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Positionieren mit System

Da der Asynchron-Positioniermotor KFM05a modular aufgebaut ist und sich mittels Software individuell anpassen lässt, eignet er sich für vielfältige Aufgaben und ist beispielsweise eine kostengünstige sowie präzise ­positionierende Antriebslösung für jegliche Art von Förderbändern

01  Der Positionierantrieb KFM05a kombiniert Motor, Frequenzumrichter und Positioniereinheit in einem kompakten Gehäuse

02  Die klar strukturierte Konfigurationssoftware ermöglicht die Anpassung an individuelle Positionieraufgaben

03  In Verpackungsmaschinen – im Bild eine Etikettiervor­richtung – dient der KFM05a als kostengünstige Antriebsalternative zu ­einem Servomotor (Quelle: Robert Kneschke/Shutterstock.com)

04  In Teigportioniermaschinen sorgt der Asynchron-Positioniermotor für die richtige Anpresskraft und Drehbewegung zum Trennen und Walken der Teigrohlinge sowie für deren zügigen Abtransport

Motor, Frequenzumrichter und Positioniereinheit sind bei dem Antrieb KFM05a in einem Gehäuse untergebracht und bilden eine funktionale Einheit. Die Idee, ein integriertes System mit perfekt aufeinander abgestimmten Elementen zu schaffen, ist bei Siei-Areg nicht auf die mechanische Konstruktion beschränkt: Die Antriebsspezialisten haben rund um den Positionierantrieb ein Systemkonzept aus flexibler Software, Applikationsmodulen und Dienstleistungen entwickelt, das Anwender bei der Umsetzung einer optimalen Antriebslösung unterstützt.

Die Grundidee hinter dem Positionierantrieb KFM05a (Bild 1) ist schnell erklärt: Er ist eine integrierte Komplettlösung für unterschiedliche Positionieraufgaben, die ihre Aufgaben autark erledigen kann. Diese „All-in-one-Lösung“ von Siei-Areg vereint alle wichtigen Komponenten in einem Gehäuse: Asynchronmotor, Frequenzumrichter mit Positioniersteuerung, Drehzahl- und Lagegeber, Netzfilter sowie analoge und digitale Schnittstellen sind bereits in die Grundversion integriert. Die Positionierantriebe gibt es mit unterschiedlichen Leistungen zwischen 180 W und 510 W.

Anwendungsorientierter Positionierantrieb
Das dem Design zugrundel iegende Automatisierungskonzept ist dezentral – der Positionierantrieb arbeitet unabhängig von zentralen Schaltschränken und erledigt seine Aufgaben, falls gewünscht, quasi „im Alleingang“. Die Kommunika­tion mit einer übergeordneten Steue­rung kann direkt über verschiedene Schnittstellen, wie Profibus, Canopen oder Ethercat erfolgen. Neben unterschiedlichen Feldbussystemen lassen sich die Antriebe, je nach Anforderung der jeweiligen Applikation, auch mit weiteren Optionen ausstatten. Dazu zählen eine Notstoppbremse oder eine Haltebremse, die sicherstellt, dass Lasten auch bei einem Netzausfall sicher gehalten werden. Unterschiedliche Gehäusevarianten in verschiedenen Schutzklassen, andere Anschlussstecker oder Getriebe sind ebenfalls verfügbar. Je nach Anwendung können selbst Sondergetriebe ausgewählt und individuell dimensioniert werden. Das so zusammengestellte Komplettsystem lässt sich vor Ort innerhalb kürzester Zeit installieren, mithilfe eines Keypads konfigurieren und in Betrieb nehmen.
Integriert, kompakt, modular, fle­xibel und anwenderorientiert – das Konzept des KFM05a hat sich in der Praxis so gut bewährt, dass es Siei-Areg nicht nur auf der Ebene des Produktdesigns verfolgt. Aus der Kombination von Positionierantrieb, Bediensoftware, Applikationsmodulen und einem breiten Spektrum von Dienstleistungen von der Beratung bis zur Installation und Mitarbeiterschulung haben die Antriebsprofis aus dem schwäbischen Pleidelsheim ein inte­griertes Systemkonzept zusammengestellt, das Anwender bei der Automatisierung von Positionieraufgaben aktiv unterstützt.

Eine Software für alle Fälle
Integraler Bestandteil jedes KFM05a -Positionierantriebs ist das mitgelieferte Softwarepaket E@sydrives (Bild 2). Die PC-basierte Konfigurationssoftware ermöglicht die Anpassung an individuelle Positionieraufgaben. Die Möglichkeiten reichen dabei vom einfachen Öffnen und Schließen ­einer Tür bis hin zu einer komplexen Abfolge von Fahr­wegen in verschiedene absolute oder relative Positionen mit jeweils unterschiedlichen Fahrkurven, Geschwindigkeiten und Para­metern (U/f-Kennlinien).
Das Grundkonzept der Software beruht auf sogenannten Eingangsfunktionen, das heißt einer festen Vorgabe der Funktionen für die fünf digitalen und zwei analogen Eingänge. Ein Beispiel für eine einfache Eingangsfunktion ist das Anfahren von 16 absoluten Positionen über vier digitale Eingänge. Da sich die Signale flexibel zuordnen lassen, ist es nach dem gleichen Prinzip auch möglich komplexe Applikationen ohne eine übergeordnete Steuerung zu realisieren. So kann beispielsweise ein Eingang für sogenannte Druckmarken genutzt werden, um den Vorschub zu synchronisieren, der die Toleranzen des Teileabstands auf einem Förderband ausgleicht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nachfolgende Bearbeitungsprozesse wie das Bedrucken von Ver­packungsetiketten reibungslos ablaufen können (Bild 3).
Ein weiteres Beispiel für eine komplexe Anwendung ist die Stapelvorrichtung einer Montageanlage, bei der ein senkrechtes Transportband einen Werkstückträger zunächst nach oben bis zu einem Sensor bewegt. Anschließend werden die Werkstücke taktweise in die Anlage eingeschoben. Beim Einschieben wird der Werkstückträger jedes Mal um 20 mm abgesenkt und nach dem Einschieben um 80 mm angehoben. Auf diese Weise werden zehn Werkstücke übereinander gestapelt. Am Ende der Montageanlage erfolgt der Vorgang umkehrt, die Werkstückträger werden mit dem gleichen, spiegelbildlich eingesetzten Verfahren entleert. Der KFM05a bringt bereits standardmäßig alle Voraussetzungen für diese Positionieraufgabe mit. Die Fahrt auf den Sensor lässt sich mithilfe der Druckmarkenfunktion realisieren. Die besondere Herausforderung dieser speziellen Applikation besteht im hohen Gewichtsunterschied von 80 kg zwischen vollem und leerem Werkstückträger. Der Antrieb musste so parametriert werden, dass sowohl bei der Aufwärts- als auch bei der Abwärtsfahrt das gleiche Anfahr- und Bremsverhalten gewährleistet ist. Dies war möglich, da man bei dem KFM05a jeder Position unterschiedliche U/f-Kennlinien zuordnen kann.

