Platz da: Mit dezentraler Servotechnik lässt sich die Antriebs­regelung schaltschranklos direkt am Motor der Matrixwickler platzieren.

Platz da: Mit dezentraler Servotechnik lässt sich die Antriebs­regelung schaltschranklos direkt am Motor der Matrixwickler platzieren.AMK

Platz ist in der Regel immer knapp in der Druckproduktion. Deshalb hat der Maschinenbauer Kocher+Beck jetzt einen schaltschrank­losen Matrix-Transferaufwickler für Druck­etiketten entwickelt. Diese Einheiten haben die Aufgabe, die selbstklebende Gittermatrix unterbrechungsfrei aufzuwickeln, die beim Drucken und Stanzen von Etiketten entstehen und vom Trägermaterial entfernt werden müssen. Platziert ist der Matrixwickler meist zwischen den Ab- und Aufwickeleinheiten, die ebenfalls mit Servoantrieben von AMK angetrieben werden; teilweise aber auch direkt auf einer Druckmaschine. Nach dem Drucken nimmt der Matrixwickler die Folienmatrix von der Bahn ab, bevor diese wieder aufgewickelt wird. Die Maschine ist so konzipiert, dass sie erstens wenig Platz benötigt und zweitens mit jeder Druckmaschine kombinierbar ist.

Der platzsparende Aufbau – ermöglicht durch dezentrale Antriebstechnik – bildet die Grundlage für eine Modularisierung von Anlagenteilen in der Druckproduk­tion. Die Servoumrichter vom Typ AMKasyn haben in den Maschinenmodulen die Aufgabe, Bahngeschwindigkeit und -spannung präzise auszuregeln und beim Wickeln in engen Toleranzen zu halten. Die Präzision ist deshalb so wichtig, weil Materialeinsparung im Druckbereich ein ständiges Thema ist. Die Folge: Es kommen immer dünnere Papierqualitäten und Folien zum Einsatz, die eine schonendere Behandlung verlangen. Vor diesem Hintergrund verfolgt Kocher+Beck mit ­Beginn der UR Precision Serie das Ziel, die Bahnspannung exakt über das Bremsmoment des Abwicklers zu regeln.

Mithilfe der dezentralen Servoantriebe mit Energierückspeisung konnte Kocher+Beck die Matrix-Transferwickler kompakter als klassische Maschinenkonzepte bauen.

Mithilfe der dezentralen Servoantriebe mit Energierückspeisung konnte Kocher+Beck die Matrix-Transferwickler kompakter als klassische Maschinenkonzepte bauen.AMK

Nah am Perpetuum Mobile: generatorisch bremsen

Im Gegensatz zu diesem Ansatz, sind in der Branche immer noch mechanische Lösungen mit Scheibenbremsen weit verbreitet. Deren Nachteil besteht darin, dass sie sich im Vergleich zu einer elektronischen Servolösung nicht so einfach in die heutigen hochautomatisierten, dynamischen Druckprozesse integrieren lassen. Darüber hinaus wirkt sich das klassische Bremsen negativ auf die Energieeffizienz aus.

Der Antriebshersteller hat deshalb für Kocher+Beck einen Achsverbund mit rückspeisefähigen Umrichtern und einem gemein­samem Gleichstromzwischenkreis konzipiert. In diesen speist der bremsende Abwickler generatorisch seine Energie ein, die der Aufwickler wiederum zum Ziehen nutzt. Folglich verbrauchen die Antriebe nur die aus prozessbedingten Reibverlusten resultierende Energiedifferenz.

Dieses Detail entwickelt sich in der Druckindustrie zu einem immer wichtigeren Kaufargument, weil das Bewusstsein für die Total Costs of Ownership (TCO) sowie ein übergreifendes Energiemanagement entlang der gesamten Produktion immer wichtiger werden – sowohl aus Sicht der Gesetzgebung als auch aus betriebs­wirtschaftlicher Beurteilung von Investitionsentscheidungen.

Die im Touch-Monitor integrierte Motion-Control-SPS unterstützt alle für das Auf- und Abwickeln wichtigen Teilfunktionen.

Die im Touch-Monitor integrierte Motion-Control-SPS unterstützt alle für das Auf- und Abwickeln wichtigen Teilfunktionen.AMK

Energiesparend wickeln

Ob zentrale oder dezentrale Servoumrichter: Versorgt werden diese platzsparend von einem zentralen Einspeisemodul ­direkt über den DC-Zwischenkreis. Über die Energieeffizienz hinaus bringt der Verbundbetrieb aller Achsen eine Reihe weiterer Vorteile mit sich:

  • weniger Komponenten durch den Wegfall von Schützen und Netzfiltern,
  • geringerer Verdrahtungsaufwand,
  • einfacherer Systemaufbau,
  • längere Lebensdauer aller Komponenten im Schaltschrank infolge des nie­drigeren Wärmeeintrags.

„Energieeffizienz wird in unserer Branche immer wichtiger“, fasst Karin Enderle, Bereichsleiterin Wickeltechnik bei Kocher+Beck zusammen, „vor allem mit Blick auf das europäische Druckmaschinengeschäft.“ Die Erwartungshaltung sei groß und auch der Einsatz moderner Servotechnik mit ausgeklügelter Motion Control werde vorausgesetzt.

Die Motion-Control-Funktion ‚Wickeln‘ ist als Technologiefunktion in die AMK-Steuerung mit Visualisierung verfügbar. In das Maschinengehäuse der Auf- und Abwickler integriert, unterstützt die Kombination aus SPS und robustem Touch-Monitor alle für das Auf- und Abwi­ckeln wichtigen Teilfunktionen – Bahnspannungsermittlung mit und ohne Sensoren, Signalverarbeitung von Druckmessdosen, Durchmesser-Rechner und -überwachung sowie die weit verbreitete Tänzer-Lageregelung mit -überwachung. Die integrierte Bahnkantensteuerung sorgt zudem für ein sauberes Wickelbild.

Das Wendekreuz im Auf und Abwickler wird über Servomotoren aus dem zentralen Schaltschrank angetrieben.

Das Wendekreuz im Auf und Abwickler wird über Servomotoren aus dem zentralen Schaltschrank angetrieben.AMK

Optimierungen im Datenverbund

Aus dem Blickwinkel der Vernetzung betrach­tet, lässt sich die antriebstechnische Ausrüstung mit modernen Servoreglern komfortabel per TCP/IP in den Gesamt­verbund integrieren. Auf diese Weise sind die Maschinen von Kocher+Beck in der Lage, Signale wie Not-Aus, Bahnriss oder Ready-Signale auch von Drittmaschinen zu verarbeiten. Immer wichtiger wird in diesem Zuge die durchgängige Kommunikation von der Antriebsebene über die Steuerung bis in die ERP- oder MES-Ebene hinein. Maschi­nenbetreiber haben so die Möglichkeit, Prozesse auszuwerten, ihr Waren­lager effizienter zu steuern und ganz allgemein Material und Prozesskosten zu sparen. Vorstellbar ist, die Bahnspannung zur Qualitätsüberwachung zu nutzen, weil die Materialien stetig dünner werden und damit immer empfindlicher auf Zug reagieren.

Kunden gewinnen darüber hinaus mehr Möglichkeiten, ihre Maschinen an neue Produkte anzupassen – was unter dem Strich die Zukunftssicherheit einer Investition verbessert. Weil sich mit den umfang­reichen Stellmöglichkeiten der modernen Servotechnik der Lösungs­raum vergrößert, kann eine Maschine einfacher unterschiedliche Materialien verarbeiten.