Produktion von Kaffeekapseln kompakt und flexibel

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Mit konzentrischem statt linearem Aufbau hat Gima s.p.a. als italienischer Maschinenhersteller den Platzbedarf beim Befüllen von Kaffeekapseln drastisch reduziert: ca. vier Quadratmetern Stellfläche genügen. Stärke der „kleinen“ Anlage ist die Produktion kleiner Lose – und sie ist dabei ebenso flott wie eine Großserienmaschine. Schlüssel zum Erfolg ist kompakte Motion-Control- und Wägetechnologie aus einer Hand.

Ob Kaffee, Tee oder Kakao – Heißgetränke aus der Kapsel oder Pads sind der neue Trend. Insbesondere derart verpackter Kaffee ist beliebt: Schätzungsweise zwei Milliarden Döschen werden allein in Deutschland pro Jahr verbraucht. Anteil an diesem Trend hat auch die italienische Firma Gima S.p.A. mit Sitz in Bologna. Sie ist Spezialist im Bereich der Verpackungs-automatisierung für Tee, Kaffee, Getränke, Lebensmittel wie Molkerei- und Convenience-Produkte, Kosmetik- und Hygiene-artikel. Der Anlagenbauer verfügt über langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Kapselbefüllung mit Kaffee und anderen

löslichen Produkten sowie beim Abpacken der fertigen Kap-seln in Faltschachteln bzw. Flowpacks. Gimas neueste Kom-paktanlage für die Kapselproduktion schließt eine Lücke im Maschinenangebot. Das schlanke Maschinenkonzept beruht auf einer Komplettlösung für den Steuerungs- und Automati-sierungsprozess von Siemens.

Die Aufgabe: Schnelle Anpassung an die Produktionsanforderungen

Eine kompakte und preisgünstige Maschine konzipiert für kleine bis mittlere Produktionsmengen, die jedoch die glei-chen technischen Eigenschaften mitbringt wie die „größere Schwester“, die Serie 595,– diese Idee stand am Anfang des Baus der neuen Abfüllanlage der Serie 590.

Neben der Tatsache, dass sie eine Lücke im mittleren Markt-segment schließt, wird die Maschine aufgrund ihrer hohen Füllleistung von bis zu 100 bzw. 200 Kapseln in der Minute

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auch von den großen Markenherstellern geschätzt, die damit neue Mischungen und Produkte testen.

Trotz der geringeren Größe bieten die neuen Maschinen dieselben Leistungen wie ihr größeres Pendant, jedoch bei einem bis zu 70 % verringerten Platzbedarf. Die 590 ist eine modular aufgebaute Maschine mit Rotationsfunktion, die individuell an die aktuellen Anforderungen der Produktion angepasst werden kann. Ihre mechanischen Module können einfach und schnell ausgetauscht werden und ermöglichen so auch eine rasche und effiziente Instandhaltung. Durch ihre kompakte Größe mit einer Stellfläche von ca. vier Qua-dratmetern ist es möglich, sie zu bewegen, ohne sie vorher abbauen zu müssen. Dies verkürzt die Installationszeiten erheblich.

Die Lösung: Leistungsstarke Komponenten mit wenig Platzbedarf

Bewusst hat man sich bei Gima für eine Lösung von Sie-mens entschieden. Dazu Davide Azzolini, verantwortlich für die Projektierung der Elektrik bei Gima: „Die Gründe, die uns überzeugt haben, die Siemens-Lösung für die Realisie-rung der 590 zu nutzen, sind vielfältig. Insbesondere haben wir die Leistung und Flexibilität der Simotion-D-Steuerung genutzt, welche die Steuerung der Achsen, der Antriebe und der zugehörigen Motoren in nur einer einzigen Automati-sierungsumgebung ermöglicht. Dies hat uns eine modulare Vorgehensweise bei der Projektierung der Software ermög-licht, eine Modularität, die sich auch in der mechanischen Struktur der 590 widerspiegelt. Zudem ermöglichte das PC-Panel eine sehr komfortable und einfache Konfiguration der optionalen Module und der Formate, welche die Anlage verarbeiten kann.“

Bei dieser Kompaktlösung war es auch nötig, den Platz in den Schaltschränken und an der Maschine zu verringern. Die Wahl fiel auf das dezentrale Peripheriesystem Simatic ET 200SP von Siemens. Durch den skalierbaren Aufbau kann

die Peripheriestation exakt auf den jeweiligen Bedarf vor Ort ausgerichtet werden. Mit ihrer kompakten Größe findet sie auch bei engen räumlichen Verhältnissen ohne weite-res Platz im Schaltschrank. Dies gilt auch für die bei Gima verwendete Wägetechnik: Das Wägemodul SIWAREX WP321 für das Peripheriesystem SIMATIC ET 200SP gehört mit einer Modulbreite von nur 15 mm zu den kleinsten Wägeelekt-roniken weltweit. Kompakt, gleichzeitig aber auch schnell und flexibel waren die Anforderungen an die eingesetzten Komponenten. „Das Entscheidende“, so Azzolini, „ist die Möglichkeit, durchgängig mit Produkten zu arbeiten, die sehr leistungsfähig sind und alle zusammenpassen, weil sie aus einer Hand kommen.“

