Modernizace místo nového nákupu aneb Jak dostat víc za své peníze

Kombinace osvědčených vlastních nebo dokoupených provozních prostředků a nejnovější řídicí a pohonné techniky může být správnou alternativou k nákupu nového výrobního zařízení. Především tehdy, když na ně jsou kladeny zcela specifické požadavky. Dokládá to aktuální projekt tradičního podniku Hohenberger Tapetenmanufaktur GmbH. Výrobce kvalitních tapet nedávno zcela nově vybudoval výrobní zařízení na základě použitých tiskařských strojů a nechal si je vybavit nejmodernější automatizační technikou Lenze. Hohenberger má od té doby nejen zařízení na výrobu ekologických tapet, které přesně odpovídá zájmům podniku a výrobnímu procesu. Nadto zachází toto zařízení velmi efektivně s používanými zdroji, a přesto stálo méně než srovnatelné nové zařízení.

Trend směřující k ekologickým a zdravotně nezávadným výrobkům působí na výrobce nepříznivě tím, že často musí používat materiály, které ve srovnání s jejich konvenčními zvyklostmi vykazují nevýhodné výrobně-technické vlastnosti. Proto často vyžadují speciálně přizpůsobené provozní prostředky. Například strukturované tapety: k potisku a strukturování povrchu konvenčních strukturovaných tapet se využívají dobře zpracovatelné barvy a pěny s obsahem PVC, které mohou zůstat na vzduchu téměř libovolně dlouho. Nyní se však používají jejich zvláště ekologické náhrady, které neobsahují PVC a ředidla a využívají systémy vodou ředitelných barev. Ty nejenže rychle schnou na vzduchu, ale vedou i k tomu, že šíře takto potiskovaného materiálu je menší než u konvenčních systémů barev, protože potiskovaná látka (tapetový papír) nasává vodu, tvoří vlnky a snadno se protahuje. Tím se obzvlášť ve vícebarevném tisku tvoří stíny.

Obr. 1. Srdce inovativního řešení pohonů: Lenze Servo Drives 9400

Ralf Taubert, vedoucí provozu ve firmě Hohenberger a vnuk jejího zakladatele, vidí navzdory těmto omezením budoucnost jak svého provozu, tak i celého oboru úzce spjatou se strukturovanými tapetami bez PVC: „Doposud minerální pěněné tapety na vodní bázi pro jejich cenu, která je značně vyšší ve srovnání s konvenčními vinylovými tapetami, kupovali jen spotřebitelé se zvláště vysokými nároky na kvalitu a zdravotní nezávadnost. Trvalý trend k materiálům pro zdravé bydlení a také zákonné předpisy vedly k tomu, že na trhu došlo k pohybu. Čas pracuje zcela jasně pro nás.“

Od 1. ledna 2012 např. všechny stavební produkty a rovněž materiály pro zařizování a vybavení, které budou uváděny na francouzský trh, musí být označeny podle jejich emisí. Pro německé výrobce tapet, podlahových materiálů, vnitřních tlumicích látek a jiných stavebních materiálů to znamená, že musí své výrobky označovat, jestliže nechtějí Francii jako odbytiště svých výrobků ztratit.

Odpovědné osoby ve společnosti Hohenberger se začátkem roku 2011 rozhodly jednu původní výrobní linku nahradit novou, speciálně přizpůsobenou potřebám barevných systémů na vodní bázi pro výrobu minerálních pěněných tapet.

Obr. 2. Controller 3200 C od Lenze

Modernizace minimalizuje riziko investic

„Nákup úplně nového zařízení, jak je výrobci tiskařských strojů nabízejí, pro nás nepřicházel v úvahu pro mimořádně vysoký objem investic a s tím spojené finanční riziko,“ vysvětluje Ralf Taubert. „A co bylo ještě závažnější pro rozhodnutí: takové konfekční zařízení odebrané „ze skladu“ by bylo možné – v každém případě s odůvodnitelnými dalšími náklady – jen podmíněně přizpůsobit našim individuálním požadavkům.“

Vedení firmy se proto rozhodlo pro zařízení, u kterého mají být použity funkční moduly předchozího zařízení a také přikoupené již použité části zařízení jako tiskárny nebo vratné navíjecí zařízení a nové mechanické díly, které ve spojení s nejmodernější pohonnou a řídicí technikou mají vytvořit zařízení, jež vyhovuje stanoveným požadavkům.

