Induktive Quadersensoren

Gut gewickelt

Fast alle Waren, die ein Werk verlassen, werden in Kartons verpackt, auf Paletten gestapelt und mit Folie umwickelt.
Diese schützt nicht nur gegen Umwelteinflüsse sondern verbindet die Kartons auch fest mit der Palette. Damit das Umwickeln auch bei unterschiedlichen Stapelhöhen reibungslos abläuft, sind in den vollautomatischen Verpackungsmaschinen spezielle Sensoren integriert.

In der industriellen Verpackung haben sich zwei Techniken durchgesetzt: Das Schrumpfen und das Stretchen. Beim Schrumpfen wird Folie von oben oder unten über die Kartons gestülpt und dann mittels Wärme geschrumpft und versiegelt. Beim Stretchen werden Paletten und Kartons mit einer bereits vorgedehnten Folie umwickelt.

Das Unternehmen Tempo-Pack aus dem westfälischen Hagen entwickelt, baut und vertreibt für beide Techniken schlüsselfertige und vollautomatische Verpackungsmaschinen. Einer der Kunden ist das Traditionshaus Rabenhorst, das seit über 100 Jahren hochwertige Fruchtsäfte herstellt – allgemein bekannt ist beispielsweise der „Rotbäckchensaft“. Bevor die auf Europaletten gestapelten Kartons das Werk in Runkel am Rhein verlassen, werden sie im Stretchverfahren in Folie verpackt. Diese bestehen aus dem Kunststoff Polyethylen (PE) und werden aus Erdöl gewonnen. Sie sind also ein wertvoller Energielieferant im Recyclingprozess – und kein Abfall.

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Die Verpackung beginnt damit, dass die Palette in den Rotationswickler fährt. Dann wird ein Drehring abgesenkt, an dem sich die Rolle mit der Folie befindet. Mit bis zu 60 Umdrehungen pro Minute umkreist diese dann um die Kartons. Bis zu 12 Lagen, der nur wenigen Mikrometer dünnen Folie, sorgen für eine optimale Verpackung des Stapels. Nun erzeugen kundenspezifische Kartonagen aber unterschiedlich hohe Stapel auf den Paletten. Ein reibungsloser Ablauf kann daher nur mit einer ausgeklügelten Steuerungstechnik und entsprechenden Sensoren erreicht werden. Die in diesen Maschinen integrierten induktiven Sensoren am Wickelkranz, erkennen nicht nur die Drehlage, sondern überwachen auch die Endanschläge beim Senken und Heben des Wicklers. Um die Kartons zusätzlich von oben gegen Schmutz und Feuchtigkeit zu schützen, wird darüber hinaus eine Deckfolie aufgelegt. Diese wird mit Hilfe einer speziellen Aufsetzvorrichtung auf dem obersten Karton abgelegt und während des Wickelvorgangs in Position gehalten. Auch hier werden Sensoren eingesetzt.

Kostengünstige Positionserfassung

Die Überwachung des kompletten Ablaufs erfolgt über induktive Quadersensoren von ifm electronic. In dem beschriebenen Rotationswickler von Tempo-Pack sind über 20 dieser Sensoren vom Typ IMC5115 im Einsatz. „Sie ermöglichen eine zuverlässige, robuste und zugleich kostengünstige Lösung zur Positionserfassung“, so Ralf Buttelmann, Geschäftsführer bei Tempo-Pack. Die induktiven Näherungsschalter in Quaderbauform gestatten hohe Schaltabstände von 20 mm (bündig), beziehungsweise bis zu 40 mm (nicht-bündig). Positiv ist auch, dass das Gehäusemaß bei nur 40 x 40 mm liegt; dies bietet ausreichend Schutz vor mechanischer Beschädigung. Darüber hinaus besteht das Gehäuse aus PA und genügt der Schutzart IP 67. Die Sensoren sind verpolsicher und bieten einen Kurzschluss- sowie einen Überlastschutz. Der zulässige Temperaturbereich beträgt -25 bis 70 °C und die Betriebsspannung liegt bei 10 bis 36 V DC. Um eine optimale Anpassung an unterschiedliche Applikationen zu erreichen, ist der Sensorkopf in fünf verschiedene Positionen drehbar – hierzu muss nur die Verstellschraube gelöst werden. Ein optionales Systemzubehör gestattet zudem eine einfache und sichere Montage. Hilfreich für den Anwender sind auch die beiden rundum gut sichtbaren Eck-LEDs. Über sie lassen sich sowohl die Betriebsbereitschaft als auch der Schaltzustand aus großer Entfernung ablesen. Damit dies auch bei heller Umgebung möglich ist, sind die LEDs in einer schwarzen Gehäusefront eingelassen. Der Anschluss des Dreileiter-Gerätes erfolgt über eine M12-Steckverbindung.

Um den Verdrahtungsaufwand der gesamten Anlage zu minimieren, wurde das Feldbussystem AS-Interface eingesetzt. Als Bindeglied zur Sensorik fungieren digitale Ein- und Ausgänge der ClassicLine-Module von ifm electronic. Diese sind wahlweise in 45 mm Breite mit 4 Eingängen oder Ausgängen, beziehungsweise in 90 mm Breite mit jeweils 4 Ein- und 4 Ausgängen erhältlich. Über Bedien- und Anzeige-Elemente sowie Dioden auf dem Frontdisplay erhält der Anwender Auskünfte über Signalzustände, Betriebsspannungen und Fehlerzustände. Die Typenvielfalt dieser Module macht es sehr einfach, die optimale Konfiguration für die benötigten Ein-/Ausgänge zusammenstellen. Ein zweiadriges Flachkabel überträgt die Sensordaten dann zur Steuerung.

Dr. Peter Stipp / stipp@hoppenstedt.de

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