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Xemo-Steuerungen im Einsatz für die Produktkennzeichnung von Plastikbechern.

Absolut zuverlässige Produktkennzeichnung auch während der Beschleunigungsphase

Der Blick kundiger Verbraucherinnen und Verbraucher geht beim Lebensmittelkauf im Supermarkt häufig zuerst auf das Mindesthaltbarkeitsdatum. Doch wie kommt das "MHD" - so nennen es die Fachleuchte - eigentlich auf die Verpackungen? Meist werden sie auf einem Förderband an einer Druckvorrichtung vorbeigefahren. Seitlich vom Förderband ist ein Druckkopf fest montiert, der dafür sorgt, dass das jeweils richtige Datum auf das Behältnis aufgebracht wird. Die Druckauslösung erfolgt über einen Tastsensor, der direkt an das Kennzeichnungsgerät angeschlossen werden kann.

Nicht immer ist bei der Produktkennzeichnung eine solche Lösung möglich. Das ist beispielsweise bei der Beschriftung der Deckel von Blistern für Plastikbecher mit dem MHD der Fall. Da im Bearbeitungsprozess mehrere Haltbarkeitsdaten gleichzeitig gedruckt werden müssen, wäre diese Anforderung nur mit mehreren fest montierten Druckköpfen zu realisieren. Dabei handelt es sich aber um eine sehr kostenintensive Lösung. Wirtschaftlicher ist es hingegen, einen Druckkopf mit Hilfe einer Verfahreinheit am Beschriftungsobjekt entlang zu führen und synchron dazu mit dem zeilenweise ablaufenden Kennzeichnungsvorgang zu beginnen. Technologisch ist diese Lösung indes aufwändiger als die fest montierte Variante.

Bei Beschleunigung werden normale Steuerungen ungenauer

Konstrukteure solcher Anlagen müssen folgendes beachten: Der Druckvorgang findet innerhalb einer Produktionsstraße statt. Beim Beispiel der Plastikbecher stoppt das laufende Förderband jeweils für die Zeit, in der eine bestimmte Menge der Becher befüllt wird. Einige Meter weiter werden die bereits befüllten Blister dann bedruckt. In recht kurzer Zeit müssen die mobilen Druckköpfe schnell an den Blistern entlang fahren und die MHDs aufdrucken - und das möglichst jeweils an genau derselben Stelle. Für Steuerungen bedeutet dies Schwerstarbeit. Wenn das Starten des Druckvorgangs durch die in der Steuerung definierten Aktionspunkte nicht absolut exakt ausgelöst wird, kann die unschöne Folge sein, dass die Position der MHDs von Becher zu Becher leicht variiert. Dieser Effekt wird umso stärker auftreten, je schneller die Verfahrgeschwindigkeit des Kennzeichnungssystems ist.

Für solche Fälle hat die Systec GmbH aus Münster eine geeignete Systemlösung entwickelt. Sie reicht von der einfachen Verfahreinheit bis hin zu einer kompletten "Kennzeichnungsmaschine". Das Unternehmen liefert seinen Kunden auf Wunsch sowohl einbaufertige Teilsysteme als auch komplett autarke Lösungen der Unternehmens-eigenen Sonderanwendungsentwicklung. Basis der Kennzeichnungssysteme ist die Systec-Produktlinie "DriveSets". Dabei handelt es sich um einbaufertige Positioniersysteme, die komplett mit Steuerung, Lineareinheiten, Motoren, Energieführungen, Kabeln und allen notwendigen Schnittstellen ausgeliefert werden. Der Druckkopf - zur Auswahl stehen Tintenstrahl- oder Laser-Kennzeichnungssysteme - wird wiederum durch Fachunternehmen geliefert, mit denen Systec kooperiert.

Die Systemlösung wurde bereits realisiert für die Produktkennzeichnung von:

  • Joghurtbechern in einer Abfüllmaschine,
  • Folien in einer Siebdruckanlage,
  • Schläuchen,
  • Spritzgussbauteilen am Ende einer Fertigungskette,
  • Schlauchbeuteln in einer Schlauchbeutelmaschine,
  • Schaumstoffschläuchen.

Absolut exakte Aktionspunkte bei 1 Meter pro Sekunde

Der wesentliche Vorteil der in dem Münsteraner Unternehmen entwickelten Lösung liegt in ihrer Schnelligkeit und Exaktheit. Mit bis zu einem Meter pro Sekunde können die Druckköpfe verfahren werden. Die exakte Druckpositionierung bleibt auf jeden Fall gewährleistet. Dies wird erreicht, indem die Steuerung innerhalb von nur einer Millisekunde alle relevanten Parameter neu berechnet. Die Kennzeichnungsmaschinen fungieren als eigenständige, durch eine sehr leistungsfähige Steuerung der Xemo-Reihe kontrollierte Subsysteme innerhalb der Produktionsstraße. Über digitale Austauschsignale von übergeordneten Steuerungen wie beispielsweise SPS erfolgt die Ansprache des Teilsystems. Typische Austauschsignale sind Taktvorgaben, Busy-Meldungen, Druck-Start, Textumkehr oder Fehlermeldungen.

Die von Systec hergestellte Xemo-Steuerung erlaubt durch ihre komplexe und doch leicht zu bedienenende Software MotionBasic das Setzen von beliebigen Aktionspunkten für ein- oder auch mehrdimensionale Anwendungen. Im genannten Fall der Becher-Blister reicht es dabei völlig aus, den Abstand und die Zahl der pro Blister neben- und untereinander liegenden Becherdeckel einzugeben. Bei komplexeren Konturen können aber auch beliebige Aktionspunkte sowie Start- und Endwerte festgelegt werden.

Findet der Kennzeichnungsvorgang immer dann statt, wenn das laufende Förderband gestoppt wird, reicht eine einachsige Kinematik für das einfache Bedrucken des gleichen Produktes zumeist aus. Die Linearachse wird dann so montiert, dass die Produktkennzeichnung in Längsrichtung vonstatten geht. Eine zweidimensionale Kinematik bietet sich hingegen dann an, wenn verschiedene Produkte durch eine Fertigungsstraße geleitet werden. Auf der zweiten Achse wird dann die Beschriftungsachse jeweils an die richtige Position verfahren. Die Zwei-Achs-Anwendung gestattet sogar den Einsatz in kontinuierlich arbeitenden Fertigungslinien, bei denen das Förderband nicht zwischendurch gestoppt wird. Dies wird möglich, indem die Zwei-Achs-Kinematik über die Technologie-Option "Fliegende Schere" betrieben wird, so dass der Druckkopf dem sich fortbewegenden Kennzeichnungsprodukt quasi folgt. Mehrdimensionale Kinematiken erlauben sogar die Kennzeichnung noch komplexerer Konturen.

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Im zweiten Teil dieses Berichtes erfahren Sie Näheres über die Steuerungskonfiguration