Servomotoren vom Typ CMP63S von SEW-­Eurodrive treiben die einzelnen Förderbänder der Zuführ­einheit an. Die Steckverbinder dieser längenopti­mierten synchronen ­Servomotoren können variabel um bis zu 180° gedreht werden.

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Ohne vorgefertigte Templates oder Funktionsblöcke mit vorgetesteten Motion- oder Technologie-Funktionalitäten – einschließlich der Anbindung an die Antriebselektroniken – haben es Anwender zuweilen schwer, den Umstieg auf einen neuen Steuerungslieferanten zu vollziehen. ‚MultiMotion‘, das ‚Motion-Betriebsystem‘ von SEW, schließt diese Lücke. Dieses grafisch in die Engineering-Umgebung ‚Movitools MotionStudio‘ eingebundene Tool ermöglicht die parametrierbare Konfiguration von Antrieben und Motion-/Technologiefunktionalitäten. Insbesondere bei Anwendungen mit synchronisierten Achsbewegungen auf Basis von Kurvenscheiben – was typisch für Verpackungsmaschinen ist – lässt sich damit ohne zusätzliche Programmierung eine Vielzahl von Motion-Control-Funktionen äußerst schnell und effizient umsetzen. Mit dem zugehörigen grafischen Konfigurationstool sind dabei selbst komplexe Motion-Funktionen in Verbindung mit einer IEC-61131-Programmierung realisierbar. Gleichzeitig bietet es einen Monitor und Diagnosemöglichkeiten zum Steuern und Beobachten.

Bei den Testläufen der Zuführeinheit wurden die Kleinpizzen zunächst durch Holzscheiben ersetzt.

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Um eine möglichst nachhaltige Lösung zu erhalten, die auch bei ähnlich gelagerten Aufgaben verwendbar ist, sollte die neue Programmierung so gestaltet werden, dass sich mit ihr eine große Bandbreite von Produkten gruppieren und zuführen lässt. Der auf Basis der MultiMotion-Plattform neu entwickelte Steuerungsalgorithmus wurde so flexibel gehalten, dass er je nach Produktart, Zuführgeschwindigkeit und Anforderungen an die Gruppierung zwischen vier und acht Zuführbänder taktsynchron ansteuern kann. Bei Wolf geschieht dies mit 240 Takten in der Minute bei den kleinformatigen Pizzen und 80 Takten bei klassischen Größen. Mit geringfügigen Adaptionen ermöglicht diese nahezu universelle Programmierung der neuen Softwarelösung künftig auch die Verpackung vieler anderer Produkte.

Smart-Belt-Algorithmen in der Zuführung

Die Applikationsalgorithmen wandeln den variablen Produktstrom zunächst in einen konstanten Produktstrom um, der dann im zweiten Schritt taktsynchron der Verpackungsmaschine zugeführt wird.

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Damit die Pizzen prozesssicher zur Verpackungsmaschine gelangen, wurde die Produktzuführung mit Smart Belts umgesetzt. Unter ‚Smart Belt‘ versteht man ein Förderband, das neben der eigentlichen Förderfunktion eine Positionierung vornehmen kann. Ein Servomotor mit Positionsrückführung sorgt für die Umsetzung der Positionsvorgaben. Durch die eingebrachte Sensorik sind außerdem die Anzahl sowie die Position beziehungsweise der Abstand des Förderguts auf dem Smart Belt quantifizierbar. Mit diesen erweiterten Funktionen lässt sich das Band mit anderen Bändern synchronisieren oder in einen Regelkreis einbringen.

Die Herausforderung beim Applizieren der Smart Belts bestand darin, einen diskontinuierlichen Produktstrom in einen zur folgenden Maschine taktsynchronen Strom zu wandeln. Dabei sind Produkttoleranzen ebenso zu berücksichtigen wie mechanische Einflüsse (Drift, Schlupf). Zudem müssen die Rahmenbedingungen wie minimale und maximale Zuführung sowie die Verarbeitungsgeschwindigkeit der nachfolgenden Maschine festgelegt werden.

Die Abstände der einzeln von der Backmaschine ankommenden Pizzen werden im ersten Teil der Zuführung zunächst angeglichen und minimiert, so dass ein kontinuierlicher Produktstrom entsteht. In der Mitte der Zuführung entsteht über mehrere Bänder hinweg ein Puffer, mit dem auch größere Fehlzeiten kompensierbar sind. Dann werden die Abstände zwischen den Produkten mit Hilfe der Smart Belts so eingestellt, dass der Produktstrom taktsynchron zur Verpackungsmaschine ist.

Das „Motion-Betriebssystem“ erleichtert mit seiner graphischen Oberfläche sowohl die Konfiguration als auch die Diagnose und den Service.

© SEW-Eurodrive/Wolf

Die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Bändern darf nicht zu groß sein und die Bewegung insgesamt muss ‚flüssig‘ laufen, Geschwindigkeitsänderungen dürfen also nicht ruckartig erfolgen. Um das zu erreichen, muss auch die Sensorik genau auf die jeweiligen Produkte mit ihren Toleranzen eingestellt werden – eine Arbeit die Erfahrung und Fingerspitzengefühl erfordert. Außerdem sollte auf zukünftige Anforderungen so gut wie möglich Rücksicht genommen werden. Die auf Basis der Softwareplattform erzeugten Regelal-gorithmen sind funktional so gekapselt, dass der Anwender durch wenige Parametereinstellungen flexibel auf Änderungen der Produktgröße oder Verpackungseinheit reagieren kann. Dieser Anforderung wurde Rechnung getragen, indem in diesem Fall sämtliche prozessrelevanten Parameter über ein Display einstellbar sind.

„MultiMotion bietet dem Anwender eine gute Arbeitsgrundlage, mit der derartige Applikationen komfortabel umgesetzt werden können“, resümiert Matthias Christenn, regionaler Anwendungsbetreuer von SEW, und ergänzt: „Die gesamte Bewegungsfunktionalität lässt sich konfigurieren und anschließend durch praktische Diagnosetools im Steuerbetrieb testen. Der Programmieraufwand beschränkt sich auf die tatsächliche Anwendung und wird sehr überschaubar.“

Autoren: Heiko Füller ist bei SEW-Eurodrive im Marktmanagement zuständig für Antriebselektronik und Steuerungstechnik und Klaus Just ist in der Geschäftsfeldentwicklung Maschinenautomatisierung bei SEW-Eurodrive in Bruchsal tätig.