Antriebstechnik
Servoregler auf das Notwendigste abgespeckt
Intelligente Servoregelung hat Pfankuch Maschinen in die Lage versetzt, die Geschwindigkeit eines Friktionsanlegers bei Verdopplung der Positioniergenauigkeit um 50 % zu erhöhen. Mehr noch: Dadurch, dass der Regler exakt auf die Anwendung angepasst wurde, sanken gleichzeitig die Kosten spürbar.
Seit knapp drei Jahrzehnten beschäftigt sich das Ahrensburger Unternehmen Pfankuch mit der Entwicklung und Herstellung von Maschinen für die Drucknachbearbeitung und Papierverarbeitung. Zum Portfolio gehören unter anderem so genannte Friktionsanleger für die Zuführung von Broschüren und Produkten in Verkaufsverpackungen. Mit dem Ziel, die Leistung dieser Systeme zu erhöhen, sollte im Rahmen eines Upgrade-Projektes unter anderem die Steuerungs-Hardware aufgerüstet werden. Das Hauptaugenmerk galt dabei dem Motion-Control-Element der Verpackungsmaschine als grundlegende mechanische Struktur des bewährten SmartFeeder-Friktionsanlegers.
Vor dem Upgrade verfügte das universell einsetzbare Anlegesystem über eine Funktion zur Registrierung und Zuführung von Elementen mit einer Höchstgeschwindigkeit von bis zu 100 Elementen pro Minute mit einer Positioniergenauigkeit von etwa 2 mm. Bei der hierzu verwendeten Motion-Control-Hardware handelte es sich um einen konventionell kommutierten DC-Motor und einen relativ einfachen Regler, der von Pfankuch selbst entwickelt und hergestellt wurde.
Friktionsanleger wie dieser ermöglichen ein präzises Vereinzeln, Zählen und Zuführen von Produkten in Verpackungen.
© Metronix/PfankuchZiel des geplanten Upgrade war nicht nur, die Geschwindigkeit und Präzision so weit wie möglich hochzuschrauben, sondern gleichzeitig auch auf einen bürstenlosen AC-Servomotor umzusteigen, um so einen wartungsfreien Betrieb und kurze Beschleunigungszeiten zu erreichen. Entscheidend hierbei war, dass das Elektronik-Upgrade ohne eine signifikante Steigerung der Herstellungskosten realisiert werden sollte, damit die Maschine ihre preisliche Wettbewerbsfähigkeit in diesem Marktsegment behaupten kann.
Der Schlüsselfaktor war demzufolge die Suche nach einem geeigneten Servoregler. In der Regel werden diese im Markt in Form von Komplettprodukten angeboten und kosten dementsprechend. Ergo begab sich der Maschinenbauer auf die Suche nach einer auf die speziellen Anforderungen der konkreten Applikation zugeschnittenen und entsprechend „abgespeckten“ Lösung. Fündig wurde man schließlich beim Anbieter Metronix, der sich bereit erklärte, einen Regler aus seiner DIS-2-Produktpalette für dezentrale Anwendungen für eine kostengünstigere und vereinfachte integrierte Verwendung anzupassen.
Das Optimierungsvorhaben beinhaltete den Verzicht auf alle nicht wesentlichen Komponenten des Reglers. Hierzu gehörte auch der Wegfall von Gehäuse und kostspieligen Systemverbindern. Stattdessen fügte Metronix anwendungsspezifische Anschlüsse und Anbaumöglichkeiten hinzu und führte zwecks Leistungsoptimierung gewisse Änderungen an der Firmware des Servoreglers aus. Letztendlich ermöglichte die maßgeschneiderte Lösung eine Steigerung der Zuführgeschwindigkeit von 100 auf 150 Elemente pro Minute – bei gleichzeitiger Verdopplung der Positioniergenauigkeit auf 1 mm.
Bei der OEM-Integration wurde bewusst auf verschiedene kostenintensive aber nicht benötige Komponenten verzichtet.
© Metronix/PfankuchMit dem eingebetteten Servoregler hat Pfankuch gleichzeitig eine CAN-open-Schnittstelle zur Netzwerk-Erweiterung erhalten, sodass die Plattform jetzt auch für eine zukünftige Optimierung des Anlegers gewappnet ist. Wenn erforderlich, lassen sich zu einem späteren Zeitpunkt zudem sehr einfach optionale Technik-Module für weitere Feldbus-Schnittstellen wie Ethercat oder Profibus hinzufügen. Der verwendete Servoregler beschleunigte den auf dem Friktionsanleger basierenden Zuführzyklus vor allem durch lokale im Regler integrierte Steuerungsintelligenz, die nicht nur Steuerungsberechnungen schneller durchführt, sondern auch einen hochmodernen Positionier-Algorithmus verwendet, der den Reglertakt häufiger als bislang zur Optimierung der Registriergenauigkeit anpasst.
Die Zuführgeschwindigkeit und präzise Positionierung des neuen SmartFeeder-Systems ließ sich dadurch dermaßen verbessern, dass es selbst vor Highspeed-Anlegern in Anwendungsbereichen, die keine Multi-Achsen-Steuerung brauchen, nicht zurückstecken muss.
Diese leistungsfähigere Produktkategorie setzt in der Regel auf einem hochperformanten dedizierten Motion-Con-troller oder einer SPS auf und kostet meist doppelt so viel wie ein eigenständiger Friktionsanleger. Neben den Maßnahmen zur Leistungssteigerung hat Pfankuch weitere Verbesserungen am Anleger vorgenommen, um den Betrieb und die Verwendung zu vereinfachen – unter anderem eine überaus einfache simple Möglichkeit zum Wechsel des Friktionsriemen für verschiedene Zufuhranwendungen.
Die funktionellen Verbesserungen sind eine Seite der Medaille; die Kosten sind die andere. Frank Essmann von Metronix hierzu: „Uns ist es gelungen, gut 20 % der Hardwarekosten beim DIS-2-Modul einzusparen, damit dieser Servoregler für die integrierte Anwendung tragbar ist“.












