Nicht falsch gewickelt

Elektroautomation/Antriebstechnik

Inverter - Die Nachfrage nach Hightech-Skiern, die dank enorm zäher Werkstoffe immer perfekter gleiten, ist groß. Davon profitiert auch der Maschinenbauer DBK. Das Unternehmen aus dem nordrhein-westfälischen Hörstel setzt Wickeltechnik von Lenze ein, um den Kunststoff für die Gleitbeläge exakt und effizient zu schälen.

28. März 2013

UHMWPE oder »Ultrahochmolekulargewichtiges Polyethylen« heißt der Werkstoff, den die von Theodor Deiters, dem Geschäftsführer der DBK Anlagentechnik GmbH in Hörstel, konstruierten Anlagen präzise in Form bringen müssen. Und das wiederum heißt für den Diplom-In-genieur, das Schälmesser so präzise wie möglich an den rund geformten Block anzusetzen. UHMWPE – auch bekannt unter dem Markennamen Teflon – lässt sich nämlich nicht so einfach bearbeiten. »Je genauer wir schälen, desto weniger müssen wir später schleifen«, erklärt Deiters. Das ist auch deshalb wichtig, weil Werkstoffe wie UHMWPE aufgrund ihres aufwendigen Herstellverfahrens recht teuer und schlecht zu recyceln sind.

Konstante Zugkraft

Der Schälprozess ist vergleichbar mit dem Furnierabschälen von einem Baumstamm mit anschließendem Aufwickeln. Antriebsseitig nutzen DBK und die für die Automatisierung mit im Projekt arbeitende Indaus GmbH eine Servolösung von Lenze. »Beim Abschneiden lässt sich in der Re-gel kaum noch etwas verbessern. Unser Know-how steckt viel mehr darin, Folien noch glatter auf-zuwickeln«, erläutert DBK-Geschäftführer Deiters.

Während es für Skier durchaus eine »Scheibe« dicker sein darf, sind die üblicherweise zu schälenden Folien meist nur wenige hundertstel Millimeter dünn – und damit überaus sensibel, was den Zug betrifft. »Wir arbeiten daran, die Zugkraft so einfach wie möglich konstant zu halten, damit wir keine Buckel in den Wickel bekommen oder die Folie ungewollt lang ziehen.« DBK nutzt dafür allerdings nicht die übliche Tänzerlageregelung, sondern berechnet über den Durchmesser des Wickels die notwendigen Motordrehmomente, die für eine konstante Zugkraft erforderlich sind. Theodor Deiters dazu: »Tastrollen oder andere Sensoren sind störend, zudem arbeitet die Tänzerlageregelung viel zu langsam. Darum haben wir überlegt, wie sich die Zugkräfte ohne gesonderte Sensorik beherrschen lassen.«

Kernkompetenz Wickeln

Die Lösung fand sich schließlich in Form einer antriebstechnischen Bewegungssteuerung auf Basis der Servo Drives 9400 von Lenze. Die Servoregler nutzen dafür das Technologiepaket Winder. Es enthält eine Vielzahl anwendungsspezifischer Funktionen, die üblicherweise für Wickler benötigt werden. Dazu zählen unter anderem Durchmesserrechner, Prozessregler für Tänzerlage- oder Zugkraftregelung, Zugkraft- und Reibungskennlinien sowie Rechner für Massenträgheit, Materialdicke, Längen und automatischen Stopp.

Damit die für einen bestimmten Einsatzfall benötigten Funktionen nicht erst zeitraubend miteinander verknüpft werden müssen, verfügt das Software-Paket über Lösungsvorschläge (sogenannte Templates) sowie Anwendungsbeispiele für verschiedene Steuer- und Regelkonzepte. Die Schälmaschinen arbeiten in der Regel autark, also nicht in einem durchgängigen Anlagenverbund. Maschinen dieser Art sind prädestiniert dafür, antriebsbasiert automatisiert zu werden, weil kein Steuerungsverbund notwendig ist. Die Servo Drives 9400 übernehmen neben der Motion Control für das Wickeln deshalb auch ablaufsteuernde Aufgaben gleich mit. Das hohe Maß an Integration hat regelungstechnisch den Vorteil, dass die Zugkraftregelung ohne Umweg durch eine Steuerung hindurch direkt und zeitsparend im Servo Drive 9400 erfolgt.

Das Engineering für diese Lösung ist das Ergebnis der Projektzusammenarbeit mit dem Antriebs- und Automatisierungsspezialisten Lenze – inklusive der komplett dokumentierten Funktionsblockverschaltung. »Wir sprechen hier von einer regelungstechnisch sehr ausgefeilten Lösung, die besser ist als vergleichbare Realisierungen mit einer SPS«, betont Indaus-Geschäftsführer Peter Vollert. Zudem sei die Anlage deutlich günstiger zu projektieren, weil auf eine SPS verzichtet werden kann.

Flexibel einsetzbar

Die Servo Drives 9400 unterstützen das komfortable Engineering zum Beispiel durch das Technologiepaket Winder. Dieses muss in der Praxis lediglich parametriert statt aufwendig programmiert werden. Die entsprechende Funktionsblockverschaltung steht dabei über den gesamten Leistungsbereich der Servo-Umrichter zur Verfügung, das heißt von 370 W bis 370 kW.

Die Gerätereihe – Teil der Lenze Antriebs- und Automatisierungsplattform L-force – kann mit ihrer ganzen Performance in einem breiten Anwendungsspektrum eingesetzt werden. Dementsprechend lassen sich mit den Servo Drives 9400 nahezu alle am Markt verfügbaren Motoren betreiben. Diese Flexibilität schließt auch die Gebersysteme mit ein.

Für den Wickler haben DBK und Indaus eine Komplettlösung von Lenze eingebaut. Sie besteht aus den genannten Servo Drives 9400, Synchronservomotoren der Reihe MCS – direkt kombiniert mit Kegelstirnradgetrieben vom Typ GKS. »Wir konnten in Summe alles aus einer Hand beziehen und wurden bei der Auslegung zudem von Lenze mit fundiertem Wissen unterstützt«, blickt Theodor Deiters zurück. »Und gerade das Wickeln gehört zu den Kernkompetenzen von Lenze.«

Die Kunstsoff-Spezialisten DBK und Indaus haben aber von Lenze keine undurchsichtige Blackbox erhalten, sondern eine Lösung, bei der zusätzliche Funktionen einfach hinzuparametriert werden können. »Das macht uns in die Zukunft gesehen auch variabler«, unterstreicht Peter Vollert. So sind beispielsweise die Servo Drives 9400 hardwareseitig leicht koppelbar mit dem externen I/O-System 1000 von Lenze, wenn die Zahl der vorhandenen Ein- und Ausgänge nicht ausreichen sollte. Optional kann auch das HMI vom Typ EL 100 angeschlossen werden, um Prozessparameter für den Anwender zu visualisieren.

HMI: Halle 14, Stand H20

Erschienen in Ausgabe: 02/2013