Produktionszeiten verringern

Optimale Formatverstellung in Verpackungsanlagen

Formatwechsel in Verpackungsanlagen optimieren: Mit dem Powerdrive-System von Lenord, Bauer & Co. werden kurze Rüstzeiten und die Zustandsüberwachung von Sekundärachsen im Sinne von Industrie 4.0 adressiert.

Mit dem Powerdrive-System von Lenord, Bauer & Co. werden kurze Rüstzeiten und die Zustandsüberwachung von Sekundärachsen adressiert. (Bild: Lenord, Bauer & Co.)

Produktvielfalt und On-Demand-Produktion führen zu kleinen Losgrößen mit häufigen Formatänderungen. Um Rüstkosten zu sparen, entwickeln Maschinenhersteller Konzepte mit höherem Automatisierungsgrad. Diese werden mit dem Powerdrive-System von Lenord, Bauer & Co. optimiert. Es besteht aus der intelligenten Powerdrive-Box, den kompakten Powerdrive-s, der Einkabellösung Powerdrive-Connect und den Funktionsbausteinen in der Powerdrive-Lib.

Die Drive-s sind intelligente mechatronische Einheiten aus einem DC-Brushless-Motor, einem magnetischen Multiturn-Absolutwertgeber an der Abtriebswelle, einem 32-bit-µC, einer kompakten Endstufe sowie leistungsstarken Stirnradgetrieben. Sie bieten Drehmomente von einem bis 15 Newtonmeter, die bis zur Maximaldrehzahl konstant sind. Ein erhöhtes Losbrechmoment wird durch die Auslegung der Endstufe und des BLDC-Motors gewährleistet.

Die dezentrale Kommunikationseinheit Powerdrive-Box regelt das Powermanagement und ist die Basis für die Leistungsversorgung und Kommunikation zu den Drive-s mit nur einem Kabel. Das spart Platz und verringert den Konstruktions- und Verkabelungsaufwand. Oft geben Maschinenhersteller die Steuerung und das Feldbus- oder Netzwerkprotokoll vor. CANopen, Profibus-DP, Profinet, Ethernet/IP, Sercos III sowie Ethercat und Powerlink sind verfügbar und werden durch fertig konfigurierte Funktionsblöcke unterstützt. Diese vereinfachen die Integration in die Maschine. Alternativ ist eine direkte Einbindung der Drive-s möglich. Kurz gesagt: Der Kunde muss nur noch den Start- und Stopp-Befehl senden.

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Antriebsachsen basierend auf Servomotoren und Planetengetrieben bieten ähnliche Eigenschaften bei höherer Dynamik und aufwendigerer Konfiguration der Servoachsen. Beides ist für Formatverstellungen unerwünscht. Stepper-Lösungen weisen neben weiteren systembedingten Nachteilen kein konstantes Drehmoment und erhöhtes Losbrechmoment auf. Die Stellantriebe bieten alle Vorteile von Servoachsen, maßgeschneidert für Sekundärachsen. Sie punkten durch die simple Montage und kompakte Bauform (Einbautiefe etwa 100 Millimeter bei der Querbauform) mit integriertem Multiturn und geben ein I4.0-taugliches Feedback.

Das System ist nach der neuen UL-Richtlinie UL61800 unter Beachtung der NFPA79 zertifiziert. Beim Export von Verpackungsanlagen wird die cURu-Zertifizierung rechtlich und wirtschaftlich unverzichtbar. Ein Return-of-Investment-Kalkulator vereinfacht auf Basis weniger Parameter die Systementscheidung. Oft sei der ROI innerhalb von 100 Produktionstagen erreicht, so der Hersteller.

Der letzte Schritt zur Vollautomatisierung

Die Automatisierung der Sekundärachsen ist häufig der letzte fehlende Schritt zur Vollautomatisierung einer Produktionsanlage und das Bindeglied zu Industrie 4.0. Das modulare Powerdrive-System ist ein Cyber-Physical-System im Sinne von I4.0 und unterstützt gängige Standards zur Bus-Kommunikation. Dadurch stehen relevante Parameter zum Condition-Monitoring einer Anlagensteuerung zur Verfügung. Wichtige Parameter wie Motorstrom und -temperatur können überwacht werden. Blockaden, Schleppfehler, Überstrom oder eine schleichende Veränderung des Motorstroms werden sicher erkannt. Das bietet die Grundlage für die Zustandsüberwachung der Sekundärachsen.

Auch ein Anlagen-Upgrade ist mittels Powerdrive möglich. Das System verwendet für alle Protokolle die gleichen Drive-s und Kabel und minimiert so den Aufwand in der Konstruktion sowie beim Ersatzteil- und Service-Management. Zudem lassen sich modulare Maschinenkonzepte leicht realisieren. Vereinfacht wird auch die Einbindung von Standardspindeln diverser Hersteller: Adapter-Kits ermöglichen die Adaption von Stellantrieb und Spindel. as

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