Jako technologický partner pro automatizaci zařízení byla přizvána společnost Lenze, specialista na pohony a řízení. „Spřátelený podnik nám kladl na srdce, abychom uvažovali o firmě Lenze, kterou doporučovalo také úspěšné zpracování srovnatelných projektů,“ zdůvodňuje volbu Taubert. „Rozhodujícím bodem bylo také to, že u Lenze jsme mohli dostat kompletní automatizační systém včetně vývojového zpracování z jednoho zdroje. Kromě toho tým Lenze už ve fázi nabídky a plánování přesvědčoval profesionálním a kompetentním vystupováním.“

Řešení na míru výrazně snižuje výrobní náklady

Podle přání společnosti Hohenberger převzalo vývojové oddělení od Lenze vypracování a realizaci automatizačního řešení – od volby a návrhu pohonu, přes naprogramování řídicích a vizualizačních aplikací až po výrobu rozváděčové skříně. Již po pouhých čtyřech měsících mohlo být zařízení, díky optimálnímu plánování projektu a kompletní odpovědnosti Lenze za automatizační systém, uvedeno do provozu za pouhých čtrnáct osobodnů.

Od té doby má Hohenberger zařízení, které je optimálně přizpůsobené požadavkům podniku. Jádrem zařízení jsou tři sítotiskové tiskárny a jedna razicí stanice.

Potiskovaný materiál odvíjí vratné odvíjecí zařízení, vyvinuté společností Hohenberger. Potom, co tiskárna nanese nebo sejme referenční tiskovou značku, dostává se tapeta k první ze tří sítotiskových tiskáren. Každé tiskárně je přiřazeno zařízení pro řízení okraje dráhy a sušárna. Za třetí tiskárnou je materiál ve větším horkém kanálu předsušen a následně napěněn. Na to navazuje razicí stanice, která může být použita k dalšímu strukturování tapety. Po odříznutí okrajů nakonec hotová tapeta postupuje do výstupního zásobníku zboží a poté je samostatně pracujícím navíjecím zařízením navíjena do obvyklých rolí svitkového zboží.

Obr. 3. Hohenberger Tapetenmanufaktur GmbH oceňuje výhody průběžného automatizačního řešení „z jedné ruky“

U každé tiskárny je instalována obslužná jednotka, jejímž prostřednictvím mohou být všechny zpracovávající stanice hlídány a řízeny. Byla zavedena dvě rozhraní Human Machine Interfaces ze série EL 100 a panelové PC typu P500 z Embedded Line od Lenze, na kterém běží vizualizační aplikace k zařízení. „Tím jsme mohli ovládání tlačítky, které bylo obvyklé u předchozích strojů, nahradit dotykovým panelem,“ dodává Ralf Taubert. „To odpovídá stavu techniky a kromě toho to dovolilo vytvořit zobrazení na dotykovém panelu přesně podle našich představ a tak, že není nutné další vysvětlování. To mezi jiným pro nás znamená, že můžeme využívat náš personál flexibilněji.“

Jednotky obsluhy jsou spojeny po síti Ethernet TCP/IP s centrálním řídicím systémem zařízení a pohybů (Motion), jednotkou Controller 3200 C. O nutnou dynamiku a přesnost procesu tisku se stará třináct servomotorů Lenze s rezolvery ve spojení s invertory ze skupiny přístrojů Servo Drives 9400. Odpovídají za spolehlivý a šetrný transport papírového pásu strojem a stejně tak jsou odpovědné za tři pohony tiskáren (pohon tahu, řízení okraje pásu, pohon chladicích válců) a razicí stanice. Přes integrované digitální I/O měničů Servo Drives 9400 jsou připojeny registrující senzory, takže mohla být vytvořena mimořádně rychlá regulační smyčka pro řízení okraje pásu.

