Wellenförmige Unterlegscheiben, Spiraldruckfedern, Tellerfedern... Die Liste erprobter Federn, die für eine Vielzahl von Anwendungen in Frage kommen, ist...
Lionel Ravni, Directeur CEO der französischen Ravni Technologies berichtet: „Diese Anlage richtet, schneidet und entgratet dünne Röhrchen für die Kältetechnik. Im Einsatz ist sie bei einem der weltweit größten US-amerikanischen Kupferunternehmen in New York.“ Das Unternehmen mit Sitz in Roche-la-Molière, etwa 50 Kilometer südwestlich von Lyon, entwickelt und fertigt Lösungen für die Draht- und Rohrindustrie. Diese kundenspezifische Anlage ist laut des Geschäftsführers die Einzige auf dem Markt, die in der Minute bis zu 100 dieser dünnen Rohre schneiden und gleichzeitig entgraten kann. Der Schneidanlagenbauer exportiert seine Maschinen weltweit. Der Wettbewerb ist stark, deshalb ist es wichtig, agil und schnell auf Kundenwünsche reagieren zu können und immer auf dem neuesten Stand der Technik zu sein. „Die Anforderungen haben sich im Lauf der Jahre geändert“, sagt Produktmanager Alain Ravni. „Insbesondere die Ansprüche an Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit nehmen stetig zu. Immer wichtiger wird dabei auch der technische Support. Dazu kommt der Wunsch nach einer hohen Energieeffizienz.“
Antriebslösung – Der Schlüssel ist die Antriebstechnik
Damit sind hohe Anforderungen an die eingesetzten Motoren – sowohl mit als auch ohne Getriebe – gestellt. Der Maschinenbauer benötigte für diese Anlage die komplette Antriebstechnik aus einer Hand, um die Performance zu erhöhen. Deswegen wendeten sich die Verantwortlichen schon in der Konzeptionsphase an die Stöber Antriebstechnik. Erwan Chevanse und Fabien Marinier von Stöber France in Lyon waren die beiden Ansprechpartner bei diesem Projekt. „Die Anlage benötigt insgesamt 18 angetriebene Achsen. Dabei sind die Ansprüche an die Motoren ganz verschieden“, beschreibt Marinier. „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. Damit ist es enorm wichtig, Ausschuss zu vermeiden. Das Ausgangsmaterial ist auf einer Spule aufgewickelt. Das Gesamtpaket mit einem Gewicht von etwa 2,5 t befindet sich auf einer Wickelstation. Diese rollt das Kupferohr ab und führt es der nächsten Station zu. Damit dabei keine Spannung entsteht, ist die Wickelstation ähnlich einer Tänzersteuerung ausgestattet. „Wir haben hier einen einfachen Lean-Motor der Baureihe LM verbaut“, erläutert Chevanse. „Dabei kam es lediglich auf Kostenersparnis und Energieeffizienz an.“
Um das Rohr zu richten, befinden sich in der Maschine mehrere Anpressrollen. Diese 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 Komponenten des Antriebsspezialisten laufen ruhig und überzeugen mit hoher Leistungsdichte. Der Verzahnungswirkungsgrad liegt bei 97%. Sie sind dynamisch, leicht und durch die winkelige Übertragung extrem kompakt. Sie passen damit auch perfekt in sehr enge Bauräume, wie das in dieser Anwendung erforderlich ist.
Antriebslösung – 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 dieses auf das Hundertstel genau. Stöber hat für diese Aufgabe seine Synchron-Servomotoren der Baureihe EZ verbaut. Die Synchron-Servomotoren sind sehr kompakt, bieten ein maximales Drehmoment, eine hohe Dynamik und geringe Drehmomentwelligkeit. Sie sind mechanisch robust ausgeführt und äußerst 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 Produktmanager 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.
Antriebslösung – kompakt mit dem sensorlosen 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 Stöber-Fachmann 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“, beschreibt der Experte. Das reduziert den Aufwand für die Installation deutlich. Und weil weder Sensoren noch Lüfter verbaut sind, ist er auch deutlich robuster. Mit einem Wirkungsgrad bis zu 96% erreicht diese Baureihe die Effizienzklasse IE5. „Um den Platzbedarf im Schaltschrank zu reduzieren und dadurch die Kosten zu senken, setzen wir auf die Antriebsregler in Anreihtechnik der Baureihe SI6“, erläutert Inbetriebnahme-Ingenieur Romain Forgeron. Diese Antriebsregler eignen sich unter anderem für hocheffiziente Multiachs-Anwendungen. Die nur 45 mm schmale, hochdynamische Antriebskomponente arbeitet auch bei anspruchsvollen Bewegungen unbemerkt und zuverlässig im Hintergrund. Integriert sind die Funktionen STO (Safe Torque Off) und SS1 (Safe Stopp 1). In der Baureihe SI6 sind diese nach EN 13849-1 für PL e, Kat. 4 zertifiziert und lassen sich ohne produktionsunterbrechende Funktionstests nutzen. Ein einzelner Antriebsregler kann bis zu zwei Achsen regeln. „Wir haben mehrere SI6 verbaut: Mit zwei Doppelachs- und einem Einzelachsantrieb können wir zum Beispiel 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 miteinander sowie mit ihrem zentralen Versorgungsmodul PS6. Die hochdynamische Baureihe erreicht kurze Ausregelzeiten bei schnellen Sollwertänderungen und Lastsprüngen. Über Profinet kommuniziert die bereits vorhandene Siemens-SPS mit den Antriebsreglern. Romain Forgeron von Ravni ist von der Lösung begeistert. „Stöber hat uns für alle 18 Achsen der Gesamtanlage die passenden Motoren bis hin zu den Antriebsreglern geliefert – sowohl für einfache als auch für komplexe Achsen genauso wie für die Wickelstation.“ Die Antriebsspezialisten unterstützten von der Auswahl der Komponenten bis zur Inbetriebnahme vor Ort. Die Techniker des Antriebsspezialisten nahmen letzte Anpassungen vor, um die Fertigungsstraße noch effizienter zu gestalten. Von der Zusammenarbeit mit dem Stöber-Team ist Forgeron überzeugt. „Der Informationsaustausch lief reibungslos. Wir konnten das Projekt so schneller vorantreiben. Gab es Schwierigkeiten, ließen diese sich rasch lösen. So konnte ich mir sogar ein entspanntes Wochenende in Manhattan gönnen.“ (jg)
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Stöber Antriebstechnik GmbH + Co. KG
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