Funktionalität nach Maß
Sollten die flexiblen Möglichkeiten der Software für eine Anwendung nicht ausreichend sein, kommt das nächste Element des Systemkonzepts von Siei-Areg zum Tragen. Sowohl die Soft- als auch die Hardware sind kundenspezifisch anpassbar. Die Antriebsspezialisten nutzen dabei einen praxiserprobten Prozess, bei dem die erforderlichen Modifikationen zunächst gemeinsam mit dem Anwender erarbeitet und dann innerhalb einer kurzen Entwicklungszeit umgesetzt werden. Durch die jahrelange Erfahrung mit dieser Vorgehensweise entstand bei Siei-Areg eine umfangreiche Bibliothek von Applikationsmodulen und Lösungen, auf die jederzeit zugegriffen werden kann. Beispiele für anspruchsvolle, kundenspezifische Lösungen sind die Bewegungssteuerung bei Brötchenknetmaschinen (Bild 4) oder die Steuerung des Pendelhubs für einstellbare Breiten bei einer Flachschleifmaschine. In vielen Fällen ist es dabei möglich, vollständig auf eine übergeordnete Steuerung zu verzichten und so Kosten zu reduzieren.

Umfassendes Service- und Schulungskonzept
Angesichts der Fülle der Einsatzmöglichkeiten wird schnell deutlich, dass der Integration des Positioniersystems in das applikationsspezifische Anlagenumfeld eine besondere Bedeutung zukommt. Hier setzt eine weitere Komponente des Systemkonzepts an. Siei-Areg bietet den Anwendern seiner Positioniersysteme im Rahmen eines bewährten Implementierungskonzepts umfassende Unterstützung an. Der Service beginnt mit der Bestandsaufnahme und Beratung, meist direkt vor Ort. Dabei werden die Aufgabenstellung sowie das Umfeld diskutiert und eine detaillierte Spezifikation für die gewünschte Positionierlösung erarbeitet. Darauf basierend folgt die Auswahl des geeigneten Gerätetyps und, falls erforderlich, die individuelle Dimen­sionierung von Komponenten, zum Beispiel von Getrieben. Als zusätzliche Hilfestellung während des Designprozesses steht eine umfangreiche Dokumentation mit zahlreichen Applika­tionsbeispielen zur Verfügung. In Kürze soll dieser Service noch durch 3-D-Konstruktionsmodelle des Antriebs und verschiedener Getriebe erweitert werden.
Um die gemeinsam mit den Anwendern entwickelten Lösungen schnell zu implementieren, bietet Siei-Areg eine individuelle Unterstützung bei der ersten Inbetriebnahme an. Je nach Bedarf kann diese telefonisch, über eine ­Online-Konferenz oder persönlich durch speziell qualifizierte Mitarbeiter vor Ort erfolgen.
Wer ein leistungsfähiges und flexi­bles System optimal nutzen will, braucht vor allem eines: das richtige Know-how. Aus diesem Grund legt Antriebsspezialist aus Pleidelsheim besonderen Wert auf ein durchdachtes und didaktisch konzipiertes Schulungsprogramm. Es soll Distributoren und Anwender in die Lage versetzen, die Möglichkeiten des Positionier­antriebs und der dazugehörigen Software auch tatsächlich auszuschöpfen. Der Schwerpunkt der Schulungen liegt auf praktischen Übungen, die den Umgang mit dem KFM05a und der Konfigurationssoftware praxisbezogen vermitteln.

Ein Konzept – viele Lösungen
Mit dem ganzheitlichen Systemansatz rund um den Positionierantrieb KFM05a hat Siei-Areg ein modular aufgebautes Konzept entwickelt, das die ganze Bandbreite der Automatisierung von Positionieraufgaben abdeckt. Von der Konfigurierung und Dimensionierung, über Montage und Inbetriebnahme bis hin zur Schulung stehen einzelne Systemmodule zur Verfügung, die einzeln oder kombiniert dort helfen, wo Unterstützung gebraucht wird. Gleichzeitig wird die Produktfamilie der Positionierantriebe weiterentwickelt und in Kürze durch eine Variante für Maschinensicherheitstüren mit UL-Zulassung ergänzt. (no)

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Autor: Bernhard Löwe ist Technischer Leiter bei der Siei-Areg GmbH in Pleidelsheim.