Ravni entwickelt und fertigt Lösungen für die Draht- und Rohrindustrie. Für eines der weltweit größten US-amerikanischen Kupferunternehmen hat der Maschinenbauer eine Anlage realisiert, die dünne Röhrchen für die Kältetechnik richtet, schneidet und entgratet – und zwar bis zu 100 Stück in der Minute.
Weil der Wettbewerb groß ist, ist es wichtig, agil auf Kundenwünsche reagieren zu können und auf dem neuesten Stand der Technik zu sein. „Die Anforderungen haben sich im Lauf der Jahre geändert“, sagt Produktmanager Alain Ravni. „Insbesondere mit Blick auf Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit. Immer wichtiger wird dabei auch der technische Support. Dazu kommt der Wunsch nach einer hohen Energieeffizienz.“
Antriebstechnik als Schlüssel
Damit sind hohe Anforderungen an die eingesetzten Motoren – sowohl mit als auch ohne Getriebe – gestellt. Für eine möglichst hohe Performance, wollte der Maschinenbauer die komplette Antriebstechnik für die beschriebene Anlage aus einer Hand beziehen. Deswegen wendeten sich die Verantwortlichen in der Konzeptionsphase an die Stöber. „Die Anlage benötigt insgesamt 18 angetriebene Achsen. Dabei sind die Ansprüche an die Motoren ganz verschieden“, erklärt Fabien Marinier von Stöber France. „Mal geht es um Bauraum, mal um sehr hohe Präzision, Geschwindigkeit oder Kostenersparnis.“ Die präzise Arbeitsweise spielt eine ganz wichtige Rolle, denn Kupfer ist ein teures Metall. Somit ist es sehr wichtig, Ausschuss zu vermeiden.
Das Ausgangsmaterial ist auf einer Spule aufgewickelt. Das Gesamtpaket mit einem Gewicht von etwa 2,5t befindet sich auf einer Wickelstation. Sie rollt das Kupferohr ab und führt es der nächsten Station zu. Damit dabei keine Spannung entsteht, ist die Wickelstation ähnlich einer Tänzersteuerung ausgestattet. Weil es hier lediglich auf Kostenersparnis und Energieeffizienz ankam, wurde ein einfacher Lean-Motor der Baureihe LM verbaut. Im Zuge einer Smart-Factory-Potenzialanalyse für ihren Kunden KSB identifizierte die Managementberatung NEONEX Opti mierungschancen bei der Beschaffung der Lieferantendokumentation sowie der Erstellung von Unterlagen zur Qualitätsprüfung entlang der Supply-Chain. ‣ weiterlesen
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Mehrere Anpressrollen in der Maschine richten den Draht, während der Förderantrieb das Material kontinuierlich nach vorn schiebt. „Um ein perfekt gerades Rohr zu erhalten, besitzt die Maschine horizontale und vertikale Richtrollen“, beschreibt Marinier. Kegelradgetriebemotoren mit Schrägverzahnung sorgen dafür, dass die Anlage das Material präzise transportiert. Die Stöber-Komponenten laufen ruhig und bieten eine hohe Leistungsdichte. Der Verzahnungswirkungsgrad liegt bei 97 Prozent. Sie sind dynamisch, leicht und durch die winkelige Übertragung sehr kompakt.
Exakte Positionserfassung
„Auf dieser Richtstrecke haben wir einen Encoder verbaut, der die genaue Position des Rohrs erfasst“, berichtet Marinier. Die Informationen fließen direkt in die nachfolgende fliegende Säge, die aus drei parallel angeordneten Sägen besteht. Für das Trennen des Materials schiebt die Anlage das Material komplett nach vorn und positioniert es auf das Hundertstel genau. Stöber hat für diese Aufgabe seine Synchron-Servomotoren der Baureihe EZ verbaut. Die Synchron-Servomotoren sind ebenfalls sehr kompakt, bieten hohes Drehmoment und hohe Dynamik, aber geringe Drehmomentwelligkeit. Sie sind robust und zuverlässig bei anspruchsvollen Anwendungen.
