Wurst - geschindelt oder gestapelt

Mehrere Antriebe bei wechselnden Geschwindigkeiten synchron zu steuern, gehörte bis vor kurzer Zeit noch zu den schwierigeren Aufgaben der Antriebstechnik, die sich bisher meistens nur mit teuren Servoantrieben lösen ließen. Moderne Frequenzumrichter, die bereits über ein beträchtliches Maß an ¿elektronischer Intelligenz¿ verfügen, erlauben auch bei komplexen Anforderungen mit vielen Achsen kostengünstigere Lösungen. Das zeigt eindrucksvoll unser Beispiel aus dem Bereich der Schneide- und Verpackungsmaschinen bei Lebensmitteln.

¿Sie suchen doch ¿ne interessante Anwendung unserer Antriebstechnik¿, fragte mich Stefan Gliwitzki-Grabner, Leiter der Öffentlichkeitsarbeit bei Lenze in Hameln. ¿Wie wär¿s mit Wurst und Käse schneiden und verpacken? Unser Großkundenbetreuer Jürgen Umlauft kennt einige außergewöhnliche Anwendungen bei Dixie-Union in Kempten im Allgäu.¿ Gegen Wurst und Käse hab ich grundsätzlich nichts einzuwenden, aber ¿ausgerechnet Kempten, bei dem Sauwetter¿ platzt es mir heraus. Schließlich haben wir Mitte November und der Verkehrsfunk überschlägt sich mit Horrormeldungen über die Straßenverhältnisse. Journalismus ist eben kein Zuckerschlecken, und so sitze ich Ende November zu nachtschlafender Zeit im Zug nach Augsburg, wo ich Jürgen Zulauft früh am Morgen zur gemeinsamen Fahrt nach Kempten treffen will.

Fast ein Universal-Genie

Die Zugfahrt nutze ich zur Einstimmung und studiere schon mal die Daten der vornehmlich eingesetzten Frequenzumrichter. 8200 Vector heißt die multifunktionale Reihe, die von 0,25 bis 11,0 Kilowatt reicht und für ein- und dreiphasigen Anschluss bei 230 Volt beziehungsweise dreiphasigen Anschluss bei 400/480 Volt im Programm steht. ¿Mid-Performance¿ nennen die Antriebsspezialisten aus Hameln diese Geräteklasse und wollen damit zum Ausdruck bringen, dass sich damit überschaubare Antriebsaufgaben kostengünstig lösen lassen.

Zwei steckbare Schnittstellen bieten Integrationsmöglichkeiten für Funktions- und Kommunikationsmodule an. Selbstverständlich verfügen die Geräte bereits über Standardfunktionen wie ein hohes Anlaufmoment, Motorschutz durch Thermistor-Eingang (PTC), frei programmierbare digitale Ein-/Ausgänge und einen integrierten Bremstransistor. An Betriebsarten stehen unter anderem zur Auswahl: lineare oder quadratische Spannungs-/Frequenz-Kennlinie, Vektorregelung, programmierbarer Relaisausgang, Frequenz-Ein-/Ausgang, PID-Regler und ein Hochlaufgeber in S-Form. Vier Online umschaltbare Parametersätze, zwölf Festdrehzahlen, bipolarer Sollwert sowie diverse weitere Funktionen runden die Fähigkeiten dieses ¿ fast universellen ¿ Umrichters ab. Besonders wichtig erscheint mir die ebenfalls integrierte Funkentstörung, weil sich gerade bei Mehrmotorenbetrieb leicht unübersichtliche Störstrahlungsverhältnisse ergeben.

Schneiden, Portionieren, Verpacken

Auf der Fahrt von Augsburg nach Kempten ¿ allen Befürchtungen zum Trotz bei strahlendem Sonnenschein durch eine herrliche Winterlandschaft ¿ informiert mich Jürgen Zulauft über seinen Kunden Dixie Union. Das Unternehmen gehört zu den führenden Anbietern von kundenspezifischen Hochleistungsanlagen zum Schneiden, Portionieren und Verpacken von Fleisch, Wurst, Käse und ähnlichen Produkten. Darüber hinaus verfügen die Kemptener über eine eigene Fertigung der für dieses Metier erforderlichen Folien. Der Bereich Lebensmittelverpackung entstand bereits 1953 aus einem Ex- und Import-Unternehmen für Lebensmittel und landwirtschaftliche Güter. Eine lange Kette von Entwicklungen immer schnellerer Verpackungsautomaten und die Gründung nationaler Gesellschaften in Europa führten zur heutigen Bedeutung auf dem Markt. Dixie Union gehört inzwischen zur texanischen Suiza Foods Corporation.

Günther Hiederer, der technische Leiter bei Dixie Union, erwartet uns bereits im tief verschneiten Kempten. Statt des von mir erwarteten Wurst- und Käsedufts empfängt uns allerdings die fast sterile Atmosphäre eines modernen Montagebetriebs. In Reih und Glied füllen die unterschiedlichen Maschinen in verschiedenen Fertigstellungsphasen die geräumige Halle. Inseln mit Zimmerpflanzen lockern die Umgebung auf.

