbeit mit Rockwell Automation bei dieser Anlage. »So hat die Haupt-Drehachse durch das um 50 Prozent geringere Gewicht des Getriebemotors weniger Masse zu bewegen. Die hohe Steifi gkeit des Ausgangslagers vereinfacht überdies die Maschinenkonstruktion. Die Maschine verfügt dadurch über eine hohe Dynamik beim Heben beziehungsweise Senken und beim Querfahren und die Motion-Abläufe können einfach angepaßt werden.«

Und Hans-Peter Trosse ergänzt: „Individuelle Problemlösungen sind unser Geschäft - sowohl bei den Anpassungen und Veränderungen bestehender Maschinen, als auch bei unserem Hauptgeschäft - der Konstruktion und dem Bau bedarfsgerechter und dem Markt angepaßter Neu-Maschinen. Nicht bei jeder Anlage rechnet sich das Kinetix-Konzept, aber Flexibilität und Leistungsgrad der Anlage verbessern sich dadurch doch deutlich.

Erschienen in Ausgabe: 06/2004