Alle Geräte sind über Profinet miteinander verbunden, wäh-rend ein Fernwirkgerät eine ausgehende sichere SSL-VPN-Verbindung aufbaut, um so vollen Zugang zum gesamten System über das Internet zu gewähren. Dank dieser Full-Pro-finet-Architektur ist es möglich, eine genaue und erweiterte Diagnose über alle vernetzten Geräte durchzuführen – mit dem zusätzlichen Vorteil, auch ohne Entwicklungstool auf einige Systemdaten zugreifen zu können. Dies geschieht mithilfe des Webservers, der in alle Komponenten integriert ist. Ein weiterer äußerst wichtiger Faktor betrifft Safety Inte-grated über den Feldbus, auch unter dem Aspekt, Platz im Schaltschrank einzusparen und den Verdrahtungsaufwand zu verringern. Eine komplett integrierte Lösung, die perfekt zu den Anforderungen an eine kompakte Maschine passt.

Der Nutzen: Kompakte und durchgängige Systemtechnik aus einer Hand

Mit der integrierten Motion-Control-Technologie von Siemens können die 23 bürstenlosen Servoantriebe der Maschine auf engstem Raum verwaltet und koor-diniert werden. Diese Achsensteuerung realisiert alle Maschinenfunktionen.

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Die neue Gima-Serie 590 ist befüllt Kaffeekapseln in hoher Geschwindigkeit und benötigt dafür nur wenig Stellfläche

SIWAREX WL260 SP-S AE

• geeignet für kleinste Lastbereiche von 0,3 kg bis 3 kg und Plattformgrößen bis 200mm x 200mm.

• Genauigkeitsklasse von 0,015 %, in hoch auflösenden Waagen einsetzbar

• Schutzart IP65

SIWAREX WP321

• Einheitliche Aufbautechnik und durchgängige Kommunikation in SIMATIC ET 200SP

• Parametrierung der Waage über Bedienpanel, CPU oder PC• Flexible Projektierungsmöglichkeiten in SIMATIC TIA Portal bzw.

SIMATIC Step7• Hohe Auflösung von bis zu +/- 2 Million Teilen• 100/120 Hz Messrate (effiziente 50/60Hz

Störfrequenzunterdrückung)• Waageninterne Überwachung von frei einstellbaren Grenzwerten• Einfache Inbetriebnahme mittels Software „SIWATOOL“ ohne

SIMATIC-Kenntnisse möglich• Direkter Einsatz in ATEX Zone 2 möglich• „Ready for use“ Beispielprogramm

Dazu zählen neben der Bewegungsführung auch die Dosie-rung des Produktes, Temperatursteuerung, Alarmfunktio-nen, Statistiken und Rezepturverwaltung, und vieles mehr.

Miniaturformat prägt auch die Verwiegung: Hier wurde die Miniatur-Plattform-Wägezelle SIWAREX WL260 SP-S AE eingesetzt. Sie besteht aus Aluminium und ist für kleinste Lastbereiche von 0,3 kg bis 3 kg vorgesehen.

All das garantiert ein hohes Niveau an Präzision und Leis-tung der Maschine. Es ist die erste rotierende Maschine im Hinblick auf den Produktfluss. Diese Eigenschaft bewirkt eine erhebliche Platzersparnis – bei gleicher Leistung wie bei der größeren Maschine dieser Reihe.

„Außer der Tatsache, dass die Systeme auf dem neuesten Stand der Technik sind, “ so Azzolini abschließend, „haben wir bei Siemens eine Vertriebs- und Supportstruktur vor-gefunden, die speziell auf den Produktverpackungssektor zugeschnitten ist. Man ist dort in der Lage, unsere Bedürf-nisse und die Anforderungen der Branche zu verstehen, kompetent darauf zu reagieren und einen direkten und schnellen technischen Support zu leisten.“

Änderungen vorbehaltenNur als pdf erhältlich © Siemens AG 2015

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Die Informationen in dieser Broschüre enthalten lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können.

Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie beiVertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden. Alle Erzeugnis-bezeichnungen können Marken oder Erzeugnisnamen der Siemens AG oder anderer, zuliefernder Unternehmen sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzens.

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Exkurs SIMOTION

Simotion bietet sich für alle Maschinen mit Motion-Control-Aufgaben an – der Fokus liegt dabei auf einfachen und flexiblen Lösungen selbst für komplexe Anwendungen. Der modulare Aufbau in Hard- und Software unterstützt modulare Maschinenkonzepte, mit denen sich verschiedene Maschinenvarianten und -konfigurationen sehr einfach umsetzen lassen.

Die von SIMOTION angebotenen Technologiefunkti-onen und die integrierte SPS-Funktionalität decken dabei alle üblicherweise in Verpackungsmaschinen benötigten Funktionen ab, Profibus oder Profinet ermöglichen eine performante Kommunikation innerhalb der Maschine und mit überlagerten Steuerungsebenen.