Servo technologie voor betere prestaties

Elektrische aandrijving in plaats van pneumatiek

Slechts twee maatregelen waren in principe voldoende om de kortere cyclustijden te realiseren: de capaciteit van de draaitafel voor de kunststof doppen werd vergroot van vier naar acht bakken. Daarnaast werden drie van de in de machine geïnstalleerde pneumatische aandrijvingen vervangen door hoogdynamische elektrische servoaandrijvingen. Met pneumatische aandrijvingen zou het praktisch onmogelijk zijn geweest om de hogere snelheden te halen, omdat de mechanische belasting dan te hoog zou zijn geworden. Bovendien is het persluchtverbruik veel lager, wat een positief effect heeft op de bedrijfskosten.

Voor de elektrische aandrijvingen is gekozen voor de Sigma-7 serie van Yaskawa. Ze hebben zich al in veel vergelijkbare toepassingen bewezen en maakten indruk op de machinebouwer ARAMIS. Enkele van de bepalende kenmerken van de Sigma-7-serie zijn immers een snelle inbedrijfstelling, hoge productiecapaciteit en maximale bedrijfszekerheid. Bovendien hebben de responsieve AC-servomotoren extreem compacte afmetingen en zijn ze zeer stil in gebruik. Ze bieden een hoge resolutie (met een geïntegreerde 24-bits absolute encoder) en een hoge dynamiek. Functies zoals trillingsonderdrukking, onderdrukking van machineresonantiefrequenties en een afstemmingsloze functie voor eenvoudige inbedrijfstelling zijn geïntegreerd in de compacte servoversterkers.

De machinebouwer, zijn elektrische ontwerppartner en het bedrijf Roggenstein Elektronik werkten samen met automatiseringsspecialisten van Yaskawa om de machine achteraf uit te rusten voor het monteren van de beschermkappen. In de machine zijn nu in totaal drie 400V servo-assen met elk een vermogen van 400W in gebruik: één aandrijving is verantwoordelijk voor de horizontale beweging van de voeding. Een pneumatische lineaire unit met een grijper brengt de plastic dop van de scheidingsunit over naar het nest van de draaitafel. Een elektrische cilinder aangedreven door een tweede servoaandrijving drukt de dop tegen het stoelwiel. Een compressiekrachtsensor detecteert de krachttoename wanneer ze worden ingeschakeld. Samen met het absolute positiesensorsysteem op de servomotor detecteert het of het persproces succesvol was. De derde servoaandrijving regelt de horizontale beweging terwijl de afgewerkte onderdelen op de stortkoker worden neergezet, waar de wielen, die nu goed zijn beschermd, naar een traliewerkbak worden getransporteerd en kunnen worden getransporteerd voor verdere montage.

Aandrijvingen, controller en software uit één hand

De machinebesturing communiceert via Profinet met de servo-assen. Deze controller uit de SLIO-serie, die ook door Yaskawa wordt geleverd, is gemakkelijk te programmeren in Siemens Step7 en kan dankzij het modulaire ontwerp effectief worden aangepast aan de toepassing. Het toevoegen en koppelen van de extra benodigde I/O-modules was eenvoudig; uitbreidingen achteraf zijn in principe ook mogelijk. Extra snelheidsvoordelen worden geleverd door de backplane-bus van het I/O-systeem, die werkt met 48 Mbit/s en veldbusonafhankelijk schakelen mogelijk maakt met een timingnauwkeurigheid van +/-1 μs. Korte cyclustijden tijdens de programmaverwerking zorgen voor snelle sequenties. Integratie in de applicatie vergemakkelijkt ook de uitgebreide systeembibliotheek van de controllers, met een groot aantal opgeslagen functies die naar behoefte kunnen worden ingeschakeld. Dit is vooral handig bij het herzien van originele ontwerpen, vooral als u een bestaande veldbus wilt blijven gebruiken. Profibus is een typisch voorbeeld van zo'n scenario.

De automatiseringsspecialisten van Yaskawa waren ook een echte hulp voor de machinebouwer en zijn elektrische ontwerppartners als het ging om softwareaanpassing. Zo hielpen ze bij het integreren van pneumatiek, visualisatie en communicatie met het beeldverwerkingssysteem dat Gross+Froelich gebruikt voor kwaliteitsborging. Dit "single source"-principe betekende dat de inbedrijfstelling snel en eenvoudig was. De hard- en software zijn perfect op elkaar afgestemd en de machinebouwer had slechts één contactpersoon. Niemand hoefde zich zorgen te maken over interfaceproblemen en de bureaucratie of verloren tijd die daarmee gepaard ging. De gemoderniseerde machine en de daarin gemonteerde componenten hebben zich inmiddels in de praktijk bewezen, waardoor talloze stoelwielen zijn voorzien van beschermkappen. De hoogdynamische servo-assen en krachtige compacte besturing leveren daar dagelijks hun eigen bijdrage aan.