Neue Maschinengeneration setzt auf zentrale Bewegungssteuerung
Bild 02: Die Motion-Control-Steuerung Movi-PLC Power (oben) sendet die Steuerbefehle über den Systembus an die Servoachsen Moviaxis und die Umrichter Movitrac LTE-B (untere Reihe) (Quelle: SEW-Eurodrive)
Bild 03: Der Kurbelantrieb (links) kann sieben Takte in der Sekunde verrichten. Darüber ist der Linearmotor eingebaut. SEW-Eurodrive setzte einen Linearmotor mit Oberflächenbeschichtung ein, damit die Maschine mit einem Hochdruckreiniger gesäubert werden kann (Quelle: SEW-Eurodrive)
Bild 04: Der Bandverlauf wird über Hubzylinder gesteuert (Quelle: SEW-Eurodrive)
Bei der Konzeptionierung der zweiten Maschinengeneration schlugen die SEW Antriebsspezialisten eine zentral gesteuerte Bewegungskoordination mit einem modularen Hardwareaufbau vor. Basis für das Maschinenmodul „Synchron Schneiden“ bildet ein Mehrachs-Servo-System. Dieses besteht aus der Motion- Control-Steuerung Movi-PLC Power und einem Achsverbund aus drei Servo- reglern Moviaxis, die über Ethercat im Millisekunden-Raster zeitsynchron angesteuert werden (Bild 2). Für die Übertragung der produktspezifischen Vorgaben, wie Schnittlänge, -höhe und -geschwindigkeit, agiert der SEW-Motion-Controller selbst als Feldbusteilnehmer im Kommunikationsnetzwerk der Maschinensteuerung.
Antriebsseitig beinhaltet das Maschinenmodul je einen Servomotor für den Vorschub des Teigbands und einen für den Kurbelantrieb, der die Hubbewegung des Schneidmessers ausführt. Hinzu kommt ein Linearantrieb SL2, der das Schneidmesser synchron zum Transportband führt (Bild 3).
„Um die hohen Beschleunigungswerte zum Erreichen der geforderten Takt-zahlen zu realisieren, lag im Hinblick auf die Konstruktion die besondere Herausforderung in der Gewichtsreduzierung der bewegten Teile der Schneidemaschine“,erläutert J. Hefner. „Dennoch hätte man sie womöglich schon kopiert, wenn wir nicht gemeinsam mit SEW-Eurodrive die Intelligenz zur Bewegungssteuerung integriert hätten.“
Intelligente Bewegungsprofile für mehr Verfügbarkeit
Die Standardlösung für den Synchronbetrieb ist die Funktion „Fliegende Säge“. „Die Dynamik entsprach jedoch noch nicht unseren Anforderungen“, sagt J. Hefner und ergänzt: „Die Anforderung des Endkunden waren sechs Takte – in der Sekunde!“
Die geforderte Dynamik mit den maschinenbautechnischen Randbedingungen und Grenzwerten für den maximal zulässigen Verfahrweg, die Beschleunigung und Geschwindigkeit in Einklang zu bringen, war eine komplexe, mathematische Herausforderung. Für deren Lösung haben die regional ansässigen SEW-Applikationsingenieure, hier vertreten durch Matthias Christenn aus der Vertriebsregion Süd, ihr langjähriges Know-how auf dem Gebiet der Bewegungssteuerung eingebracht. Er programmierte die Bewegungskoordination zur Synchronisierung des Schneidmessers bei sehr kurzen Zykluszeiten. Im Unterschied zur ersten Maschinenbaureihe, wo noch das Transportband als Master für den Schneidprozess fungierte, gibt nun eine auf dem Motion-Controller parametrierte virtuelle Masterachse „den Takt an“. In Abhängigkeit der produktspezifischen Vorgaben werden dabei die Bewegungsprofile – in Gestalt beschleunigungsoptimierter Kurvenscheiben -zentral im Motion-Controller so berechnet, dass jederzeit die Randbedingungen und Grenzwerte der Maschine eingehalten werden. Dies schont nicht nur die Mechanik, sondern sichert auch die Verfügbarkeit.
Bei der realisierten Bewegungslösung verrichtet der Kurbelantrieb sieben Takte in der Sekunde. J. Hefnerresümiert: „Was SEW-Eurodrive auszeichnet, ist nicht nur der Verkauf von guten Komponenten, sondern die Unterstützung durchkompetente Anwendungstechniker.“
Literatur
- König Maschinen Gesellschaft m.b.H., Graz/Österreich: www.koenig-rex.com/de
- SEW-Eurodrive GmbH & Co KG, Bruchsal: www.sew-eurodrive.de/maschinenautomatisierung, www.sew-eurodrive.de/synchrone-servo-linearmotoren