Kostenkiller Servotechnik

Fertigungsautomation

Antriebs-/Steuerungstechnik - Die Beutelfüll- und Verschließmaschine FA 217 von Fawema ist mit Automatisierungstechnik von Schneider Electric ausgerüstet. Sie zeigt, dass moderne Servoantriebslösungen nicht nur die Flexibilität steigern, sondern zugleich auch die Kosten für Herstellung und Betrieb senken.

28. August 2012

Bei der FA 217 wurde das seit mehr als 20 Jahren bewährte Funktionsprinzip der königswellengetriebenen Vorgängermaschine auf Servotechnik portiert. Die Gründe erläutert Thomas Krimmel, Leiter Elektrokonstruktion bei Fawema: »Ein Aspekt war die höhere Flexibilität der Maschine. Sie kann – verglichen mit dem Vorgängertyp – über einen größeren Gewichtsbe-reich hinweg arbeiten, außerdem lässt sich durch das Antriebskonzept mit Einzelantrieben jetzt das Verhältnis von Füllzeit und Transportzeit variieren. Dadurch kann bei empfindlichen Füllgütern wie etwa Tee die Füllzeit verlängert und durch eine kürzere Beuteltransportzeit gegebenenfalls sogar wieder kompensiert werden.«

Die FA 217 ist eine kompakte Maschine mit Kammertransportsystem. Entweder werden jeweils zwei Beutel gleichzeitig gefüllt und verschlossen oder aber bei größeren Abfüllgewichten wie fünf Kilo nur ein Beutel. Vor der Füllstation befinden sich zwei parallele Magazine für die vorgefertigten Beutel, aus welchen diese zeitgleich entnommen werden. Das Transportsystem spreizt die Beutel auf und führt sie der Füllstation zu.

Der Füller dort ist mit eigenen Servoantrieben ausgestattet, mit denen er sich höhenverstellbar an unterschiedliche Packungsgrößen anpassen lässst. Dadurch entfällt das bisher nötige höhenverstellbare Band, der mechanische Aufwand sinkt ebenso wie der Platzbedarf.

Die Automatisierungslösung der Maschine basiert auf PacDrive 3, der neuesten Generation einer bewährten Steuerungstechnologie von Schneider Electric, mit Sitz in Ratingen. Für die Servoantriebslösung kommen die von einem zentralen Netzteil versorgten Single- und Double-Drives der Lexium LXM 62-Multiachslösung zum Einsatz, zwei Single- und ein Double-Drive für die Basismaschine, weitere je nach Ausstattungsvariante. Die ebenfalls schwankende Anzahl an Drehstromantrieben mit fester Drehzahl wird über TeSys U-Motorstarter angesteuert.

Die über Profibus mit dem zentralen PacDrive-Logic Motion Controller LMC 300 verbundenen Motorstarter erweitern darüber hinaus die Möglichkeiten der Stromüberwachung und Diagnose. Die Frequenzumrichter zweier weiterer, drehzahlgeregelter Drehstrommotoren sind ebenfalls über Profibus an den PacDrive-Controller angekoppelt.

Der PacDrive-Controller kommuniziert mit den Antrieben und der I/O-Ebene über Sercos III, den Ethernet-basierten Automation Bus von PacDrive 3. Das Bedien-Panel vom Typ Magelis XBT GT ist über Ethernet TCP/IP mit dem Controller verbunden. Das Maschinenprogramm basiert auf der PacDrive-Programmiervorlage (Template). Dieses trägt durch die konsequente Ausrichtung auf modulare Software-Strukturen und standardisierte Programmierung zu einer höheren Wiederverwendbarkeit von Teilen des Maschinenprogramms in anderen oder nachfolgenden Maschinen bei.

Mit dem Übergang zur Servotechnik verfolgt Fawema neben einer höheren Flexibilität auch ganz klar das Ziel, die Herstell- und Betriebskosten der Maschine zu senken. So konnte durch den Wegfall der Königswelle und Kurvenscheiben die Anzahl der Bauteile gesenkt und der Aufbau deutlich vereinfacht werden. »Darüber hinaus haben wir bei der Automatisierungslösung und den elektrischen Komponenten jegliches Potenzial zur Einsparung von Installationszeiten ausgeschöpft«, sagt Thomas Krimmel. »Nach eingehendem Vergleich der Kosten für die in Frage kommenden marktgängigen Automatisierungslösungen haben wir uns für die PacDrive-Technologie von Schneider Electric entschieden. Entscheidend waren nicht nur die Hardware-Kosten, sondern auch Aspekte wie der erforderliche Schaltschrankraum und die Installationskosten.«

Servotechnik senkt Herstell-, Format- und Wartungskosten

Besonders die Multiachs-Servoverstärker der Reihe Lexium LXM 62-Servolösung tragen zu einer günstigen Kostensituation bei. Die Versorgung der Drives mit einer zentralen Stromversorgung ist bei mehreren Achsen nicht nur rationeller als bei Drives mit jeweils eigenem Netzteil, auch die Installationskosten sinken: Bei der Reihen-montage ist für den Anschluss an die Stromversorgung und den Schutzleiter sowie für die Integration in den Zwischenkreis kein Backplane erforderlich. Die Module werden mit dem Netzteil und untereinander durch frontseitige Schieber verbunden, integrierte Spannschrauben sorgen für belastbare Kontaktierungen.

Motorseitig stellen von unten zuführbare, steckbare Kabel den Kontakt für Leistung, Motorbremse und Thermoelement her. Die Parametrierung der Servomotoren und -verstärker verläuft durch elektronische Typenschilder weitgehend automatisch. Sowohl Motoren als auch Verstärker werden bei Erstinbetriebnahme oder Tausch von der zentralen Steuerung identifiziert und entsprechend der vorgegebenen Parameter konfiguriert. Durch die Ethernet-basierte Kommunikation mit Sercos III entfällt überdies die Einstellung von Bus-Adressen per Hardware.

Von dem servogestützten Maschinenkonzept profitieren nicht zuletzt die Maschinenbetreiber, wie Thomas Krimmel betont: »Dank Servotechnik sinkt auch die Anzahl formatspezifischer Teile. Ein kompletter Teilesatz kostet gerade mal noch dreißig Prozent von dem, was bei der Vorgängermaschine anfiel.« Entsprechend sinken auch nach den Worten von Krimmel die Umrüstzeiten: »Mit etwas sportlichem Ehrgeiz sind Umrüstzeiten um die dreißig Minuten erreichbar, früher waren es neunzig Minuten.«

Servotechnik im Allgemeinen und PacDrive 3 im speziellen tragen daneben zu einer Senkung des Wartungsaufwands bei. So verlängern sich durch den Wegfall von mit Öl geschmierten, mechanischen Kurvenscheiben die Wartungsintervalle, außerdem verbessert sich durch den Wegfall mechanischer Antriebsstränge die Zugänglichkeit zu den einzelnen Funktionseinheiten. Die steckbaren Verbindungen der PacDrive-Technik verkürzen in Verbindung mit der über elektronische Typenschilder automatisierten Inbetriebnahme nach Teilewechsel die Stillstandszeiten.

Fachpack: Halle 4A, Stand 501

Erschienen in Ausgabe: 05/2012