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<H1>www.aud24.net : T. Schilla: "Taktzeiten senken"</H1>
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Redaktion
> <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD>
<TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>19.11.2001</TD>
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<TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel>Intelligente Applikationsmodule für Servomotoren steuern Achsen schnell und preiswert</TD>
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Im Folgenden wird aufgezeigt, wie man es bei einem IML-System für eine Spritzgießmaschine erreicht hat, neue Maßstäbe bei der Zykluszeit für die Entnahme der Kunststoffartikel und für das Einsetzen des Labels in die Form der Spritzgießmaschine zu setzen. Dabei werden unterschiedliche Lösungsansätze diskutiert und die beste Variante vorgestellt. Im Vergleich zu bisherigen Lösungen könnte durch den Einsatz eines Servomotors mit Applikationsmodul die Taktzeit um mehr als 30 % reduziert und dem Kundenwunsch somit voll entsprochen werden.<BR><BR>In Gesprächen mit Anlagenbauern und Herstellern und Zulieferern des Maschinenbaus ist immer wieder zu hören, dass der Druck wächst, die Taktzeiten der Maschinen zu verkürzen. Diese Aufgabe ist zwar nicht neu, aber deren Bewältigung verlangt, dass sich der Maschinenbauer ständig mit den Entwicklungen in der Steuerungs- und Antriebstechnik auseinander setzt und sich auf die Suche nach der ‚optimalen‘ Lösung für seine Aufgabenstellungen begibt. Hier stoßen viele Hersteller auf das Problem, dass die technischen Möglichkeiten für die Reduzierung der Taktzeiten immer kostspieliger werden bzw. dass es immer schwieriger wird, überhaupt eine geeignete Lösung am Markt zu finden. Der Hersteller sucht deshalb Unterstützung bei einem Steuerungshersteller bzw. Systemlieferanten, der die Aufgabe der Systemplanung sowie Komponentenauswahl übernimmt und gleichzeitig für die Einhaltung der technischen Anforderungen verantwortlich ist, wie dies im folgenden Fall Multitron aus Winnenden für ZK Sondermaschinen übernommen hat.<BR><BR>Die Aufgabenstellung<BR><BR>Wie Kruno Zivkovic, Geschäftsführer von ZK, berichtet, sollte das Unternehmen gemäß eines Kundenwunsches eine schnellere Systemlösung für ein IML-System (in mold labelling) entwickeln. Bei diesem System wird mit Hilfe einer elektrisch angetriebenen Linearachse zwischen die geöffnete Form gefahren, das fertige Kunststoffteil entnommen und das Label in die Form eingesetzt. Anschließend wird der fertige Deckel in einer definierten Position abgelegt und ein neuer Zyklus gestartet. Die Forderung des Kunden lautete dabei, die Zykluszeiten für die Entnahme des Kunststoffdeckels und das Einsetzen eines neuen Labels in die Form von üblicherweise etwa 2 bis 2,5 s auf 1,5 s zu senken.<BR><BR>Die Lösung<BR><BR>In den Beratungsgesprächen zwischen Multitron und ZK wurden drei mögliche Lösungsvarianten identifiziert und diskutiert: die Ergänzung der SPS durch ein Positioniermodul, das die Steuerung der NC-Achse übernimmt der Einsatz einer einachsigen CNC-Steuerung mit integrierter SPS die Erweiterung eines Servomotors mit einem Applikationsmodul und Steuerung der NC-Achse über digitale Ausgänge der SPS Nach eingehender Untersuchung der Varianten in Hinblick auf Kosten, einfache Realisierbarkeit und schnelle Inbetriebnahme fiel die Entscheidung zu Gunsten der dritten Variante, also der Erweiterung des Servomotors mit einem Applikationsmodul. Bei Variante 1 war für ZK der Aufwand für die NC-Programmerstellung im Vorfeld nicht klar abschätzbar. Der Einsatz einer hochwertigen einachsigen CNC-Steuerung mit integriertem Bedienfeld und einfach zu bedienender Programmiersoftware schied dagegen aus Kostengründen aus. Als die einfachste und praktikabelste Lösung stellte sich der Einsatz eines Applikationsmoduls mit SPS-Schnittstelle heraus. Bei dieser Lösung wird der Drehzahl- bzw. Drehmomentregelkreis des Servoverstärkers ergänzt durch eine Lageregelung. Der Antrieb wandelt sich also zur Positioniereinheit mit maximalem Leistungspotenzial, da Achssteuerung und Servoverstärker optimal aufeinander abgestimmt sind und über einen internen schnellen Bus kommunizieren. Der für die Anwendung wie geschaffene Funktionsumfang der Optionskarte, die einfache Programmierbarkeit mit einer speziellen Software und die Aussicht auf eine schnelle und reibungsfreie Inbetriebnahme hat ZK bewogen, sich für die Servo-Optionskarte zu entscheiden. Multitron hat Vorschläge zur Auswahl des Systems und insbesondere der geeigneten Antriebskomponenten unterbreitet, die Auslegung des Antriebs übernommen und ZK bei der Inbetriebnahme unterstützt.<BR><BR>Die Realisierung<BR><BR>Bei der Umsetzung der Aufgabe kam es auf ein perfektes Zusammenspiel der SPS und NCAchse an. Die komfortable Programmiersoftware der Applikationskarte des Servoverstärkers erlaubt auf einfachste Weise (Tabellenform), die Bewegungsabläufe zu definieren, die dann von der SPS über digitale Eingänge abgerufen werden. Gleichzeitig schafft die Software die Voraussetzung für eine einfache und schnelle Parametrierung des Servoverstärkers und der Optionskarte, aller Ausgangssignale und der Referenzfahrt unter Berücksichtigung der Endschalter. Die Zeit für die Umsetzung des Fahrprogramms auf die NC-Achse sowie die Belegung aller Ein- und Ausgänge der Optionskarte betrug nach Aussage von ZK nur einen Tag - und das bei einem für das Unternehmen bis dato völlig unbekannten Produkt. Nach dem Einschalten der Anlage läuft automatisch eine Referenzfahrt ab und der Achsschlitten fährt in die Grundposition. Nach Erhalt des Freigabesignals von der SPS wechselt der Antrieb in die Lageregelung. Per digitalem Eingang wird jetzt von der SPS der erste Fahrauftrag erteilt, das Etikett am Magazin abzunehmen. Dann fährt die Achse nahe an die Spritzgussform heran und wartet, bis der Spritzvorgang beendet und der Kunststoff abgekühlt ist. Sobald der Spritzvorgang abgeschlossen ist, erteilt die SPS den zweiten Fahrauftrag zur Abholung des Deckels, fährt dann automatisch weiter und setzt die Label in die Form, fährt dann so schnell wie möglich wieder aus der Maschine heraus und legt die fertigen Deckel an einer vorgegebenen Position ab. Dieser Ablagepunkt ist gleichzeitig wieder Ausgangspunkt für den nächsten Fahrzyklus, der wiederum von der SPS ausgelöst wird. Der gesamte Ablauf über drei Positionen wird in vier Sekunden durchlaufen, wobei die Zeit, in der nicht gespritzt wird, auf weniger als 1,5 s gesenkt werden konnte. 2,5 Sekunden hat die Achse Zeit, die Ware abzulegen, einen neuen Label aufzunehmen und wieder in Wartestellung zu gehen, bis sich das Spritzgusswerkzeug wieder öffnet. Dies ist ein Spitzenwert für derartige IML-Systeme.<BR><BR>Fazit<BR><BR>Ein sehr effizientes Mittel für die Realisierung schneller NC-Achsen, deren Fahrprogramm nicht öfters durch einen Benutzer verändert werden muss und wo keine Interpolation zwischen den Achsen benötigt wird, sind Optionskarten (oder auch Applikationsmodule genannt) für Servomotoren. Diese Ergänzungen der Servoverstärker haben deutliche Preisvorteile gegenüber komplexen CNC-Steuerungen, sind sehr einfach zu programmieren, in Betrieb zu nehmen und darüber hinaus optimal an den Leistungsteil der Antriebseinheit angepasst. Für die Realisierung so gearteter Aufgaben ist es aus vielerlei Hinsicht für den Maschinenbauer interessant, einen kompetenten Systempartner mit der Lösung zu betrauen. Beratungsgespräche zeigen neue Realisierungskonzepte auf und erhöhen die Chance, die optimale Lösung für eine Aufgabe unter dem entscheidenden Gesichtspunkt Preis-/Leistungsverhältnis zu finden. Der Steuerungshersteller Multitron Elektronik hat sich schon frühzeitig mit hervorragenden Herstellern von Antriebskomponenten zusammengeschlossen, um genau die Lösungen anbieten zu können, die dem Kunden den entscheidenden Vorteil bringen.<BR><BR>Abb. 1: Schaltschrank mit Servoverstärker im unteren Bildbereich. Die Optionskarte NS600 ist auf den Yaskawa Servoverstärker aufgesteckt.<BR>Abb. 2: Unterer Teil des Schaltschrankes mit Servoverstärker und aufgestecktem Applikationsmodul<BR>Abb. 3: NC-Achse mit Vorrichtung für die Entnahme der Kunststoffdeckel und Aufnahme der Labels bzw. Einsetzen der Labels in Spritzgießform (Antriebsmotor verdeckt)<BR>Abb. 4: Detailbild von Linearachse mit Antriebseinheit und Schleppkette</TD>
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<P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 13:55 Uhr aktualisiert</I></P>
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