Schneid- und Wickelmaschinen

Hohe Drehmomentkonstanz für schmale Bänder

Mit dezentraler Servoantriebstechnik ließ der Maschinenbauer Hero seine Schneid- und Wickelmaschinen abspecken. Die neuen Lösungen verzichten jetzt auf alle Komponenten, die nicht wirklich für die exakte Produktqualität notwendig sind. Dazu zählen Schaltschränke genauso, wie meterlange Kabeltrassen.

Karbonfaserbänder sind ein typisches Produkt, das die Maschinen von Hero präzise und schnell verarbeiten. Die zentrale Aufgabe besteht darin, sogenannte Mutterrollen mit einer Ausgangsbahnbreite von 30cm längs aufzuteilen. Dazu wird das Material abgewickelt, durch ein Messerwerk geführt und anschließend wieder aufgewickelt. Das Ergebnis sind Einzelrollen mit einer Bandbreite zwischen 3 und 15mm. Zum Einsatz kommen diese Bänder zum Beispiel im Flugzeugbau. Karbonfasern gelten nicht nur hier als extrem leicht, stabil und lassen sich zudem auch noch einfach umformen.

Hohe Drehmomentkonstanz gefragt

\“Es gibt immer mehr Produkte, bei denen Roboter die gewünschten Formen vollautomatisch mit einer Art selbstklebenden Karbonbändern erzeugen\“, erklärt Richard Balzer, Geschäftsführer von Hero. Zu einem weiteren In-Werkstoff entwickeln sich aktuell auch Bänder aus Basaltfasern. Sie verfügen über ähnliche Eigenschaften, sind aber deutlich preiswerter herzustellen. Ob Kohlenstoff oder Mineral: In beiden Fällen erfordert die Weiterverarbeitung der Faserbänder Fingerspitzengefühl bei den Drehmomenten. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Metallfolien mit wenigen hundertstel Millimeter Dicke. Ist der Zug zu hoch oder ungleich, bilden sich an den Kanten der 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. Die feinfühlige Regelung der Bahnspannung zählt in der Hero-Lösung zu den besonderen Eigenschaften der Automatisierung beziehungsweise der Motion Control. Gefahren wird mit Werten zwischen – je nach Materialbreite – 5 und 1,2N. Realisiert ist das Ganze mit einem synchronen Verbund aller AMK-Servoachsen und einem leicht vorauseilenden Drehzahl-Sollwert, den die Motoren der Aufwickler aber nicht erreichen – was so zum gewünschten Drehmoment und Zuggewichten zwischen 120 und 500g führt. Welche Kraft herrscht, ist in der Produktrezeptur hinterlegt und lässt sich mit wenigen Klicks vor einem neuen Fertigungsauftrag am AMK-Touchpanel abrufen. In einer besonderen Ausführung können die Daten direkt aus dem übergeordneten Fertigungsleitrechner oder ERP-System vorgegeben werden.

Automatisch verstellbare Ebenen

Die neue Maschinen von Hero zählt mehr als 30 Achsen, die alle im Verbund miteinander stehen. \“Die Leistungsaufnahme pro Achse ist zwar bis auf die beiden Messerantriebe mit wenigen 100W gering, die Ansprüche an die Drehzahlgenauigkeit dafür aber um so höher\“, erklärt Uwe Gfrörer, Leiter des Bereichs Steuerungstechnik bei Hero. Das sind gute Einsatzbedingungen für die dezentrale Servoantriebe – und zwar als integrierte mechatronische Lösung aus Servomotor und Wechselrichter. Konkret wird die AMK-Reihe ihXT eingesetzt, kompakte Einheiten, die sich entsprechend leicht in die Maschinenkonstruktionen integrieren lassen.

Reduzierter Installationsaufwand

Echte Pluspunkte sammelt die AMK-Lösung auch wegen ihrer Anschlusstechnik mit einem singulären Hybridkabel – das Ganze auch noch kombiniert mit komfortablen Durchschleifmöglichkeiten. Hierbei wird der Gleichstrom per DC-Bus zusammen mit der Realtime-Ethernet-Kommunikation über das Hybridkabel von einem zum anderen Antrieb geführt. Bis zu 40 Achsen lassen sich mit einer Einspeiseeinheit in Reihe versorgen. Für Hero hätte eine Einspeisung für die gut 30 Achsen gereicht. Das Unternehmen entschied sich aber für zwei Antriebsstränge mit je einer Einspeisung, um leistungsmäßig noch Luft für zukünftige funktionale Erweiterungen oder den Kapazitätsausbau durch weitere Aufwickeleinheiten zu bekommen. Diese Entscheidung fiel letztlich auch aus dem Grund, das neue Maschinendesign möglichst zukunftssicher zu konzipieren, um Engineering-Ressourcen bei kommenden Projekten zu sparen. Weitere Effektivitätsgewinne erschließt sich Hero mit der Einkabelanschlusstechnik – vor allem in Verbindung mit den genannten 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. Da gibt es keinen Grund zu klagen\“, sagt Geschäftsführer Balzer. Die Umsetzung spart zum einen viel Platz und Zeit, zum anderen gibt es weniger Störquellen. \“Das wird vor allem dann interessant, wenn bewegliche Antriebe bewegliche Kabel benötigen und diese in Schleppketten oder Brücken verlegt werden müssen\“, so Balzer. Für den Geschäftsführer ist die mit AMK gemeinsam realisierte dezentrale Servoantriebstechnik deshalb auch ein Beitrag für bessere MTBF-Kennzahlen, weil durch den Wegfall von Komponenten automatisch die Ausfallwahrscheinlichkeiten sinken.

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AMK Arnold Müller GmbH & Co. KG
http://www.amk-antriebe.de

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