Die Produktion von Gliedermaßstäben mit ihren insgesamt 48 Einzelteilen erfolgt weitgehend automatisiert.

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Diese Aufgabe übernahm der tschechische Spezialmaschinenbauer Vúts mit Sitz in Liberec im Dreiländereck Tschechien-Polen-Deutschland. Die Lösung der Vúts-Konstrukteure ordnet insgesamt 16 Stationen um eine zentrale, 360°-drehbare Karusselldrehstation herum an. In den Stationen können mehrere Be-arbeitungsschritte wie Bohren und Fräsen parallel erfolgen. Weitere Stationen dienen zum Be- und Entladen der Maschine sowie für Messprozesse zur Qualitätssicherung. Der besondere Vorteil dieses Konzepts besteht darin, dass die Maschine bei einem Produktwechsel nicht mechanisch umgerüstet werden muss. Die erforderlichen Parameter lassen sich vielmehr einfach über das HMI-Bedienfeld einstellen. Insgesamt erreicht die Maschine eine Taktzahl von 60 Zyklen pro Minute.

Einrichten per Auto-Tuning

Die Bewegung des Karussells erfordert eine hohe Präzision.

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In der Maschine kommen zwei der genannten Sigma-5-Servoantriebe zum Einsatz, jeweils bestehend aus Servomotor, Servoverstärker und der Inbetriebnahme-Software Sigma Win+. Letztere erfordert vom Anwender keine manuelle Einstellungen oder spezielle Fachkenntnisse. Der Autotuning-Algorithmus erlaubt zum Beispiel das Einrichten von zwei Achsen in Hochleistungsmaschinen in weniger als zwei Stunden – statt der sonst üblichen acht. Des Weiteren verfügt die Software über eine automatische Filterfunktion zur Vibrationsunterdrückung, sodass die Antriebe auch bei niedrigen Drehzahlen ruhig und vibrationsarm laufen. Anwendung findet dies zum Beispiel auch beim so genannten Plasma Cutting, wodurch eine bessere beziehungsweise sauberere Schnittführung erfolgt. Gleichzeitig reduziert sich der Maschinenverschleiß.

Das Karussell der Maschine wird von einem einachsigen Motor mit einer Leistung von 4,4 kW präzise bewegt. In den Bearbeitungsstationen selbst bewegen 20 weitere 400-Watt-Servosysteme 20 Einzelachsen, deren Ansteuerung über insgesamt zehn Frequenzumrichter erfolgt. Diese bewegen die Bohr- beziehungsweise Frässpindeln in den fünf Bearbeitungsstationen mit ihren jeweils zwei Bearbeitungseinheiten – eine für die Ober- und eine für die Unterfläche des hölzernen Werkstücks – mit einer Positioniergenauigkeit von unter einem Mikrometer.

Bohren und Fräsen, die hier parallel erfolgen, sind nur zwei von mehreren Arbeitsschritten.

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Die Einbindung der Frequenzumrichter in den Antrieb erfolgte im konkreten Fall über die Mechatrolink-III-Schnittstelle; optional stehen weitere modulare Schnittstellen zu Ethercat, CANopen, Powerlink und Mechatrolink-II zur Verfügung.

Über seine kompakten Abmessungen von 140 mm × 254 mm × 140 mm hinaus erlaubt der Frequenzumrichter V1000 eine sogenannte Side-by-Side-Montage, also die Installation mehrerer Geräte direkt nebeneinander. Damit benötigen die Umrichter im Schaltschrank noch weniger Raum. Ein patentierter Hybridkühlkörper aus einer Speziallegierung gleicht dabei den reduzierten Belüftungseffekt aus und verhindert so eine Überhitzung der Umrichter.

Über eine integrierte Dual-Rating-Funktion kann der Umrichter bei Anwendungen, die geringe Überlast erfordern, mit 120 % Überlast im Normal-Duty-Betrieb arbeiten. Somit kann ein vergleichsweise kleinerer Frequenzumrichter die Arbeit leisten, für die ansonsten ein größerer eingesetzt werden müsste. Der Bremswiderstand reduziert die Tieflaufzeit zudem um 50 %. Letztendlich konnte Metrie mit der neuen Anlage seine Produktivität im Vergleich zur mechanisch gesteuerten Vorgängermaschine um über 50 % steigern. Eine zweite, vergleichbare Maschine ist bereits in Planung.

Autor: 
Markus Schoenefeld ist Manager Distribution Channel Drives & Motion Division bei Yaskawa Europe.