Antrieb im Gleichschritt

Wir interessieren uns speziell für die automatischen Portionier- und Einlegesysteme, weil dort die meisten miteinander vernetzten Antriebe zum Einsatz kommen. Die geräumigen Maschinenkörper aus glänzendem Edelstahl nehmen in der ¿unteren Etage¿ die Elektrik/Elektronik auf, das ¿obere Stockwerk¿ dient zur Montage der elektrischen Antriebe. Über entsprechend gedichtete Wellen treiben sie von da aus die verschiedenen Transportbänder außerhalb des schützenden Gehäuses an.

Stolz präsentiert uns Günther Hiederer den aufgeräumten und übersichtlichen Steuerungsbereich. Die vielen Frequenzumrichter und Steuerungsbausteine lassen nur ahnen, welche diffizilen Abläufe hier zu beherrschen sind. Exakt synchrone Geschwindigkeiten sorgen beispielsweise beim Schindeln ¿ so nennen die Spezialisten das fächerförmige Stapeln der Wurst- oder Käsescheiben ¿ für die richtige Packungsgröße. Beim geraden Aufeinanderstapeln wiederum müssen die Bänder immer präzise Stoppen und Anlaufen. Mit einem mechanischen Trick gelingt dies in diesem Fall sogar bei koaxialen Wellen ohne den hier unvermeidlichen Schleppfehler mit den sonst erforderlichen und viel teureren Servoantrieben ausgleichen zu müssen. Für die Kommunikation mit den speicherprogrammierbaren Steuerungen dient der interne CAN-Bus in der Maschine. Später, im richtigen Betrieb, herrschen allerdings ausgesprochen maschinenunfreundliche Umgebungsbedingungen. Temperaturen von 7 bis 12 Grad Celsius und relative Luftfeuchtigkeiten von 98 bis 99 Prozent lassen sich nur mit einer leistungsfähigen Beheizung des Maschineninneren bewältigen. Darüber hinaus vermeiden thermisch isolierte Außenwände von vorneherein störende Kondensationsflächen im Innern. Diesen Bedingungen stehen dann die Reinigungsphasen bei 18 bis 22 Grad Celsius mit recht aggressiven Reinigern gegenüber. Das pneumatische Entspannen der Fördergurte erleichtert hierbei deren Abnahme und Reinigung.

15 Tonnen pro Schicht

Die Leistungen derartiger Anlagen sind beeindruckend. Als typisch nennt Vertriebsdirektor Helmut Herrmann fünf bis 15 Tonnen pro Schicht, wobei im Allgemeinen an fünf bis sechs Tagen in der Woche in zwei Schichten gearbeitet wird. Um das zu schaffen, laufen die Schneidemaschinen je nach Schneidgut mit bis zu 20 Zyklen pro Sekunde, wobei stets mehrere Schneidgutstränge auf einmal verarbeitet werden. Dass hierbei oft noch Folie zwischen die einzelnen Lagen eingeschossen werden muss, erleichtert den störungsfreien Ablauf nicht gerade.

Damit die vielen Einzelkomponenten der Anlagen störungsfrei mit- und nebeneinander arbeiten können, legt Günther Hiederer schon seit Jahren besonderen Wert auf die Einhaltung der Vorschriften zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Das zeigt sich einerseits in der vorhandenen eigenen Prüftechnik für leitungsgebundene Störungen, die alle Maschinen durchlaufen müssen und andererseits in der EMV-gerechten Auslegung bereits in Entwicklung und Konstruktion. Der Einsatz der Umrichter 8200 Vector erleichterte diese Aufgaben ungemein. ¿Das sind die ersten und einzigen mir bekannten Umrichter, bei denen ich in einer derartigen Anordnung mit einem zentralen Summenfilter in der Stromversorgung auskomme¿, bemerkt er denn auch begeistert.

Bisher habe ich mir kaum darüber Gedanken gemacht, welchen Aufwand es erfordert, die Regale im Einzelhandel mit den vielfältigen Aufschnittpackungen zu füllen. Das mag auch an meiner Vorliebe fürs Selbstschneiden vom Stück liegen. Die innovative Entwicklungs- und Konstruktionsleistung von Günther Hiederer und seinen Mitarbeitern ist jedenfalls beeindruckend. Nicht umsonst gehört Dixie Union zu den Marktführern in diesem Bereich.

Da Sie kaum gleichartige Anlagen bauen werden, Ihre jeweilige Aufgabenstellung also vermutlich völlig anders aussieht, habe ich mich mit allzu vielen Details zurückgehalten. Die vielfältigen Möglichkeiten der hier beschriebenen Antriebskomponenten herunterzubeten, würde andererseits nur Platz vergeuden. Das können Sie viel ausführlicher in den verfügbaren Datenblättern nachlesen.

Bernhard Siegmund / Januar 2000

Links: http://www.lenze.com, http://www.dixie-union.de