Z důvodu velkého počtu os a potřebné dynamiky a přesnosti pohybu se inženýři firmy Lenze rozhodli použít EtherCat jako Motion-Bus. Při použití komunikační sběrnice na bázi Ethernetu jsou také připojeny na řízení čtyři měniče frekvence typu Inverter Drives 8400. Ty napájejí motory ventilátoru přívodního a odpadního vzduchu u sušiček a rovněž systém ořezávání a zásobníku zboží na výstupu zařízení. Na základní rovině shromažďují moduly I/O System 1000 signály senzorů a vedou je přes modul připojení na sběrnici EtherCat dále na jednotku řízení.

Obr. 4. Výrobce velmi kvalitních tapet Hohenberger Tapetenmanufaktur GmbH
vybavil své výrobní zařízení nejmodernější automatizační technikou Lenze
(foto: iStockphoto)

Odpad menší o 80 % a větší výrobní rychlost

„Průchodnost, dosažená servotechnikou Lenze, vysoká přesnost a vynikající vlastnosti synchronizovaného chodu a také omezení na jednoduchou šířku tisku maximálně 640 mm nám umožnily odstranit problémy, které jsou jinak s vodou ředitelnými barvami spojeny,“ shrnuje Ralf Taubert.

Aby byly vyrovnány nevýhodné účinky relativně malé šířky tisku na výrobní náklady, platilo dále, že je třeba výrazně zvýšit vyráběné množství ve srovnání s předcházejícím strojem. Tohoto cíle bylo dosaženo uskutečněním několika opatření. Tak mohla být zvýšena rychlost průchodu v důsledku větší dynamiky a rychlosti reakcí systému pohonu z 50 na 70 m/min. Protože při použití průběžné elektrické hřídele může být v nejkratším čase provedeno raportování (tzn. že jednotlivé barvy se po změně produktu rychleji dostanou do soutisku, popř. odchylky v procesu jsou rychleji vyrovnány), vzniká méně výmětu. Správa receptů zaručuje, že jednou použité nastavení, které bylo shledáno jako dobré, může být bez problémů libovolně často a bez dlouhého seřizování znovu použito. Zároveň je zařízení se svou délkou 40 m podstatně kratší než konvenční sítotisková zařízení, takže se ve stroji nachází méně papíru, a už proto vzniká méně makulatury. „Těmito kroky jsme snížili výmět o 80 %,“ raduje se R. Taubert. „Navíc můžeme v tomto zařízení bez problémů použít pásy potištěné levnějším flexotiskem, bez problémů je dále zpracovávat, případně i zušlechťovat, a tím výrobní náklady dále stlačit.“

K redukci výrobních nákladů též přispívá, že ventilační systém pracuje s pohony s regulací otáček podle potřeby. Brzdná energie je vracena do napájení a teplo je získáváno zpět z odpadního vzduchu. To chrání životní prostředí a šetří finanční prostředky.

Závěr a výhled

„V úzké spolupráci s Lenze jako partnerem pro automatizaci se podařilo výrobní linku v rámci modernizace přestavět tak, že nevýhody systému vodou ředitelných barev jsou vyrovnány a současně vzrostla výrobní kapacita, odpad byl výrazně redukován a spotřeba energie mohla být snížena na minimum,“ shrnuje šéf Hohenbergeru. Proto lze na zařízení hospodárně vyrábět dávky už od 300 rolí, ale také velké série. „S výsledkem jsme velmi spokojeni a společně s Lenze připravujeme další projekt,“ uzavírá Ralf Taubert.

---

Vyšlo v časopise Elektro č. 6/2017 na straně 44. 
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde.