Dezentrale Antriebseinheiten

Maschinen flexibler konstruieren

In Palettiermaschinen der neuesten Generation von Symach sorgen statt der zuvor üblichen Servosteuerungen nun integrierte Antriebseinheiten aus Getriebemotor und Frequenzumrichter für die nötige dynamische Performance. Die neue Lösung von Nord Drivesystems erfüllt alle Funktionsanforderungen, schafft jedoch mehr konstruktive Flexibilität und spart Kosten.

Energiespar-Getriebemotoren mit dezentralen Frequenzumrichtern der Baureihe SK 200E für Motion-Control-Aufgaben.

Symach Palletizers gilt als einer der führenden Hersteller von Palettiermaschinen. Die Palettierer des niederländischen Maschinenbauers haben gegenüber anderen verfügbaren Systemen die Besonderheit, dass sie jedes Produkt einzeln platzieren. Säcke, Kartons oder Kisten werden über ein Transportband angeliefert, von einer Zentriereinheit ausgerichtet und durch einen speziell konstruierten Manipulator sanft und positionsgenau auf die Palette geladen. Die Paletten liegen auf einem Palettentisch, der während des Stapelprozesses abgesenkt wird, bis die definierte Beladehöhe erreicht ist. Die volle Palette wird über eine Rollenbahn zu einer gleichfalls vom Palettier-Spezialisten hergestellten Palettenwickelmaschine transportiert und für den Weitertransport mit Folie umwickelt. Bisher waren alle Anlagen des Unternehmens mit zentralen Antriebssteuerungen ausgerüstet. Der Schaltkasten auf der Maschinenoberseite verursachte zusätzliche Kosten sowie Platzprobleme: „Die Höhe einer Palettiermaschine erfordert für die Ausführung von eventuellen Wartungsarbeiten die Installation einer Treppe“, erklärt Sacha Bakker, geschäftsführender Gesellschafter von Symach Palletizers. „Die Schaltschränke für die Servosteuerungen behinderten den Zugang. Durch Umrüstung mit Antriebseinheiten von Nord Drivesystems konnten wir dieses Problem lösen.“ Nach Beratung durch den Antriebsspezialisten entschied man sich für dynamische Asynchrontechnik mit direkt auf dem Motor montierten Frequenzumrichtern der Baureihe SK 200E. Die Vorteile dieser Lösung liegen nicht nur in niedrigeren Beschaffungskosten, sondern auch in größeren Auswahlmöglichkeiten für die Maschinenkonstrukteure. Rechnet man alle Vorteile zusammen, verursachen „Asynchron-Palettierer“ deutlich geringere Gesamtbetriebskosten als mit Servomotoren ausgestattete Palettierer.

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Die in abgestuften Leistungsklassen und mit verschiedenen Upgrade-Möglichkeiten lieferbaren Frequenzumrichter von Nord ermöglichen es Anwendern, maßgeschneiderte Lösungen auszuwählen. Die modular aufgebaute Frequenzumrichterserie SK 200E, mit der sich dezentrale Anwendungen kostengünstig umsetzen lassen, bietet Modelle in den Baugrößen 1 bis 4 mit Leistungen zwischen 0,25 und 22 kW. Die Erweiterungsoptionen umfassen externe Bremswiderstände und ein separates 24-V-Netzteil für eine Steuerspannungsregelung auf Stand-Alone-Basis. Neben Feldbusschnittstellen für CANopen, DeviceNet und Profibus gibt es auch Gateways für die Anbindung an Profinet- und EtherCAT-Netzwerke. Schnittstellen für weitere Industrial-Ethernet-Standards sind in der Entwicklung. Die Feldbus-Kommunikationsschnittstellen sind als externe Bus-Technologieboxen verfügbar. Der Antriebshersteller liefert Motor, Bremswiderstand und Motorhaltebremse fertig verdrahtet an Symach und reduziert so den Installationsaufwand im Vergleich zur Vorgängerlösung erheblich. Funktional sind im Gegenzug keinerlei Abstriche zu machen. Die Frequenzumrichterfunktion Posicon, ein Standard-Feature jedes SK 200E, ermöglicht sehr dynamische Positionierungen mit einer maximalen Genauigkeit von ca. 1/100 einer Motorumdrehung. Die Lage-/Positionserfassung erfolgt mit dem neuen kompakten Gebersystem MG des Unternehmens. Zudem nutzt Symach Umrichter des Typs SK 215E mit der Zusatzfunktion „Sicherer Halt“.

Sorgfältig überlegter Systemübergang

Sensoren und Aktoren lassen sich einfach an die vorhandenen I/Os des direkt in der Maschine befindlichen Umrichters anschließen, der die anfallenden Daten per CANopen-Kommunikation mit der Steuerung austauscht. Für konstruktive Vorteile durch die integrierten Antriebseinheiten sorgen zudem Motoren der Energieeffizienzklasse IE2, die im Vergleich zu IE1-Drehstrommotoren weniger Abwärme erzeugen. Auch deshalb können die Niederländer Palettierer kompakter als bisher auslegen. Nach jeder Phase des Re-Engineering-Prozesses wurden die Maschinen umfassenden Tests unterzogen. Auf diese Art behielt Symach die vollständige Kontrolle über das gesamte Engineering. „Nord spielte als unser Lieferant und Berater eine wichtige Rolle“, so Bakker. „Ein solcher Neuentwurf ermöglicht es, sich von überholten Konzepten zu verabschieden. Als Maschinenbauer scheuen sie vor Veränderungen erst einmal zurück, auch wenn sie genau wissen, dass diese notwendig sind. Wenn sie jedoch einen Zulieferer haben, der ihnen Dinge abnimmt und mitdenkt, ist das eine Chance. Genau das war bei uns der Fall. Für uns war nicht nur die Qualität der Produkte wichtig. Genauso wichtig sind die guten Beziehungen, die wir zu Nord aufgebaut haben. Wir wurden beim Re-Engineering-Prozess unserer Palettiermaschinen hervorragend beraten.“ Der Antriebshersteller empfahl dem Palettier-Spezialisten den Einsatz von Motoren der Energieeffizienzklasse IE2. Diese unterscheiden sich in mehreren Details von den bisher üblichen Bauarten. So setzt das Unternehmen bei der Herstellung etwa auf die Verwendung von mehr Aktivmaterial im Statorpaket mit höherwertigen Blechqualitäten, die Erhöhung der Kupferfüllfaktoren und den Einsatz eines optimierten Wickelschemas. Die Motoren bieten nicht nur eine verbesserte Leistung, sondern haben auch eine längere Lebensdauer. Ausschlaggebend war ihre im Vergleich zu IE1-Drehstrommotoren verringerte Wärmeabgabe, die eine kompaktere Konstruktion der Maschinen ermöglicht. jg

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