Antriebstechnik 23.11.2007, 19:31 Uhr

Kunden fordern den Antrieb nach Maß  

Es geht um Engineering-tools, die das Bewegungsdesign für Servoachsen, etwa von Verpackungsmaschinen, komfortabler gestalten, Servoantriebe, bei denen Motor und Elektronik kabelsparend zu einer Einheit verschmelzen und neue Techniken zur Registerregelung bei wellenlosen Tiefdruckmaschinen.

Zu den anspruchsvollsten konstruktiven Aufgaben zählte bisher das Bewegungsdesign von Servoachsen: Noch vor einigen Jahren war es durchaus üblich, die Bewegung auf Millimeterpapier zu zeichnen, erinnert sich Diehm. Doch das ist längst Vergangenheit. Engineeringtools wie ECAM-4 böten einen Ansatz, um das Motiondesign bei der steigenden Komplexität mechatronischer Systeme komfortabler zu gestalten. ECAM-4 umfasst dazu einen Editor zur Auslegung der Antriebe einer Verpackungsmaschine: Ausgehend von den ermittelten Bewegungsprofilen errechnet ein Sizing Calculator die jeweils zur praktischen Umsetzung optimale Kombination aus Motor, Servoverstärker und Getriebe. Viele Hilfsaufgaben werden so automatisiert, die Engineeringkosten sinken.

„Ein kritischer Faktor während des Engineeringprozesses beim Maschinenbauer stellt heute meist noch die Zusammenarbeit der verschiedenen Engineeringdisziplinen Mechanik- und Softwareentwicklung dar,“ erläuterte Diehm. ECAM-4 unterstütze diese übergreifende mechatronische Zusammenarbeit, indem das Tool dem Softwareentwickler alle Bewegungsinformationen zur Verfügung stellt, die der Mechanikkonstrukteur erarbeitet hat.

Geht es um neue Techniken zur Registerregelung bei wellenlosen Tiefdruckmaschinen, kennt sich Entwickler Holger Schnabel von Bosch Rexroth in Lohr aus: „Das Engineering der Einzelantriebstechnik ermöglicht heute das Ersetzen einer mechanischen Königswelle durch eine elektronische Welle.“ Dieser Fortschritt erlaube ganz neue Strukturen zur Regelung des Längsregisters in Tiefdruckmaschinen. In den Maschinen mit Königswelle wurde das Farbregister bisher noch mit mechanischen Kompensatoren geregelt, die den Bahnweg verkürzten oder verlängerten. Die Einzelantriebstechnik gestattet nun die Regelung der Längsregister mittels einzelner Druckzylinderverstellungen. Teure mechanische Kompensatoren können eingespart werden. „Dies hat ein anderes Registerverhalten zur Folge, das inzwischen mittels eines eigens für eine Tiefdruckmaschine entworfenen Simulationsmodells erfolgreich verifiziert und an einer realen 9-Farben-Tiefdruckmaschine getestet wurde,“ so Schnabel.

Als Einzelantriebe liefern zunehmend auch Servomotoren den Vorschub im modularen Verpackungsmaschinenbau. Bernhard Schreck aus dem Bereich Hardware-Engineering bei Elau ist überzeugt, dass „dies die einzige Möglichkeit ist, in Zukunft wirtschaftlich voll elektronische Verpackungsmaschinen mit erhöhter Flexibilität auf Anwenderseite zu bauen.“ Dies setze allerdings voraus, die wachsende Zahl der verbauten Servoantriebe flexibel vernetzen zu können. Die hohe Abhängigkeit der heutigen Servotechnologie von Schaltschränken erfüllt diese Forderung heute jedoch meist nicht: Jeder Servoantrieb benötigt einen Servoverstärker, der im Schaltschrank unterzubringen ist. In der Folge wachse das Schaltschrankvolumen und der damit einhergehende Verkabelungsaufwand.

Bei den Servoantrieben der iSH-Baureihe von Elau sind Motor und Elektronik jetzt zu einer Einheit verschmolzen: Die flache und glattflächige Elektronikeinheit ist fest an der Oberseite der Motoren verankert. „Für das Konzept des modularen Verpackungsmaschinenbaus bedeutet diese Entwicklung eines integrierten Antriebs einen großen Schritt nach vorne,“ glaubt Schreck.

Die Maschinenmodule sind jetzt durchgängig eigenständig über Mechanik, Software und auch Elektronik konzipierbar. Die enge Abhängigkeit der Maschinenautomatisierung von den Schaltschränken sei damit überwunden, hebt man bei Elau hervor. Im günstigsten Fall reicht bei integrierten Servoantrieben mit hybridem Verkabelungssystem nur ein einziges, bis zur nächsten Verteilerbox reichendes Kabel, um die Antriebsmodule im zentralen Schaltschrank an Stromversorgung und Steuerung anzukoppeln. Die nötigen Kabellängen könnten so beim iSH-Antrieb gegenüber der herkömmlichen Lösung um bis zu 70 % sinken. Hinzu kommet das bis zu 90 % geringere Schaltschrankvolumen für die Antriebstechnik und die damit verbundenen, um bis zu 90 geringeren Montage- und Verdrahtungskosten für den Antriebspart. „Integrierte Servoantriebe führen daher zu beachtlichen Kostensenkungen,“ fasste Schreck zusammen. EDGAR LANGE/KIP

Mechatronik optimiert Antriebsdesign

Von Edgar Lange/Dietmar Kippels

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