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Maschinenbauer Hero: Dezentrale Antriebstechnik in der Praxis

Ein gutes Beispiel für eine gelungene 'Abspeck-Kur' ist der schwäbische Maschinenbauer Hero, der mit dezentraler Servoantriebstechnik seine Schneid- und Wickelmaschinen ordentlich verschlankt hat. Die Devise: Verzicht auf alles, was nicht wirklich notwendig ist.

2_Dezentrale Antriebe direkt am Wickel- und Positionierprozess platziert Bildquelle: © Sienk

Die dezentralen Antriebe sind beim Maschinenbauer Hero direkt am Wickel- und Positionierprozess platziert.

Karbon- oder auch Basaltfaserbänder sind typische Produkte, welche die Maschinen von Hero verarbeiten. Die zentrale Aufgabe besteht darin, ‚Mutterrollen‘ mit einer Ausgangsbahnbreite von 30 Zentimetern längs aufzuteilen. Dazu wird das Material abgewickelt, durch ein Messerwerk geführt und anschließend wieder aufgewickelt. Das Ergebnis sind Einzelrollen, die eine Bandbreite zwischen drei und 15 Millimetern haben. Zum Einsatz kommen diese Bänder zum Beispiel im Flugzeugbau. Ob Kohlenstoff oder Mineral: In beiden Fällen erfordert die Weiterverarbeitung der Faser­bänder Fingerspitzengefühl bei den Drehmomenten. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Metallfolien mit wenigen hundertstel Millimetern Dicke. Ist der Zug zu hoch oder ungleich, bilden sich an den Kanten der nur wenige Millimeter breiten Bänder schnell so genannte Rüschen. Sie zeugen davon, dass der Werkstoff über seinen elastischen Bereich hinaus überdehnt wurde. Weil das Ganze nicht mehr reversibel ist, kann dieses Ereignis folglich dem Produktionsausschuss zugerechnet werden.

1_Anlagen von Hero verarbeiten hochdünnes Gewebe Bildquelle: © Sienk

Die Anlagen von Hero verarbeiten hochdünnes Gewebe.

Infolgedessen ist eine überaus feinfühlige Regelung der Bahnspannung bei der Hero-Lösung ein absolutes Muss. Gefahren wird – je nach Materialbreite – mit Werten zwischen 5 und 1,2 N. Realisiert ist das Ganze mit einem synchronen Verbund aller Servoachsen und einem leicht vorauseilenden Drehzahlsollwert, den die Motoren der Aufwickler aber nicht erreichen – was so zum gewünschten Drehmoment und Zuggewichten zwischen 120 und 500 g führt. Welche Kraft im Einzelnen herrscht, ist in der Produktrezeptur hinterlegt.

Abwickeln, Bahnkantenregelung, Messerantriebe, Aufwickler auf mehreren automatisch verstellbaren Ebenen: Die neuen Maschinen der Schwaben zählen mehr als 30 ­Servoachsen. „Die Leistungsaufnahme pro Achse ist zwar bis auf die beiden Messer­antriebe mit ein paar 100 Watt gering, die Ansprüche an die Drehzahlgenauigkeit dafür aber umso höher“, erklärt Uwe Gfrörer, Leiter des Bereichs Steuerungstechnik. Viele Achsen, wenig Leistung: Das sind ideale Einsatz­bedingungen für dezentrale Servoantriebe – und zwar als integrierte mechatronische Lösung aus Servomotor und Wechselrichter. Konkret setzen die Schwaben die ihXT-Reihe von AMK ein.

Pluspunkte sammelte die AMK-Lösung bei Hero insbesondere auch wegen ihrer Anschlusstechnik mit einem singulären Hybridkabel – das Ganze noch kombiniert mit komfortablen Durchschleifmöglichkeiten. „Wenn ich mir vorstelle, aus dem Schaltschrank heraus mit dreißig Kabeln zu kommen, während wir es heute mit gerade einmal zwei zu tun haben, dann wird schnell klar, wo die Vorteile liegen“, betont Hero-Geschäftsführer Richard Balzer.

3_Abgespeckter Schaltschrank Bildquelle: © Sienk

Nicht mehr viel drin im Schaltschrank – außer ein bisschen I/O und Einspeisung.

Auch bei der Steuerungstechnik nutzt Hero die Vorteile eines in sich abgestimmten Systems. Als ‚Kopf‘ des Ganzen kommt die Steuerung AMKamac zum Einsatz – und zwar als integrierte Variante mit robustem Touchpanel, die es bis Schutzart IP69K gibt. Die Steuerungseinheit übernimmt einerseits als klassische SPS die komplette Ablaufsteuerung sowie die Visualisierung und arbeitet andererseits auch noch als Motion Control für die Wickel- und Positionierantriebe in ihrem synchronisierten Mehrachsverbund. Pro­grammiert wird das Ganze mit Codesys.

Zusammengefasst sorgt die Verbindung aus dezentraler Servotechnik, zentraler DC-­Einspeisung, Ethercat-Kommunikation sowie Steuerungsintelligenz mit Visualisierung dafür, dass die Maschine optisch einen überaus aufgeräumten Eindruck vermittelt – eigentlich ist nur ein kleines Gehäuse für die beiden zentralen Einspeise-Einheiten sowie das I/O-System notwendig. Ganz verzichtet der Maschinenbauer aber doch nicht auf den Einsatz der bisherigen Schaltschränke – und dieses aus schwäbischen Gründen: Miteinander kombinierte Standardgehäuse sind Richard Balzer zufolge einfacher und preiswerter zu einem Maschinengestell kombinierbar, als jedes Mal aufs Neue ein Gestell im Stahlbau individuell herzustellen. Folglich bietet die Anlage hinter den verschlossenen Türen jede Menge Platz, den Betreiberunternehmen frei nutzen können.       

Autor:
Thorsten Sienk ist freier Fachjournalist aus Bodenwerder.