8.2 Kollmorgen Linearmotor

Kollmorgen

Kollmorgen: Breyer Maschinenfabrikaus, Singen, baut Extrusionsanlagen zum Herstellen Tubenschläuchen. Die neue Generation der Topline-Serie produziert dank eines neu konzipierten Motion-Control-Systems von Kollmorgen bis zu 300 Tubenrohlinge pro Minute. Mit welcher Geschwindigkeit die Tubenrohlinge produziert werden, hängt vom Tempo der Abzugsraupe ab, die den erstarrten Schlauch aus der Kalibrierung zieht und damit als Master den Takt vorgibt. Dickere Tubenwände benötigen eine längere Zeit zum Abkühlen, als dünne. Die Raupe gehört funktional zur Schneideinheit, die das kontinuierlich geförderte Endlosmaterial in einem getakteten Prozess in präzise Abschnitte zerlegt. Dieses Maschinenmodul arbeitet synchronisiert mit drei Servoantrieben im Mehrachsverbund.

Mit der neuen Motion-Control-Lösung kann Breyer jetzt noch besser die fein aufeinander abgestimmten Prozesse optimieren. Den Kopf des Mehrachs-Servo-Systems bildet die Motion-Control-Steuerung PCMM. Das kompakte Gerät steuert die drei Servoregler vom Typ AKD und steht selbst per Profinet mit der übergeordneten Siemens-SPS in Verbindung. Für die Erstellung der Bewegungsprofile – beispielsweise in Gestalt elektronischer Kurvenscheiben – kommt die Kollmorgen Automation Suite (KAS) zum Einsatz. Die grafische Programmierlösung nutzt dafür den standardbasierten Ansatz von PLCopen for Motion sowie das modulare „Drag-and-Drop“ das Pipe Network.

Aus Sicht der Aktorik kommen für den Raupenvorschub und den Messerantrieb zwei AKM-Servomotoren zum Einsatz. Für die Positionierung nutzen die Engineeringspezialisten der EAT GmbH (Elektronische Antriebs-Technik) als Systempartner von Kollmorgen Linearmotoren der Reihe ICH. Die ICH-Baureihe ist so konstruiert, dass sie im Dauerbetrieb Vorschubkräfte zwischen 175 und 5341 N (Spitzenkraft mehr als 12000 N) liefert. Der Geschwindigkeitsbereich liegt zwischen langsamen 1 μm/s und schnellen 5m/s mit Beschleunigungen je nach Baugröße zwischen 3 und 10 G. Feinheiten im Design reduzieren das Cogging auf ein Minimum – ein wesentlicher Aspekt für hohe Regelungsgüte, die gerade in Verpackungsprozessen gefragt ist.

Auf der Steuerungsebene bringt die Motion-Control-Steuerung PCMM mit den Programmiermöglichkeiten der Automation Suite (KAS) den Vorschub, die Lineareinheit und den Messerantrieb in Einklang. Gibt die Raupe über den AKD-Servoregler das Tempo vor, dem die Lineareinheit mit butterweichen Positionierungen in Gestalt perfekt ausgelegter elektronischer Kurvenscheiben folgt, muss der Messerantrieb sehr präzise Drehzahlrampen fahren. Die Engineering-Umgebung innerhalb der Automation Suite (KAS) macht zudem den Weg frei, die Schnitte nicht nur positionsabhängig zu setzen, sondern auch druckmarkengesteuert. Diese Aufgabe bekommt dann eine Relevanz, wenn das Schneidmodul bereits fertig bedruckte Kunststoffröhren auf die richtige Länge bringen muss – beispielweise bei laminiertem Material für mehrfarbige Zahnpasta. Damit hat die Motion-Control-Steuerung Potenzial für das Retrofit, zumal es durch die Echtzeit-Ethernet-Kommunikation keine Restriktionen gibt, von welchem Hersteller die übergeordnete SPS kommt.