Antriebstechnische Herausforderung

Die Herausforderung bei der Weiterentwicklung war es jedoch, das Nachtropfen bei der Beutelabfüllung zu verhindern. Der konstruktionsbedingte Schlupf zwischen Schrauben und Ge­häuseinnenwand lässt sich nicht verhindern. Ein gewisses Spaltmaß muss immer gewährleistet sein, damit die berüh­rungslos arbeitende Pumpe funktioniert und die Oberflächen der Schrauben und des Gehäuses nicht beschädigt werden. Um zum Beispiel die Schrauben bei Kompressoren abzudich­ ten, wird der Spalt mit einem Einspritzöl abgedichtet. Bei Doppel- schraubenpumpen übernimmt das geförderte Medium selbst die Aufgabe. Daher kommt es aber zu dem beschriebe­nen Schlupf. Je nach Viskosität des Mediums verändert sich dadurch das Fördervolumen pro Umdrehung unterschiedlich. Bei den Doppelschraubenpumpen ließ sich das Problem ele­gant lösen: Ein feinfühlig zu regelndes, gleichzeitig aber dyna­misches Antriebssystem verhindert ein Nachtropfen. Dazu läuft der Pumpenantrieb am Ende jedes Abfüllprozesses für eine definierte Zeit kurz rückwärts, was ein genaues Dosieren und einen sauberen  Abfüllprozess garantiert.

Für die eingesetzte Antriebslösung ist das eine anspruchsvolle Aufgabe, denn unterschiedliche Medien verlangen jeweils an­gepasste Beschleunigungs­, Brems­ und Rücklauframpen. Hinzu kommen kurze Zykluszeiten, da die Pumpen pro Minute bis zu 80 Beutel befüllen. Hohe Dynamik ist deshalb unab­dingbar. „In enger Zusammenarbeit mit unserem langjährigen Partner Yaskawa ließ sich eine perfekt auf diese Anforderun­gen angepasste Antriebslösung realisieren“, freut sich R. Linck.

Kompletter Antriebsstrang aus einer Hand

Treibende Kraft der Doppelschraubenpumpen sind Sigma­ 7 ­Servomotoren mit den passenden Verstärkern. Die reak­tionsschnellen AC-­Servoantriebe überzeugen durch hohe Auf­lösung (integrierter 24-­bit­-Absolut­-Encoder) sowie hohe Dynamik und eignen sich für anspruchsvolle Positionieraufga­ben. Sie können Vibrationen  und Maschinenresonanzfrequen­zen im Betrieb automatisch unterdrücken. Zudem sind sie für eine lange Lebensdauer ausgelegt und arbeiten bei Umge­bungstemperaturen zwischen 0 °C und 55 °C ohne zusätz­liche Kühlung. Dank kompakter Abmessungen benötigen sie wenig Einbauraum und lassen sich an den Dosiereinheiten, die in den Abfüllanlagen üblicherweise an Rundtakttischen einge­ setzt werden, gut montieren. Hinzu kam bei der Projektierung die große Auswahl. Die dynamischen AC-­Servomotoren decken Versorgungsspannungen von 200 V bzw. 400 V und Leistungen von 50 W bis 15 kW bei ruhigem Lauf ab.

Die Ansteuerung der Servoachse der Dosiereinheit übernimmt ein kompaktes Yaskawa ­Steuerungssystem aus der Vipa-­Slio­ Serie. Dieses lässt sich in Siemens Step7 programmieren und durch seinen modularen Aufbau gut an die Anwendung an­passen. Um den Dosierprozess einfach bedienen zu können, wurde die Steuerung von Yaskawa mit einem Smart­-HMI ausgestattet. Dessen 7­Zoll­Display ermöglicht eine menü­ geführte Bedienung und dient auch der Visualisierung der Dosiereinheit. Die nutzbringenden Komponenten, gepaart mit der persönlichen und kompetenten Unterstützung bei der Anpassung an die speziellen Bedürfnisse, machten Yaskawa zum idealen Partner. „Damit haben wir für unsere Dosier­ einheit ei ne funk tionale Komplettlösung aus einer Hand“, re­sümiert R. Linck zufrieden.