Die drei Schneidmesser senken sich nun auf das Rohr und kappen die Teilstücke. Anschließend entfernt eine Bürstmaschine eventuelle Grate. „Genau an dieser Schnittstelle, zwischen Schneiden und Bürsten, befindet sich der Rohrverteiler der jeweils zwei Röhrchen pro Sekunde perfekt verteilt und ordnet“, erläutert Alain Ravni. Dafür sind Antriebe erforderlich, die schnelle und präzise Bewegungen umsetzen. Eine Wirbelstrommessung erkennt nach dem Bürsten, ob die geschnittenen Rohre die geforderte Qualität erfüllen. Beschädigte Bauteile werden ausgeschleust, fertige und als gut befundenen Stücke fördert die Anlage in einen Schacht.
Sensorloser Lean-Motor
Die Anlage stapelt die fertigen Rohrstücke je nach Qualität links oder rechts der Förderstrecke. „Hier geht es weniger um präzise Bewegungen als vielmehr um eine kompakte Bauweise der Antriebe. Sie müssen zudem robust sein“, sagt Fabien Marinier. Beides erfüllt der Lean-Motor. Er lässt sich auch bei hohen Temperaturen einsetzen. Seine Wicklungen halten bis zu 155°C aus. Drehzahl und Drehmoment lassen sich stufenlos vom Stillstand bis zur Maximaldrehzahl bei voller Drehmomentkontrolle regeln – dabei arbeitet der Lean-Motor komplett ohne Sensorelemente. Somit ist nur ein einfach geschirmtes Standard-Leistungskabel erforderlich, was den Installationsaufwand deutlich reduziert. Weil weder Sensoren noch Lüfter verbaut sind, ist er auch sehr robust. Mit einem Wirkungsgrad bis zu 96 Prozent erreicht diese Baureihe die Effizienzklasse IE5.
„Um den Platzbedarf im Schaltschrank zu reduzieren und dadurch die Kosten zu senken, setzen wir auf Antriebsregler der Baureihe SI6“, erläutert Inbetriebnahme-Ingenieur Romain Forgeron. Sie eignen sich für hocheffiziente Multiachs-Anwendungen. Die 45mm schmalen, hochdynamischen Geräte arbeiten auch bei anspruchsvollen Bewegungen zuverlässig im Hintergrund. Integriert sind die Funktionen STO (Safe Torque Off) und SS1 (Safe Stopp 1). In der Baureihe SI6 sind diese nach EN13849-1 für PLe/Kat.4 zertifiziert und lassen sich ohne produktionsunterbrechende Funktionstests nutzen. Ein Antriebsregler kann zwei Achsen regeln. „Wir haben mehrere SI6 verbaut: Mit zwei Doppelachs- und einem Einzelachsantrieb können wir z.B. sieben Motoren ansteuern“, sagt Marinier. Durch eine Aneinanderreihung mehrerer dieser Komponenten lässt sich die Anzahl der anzusteuernden Achsen frei skalieren. Quick-DC-Link-Module verbinden die einzelnen Geräte schnell und einfach untereinander sowie mit dem zentralen Versorgungsmodul PS6. Die hochdynamische Baureihe erreicht kurze Ausregelzeiten bei schnellen Sollwertänderungen und Lastsprüngen. Über Profinet kommuniziert die bereits vorhandene Siemens-SPS mit den Stöber-Reglern. „Stöber hat uns für alle 18 Achsen der Gesamtanlage die passenden Motoren und Regler geliefert“, schwärmt Forgeron, „für einfache Achsen wir für komplexe und auch für die Wickelstation.“ Abschließend nahmen die Stöber-Techniker auch noch Anpassungen vor, um die Effizienz der Fertigungsstraße zu erhöhen.
