Richt- Anschneidemaschine

Success Story

Rede­sign eines Antriebs- und Steuerungssystems

Vollständige technische Neuentwicklung der Maschinensteuerung einer hochpräzisen Richt- und Abschneidemaschine für dünne Drähte.
Pre­cisionCut MJCE

Die Auf­ga­be

Im Jahr 2006 haben wir für die Fir­ma Jouh­sen Bünd­gens Maschi­nen­bau GmbH eine Antriebs- und Maschi­nen­steue­rung für eine hoch­prä­zi­se Draht­schnei­de­ma­schi­ne ent­wi­ckelt. Die Steue­rung basier­te auf einer SIMA­TIC-S7-300-SPS und Ser­vo­reg­lern von ETEL, wel­che sich ins­be­son­de­re durch eine schnel­le und prä­zi­se Posi­ti­ons­re­ge­lung auszeichneten.

ETEL-Rack

Lei­der wur­de inzwi­schen der Ver­trieb die­ser ETEL-Con­trol­ler ein­ge­stellt. Es muss­ten nun neue Antriebs­reg­ler gefun­den wer­den, die zum einen eine ver­gleich­ba­re Rege­lungs­per­for­mance und zum ande­ren die Ansprü­che an die aktu­el­len Sicher­heits­stan­dards in der Antriebs­tech­nik erfüll­ten. Eine nicht ein­fach zu bewäl­ti­gen­de Aufgabe.

Meis­ter­haf­ter Lösungsansatz

M. Eng. Adri­an Majew­ski, zu die­ser Zeit noch stu­die­rend an der Fach­hoch­schu­le Aachen, nahm sich der Her­aus­for­de­rung im Rah­men sei­ner Mas­ter­ar­beit an. Er ana­ly­sier­te die Vor- und Nach­tei­le der Rege­lun­gen durch einen Zustands­reg­ler, wie er bei ETEL zum Ein­satz kam und der übli­chen Kas­ka­den­reg­ler mit Geschwin­dig­keits­vor­steue­rung der ande­ren Her­stel­ler. Die exzel­len­te Dar­stel­lung der theo­re­ti­schen Zusam­men­hän­ge der Regel­stre­cke und der ver­schie­de­nen Regel­prin­zi­pi­en sowie die Simu­la­ti­on in Lab­VIEW und die erfolg­rei­che Ana­ly­se auf Eig­nung von eini­gen Reg­lern unter­schied­li­cher Her­stel­ler bescher­ten ihm die Best­no­te 1.0 für sei­ne Arbeit. Wir möch­ten noch ein­mal Herrn Prof. Dr.-Ing.Ulrich Hoff­mann für sei­ne her­vor­ra­gen­de Betreu­ung dan­ken. M. Eng. Adri­an Majew­ski gehört inzwi­schen zu unse­ren Mitarbeitern.

Unse­re Lösung

Die Wahl des Ser­vo­reg­lers fiel auf einen HCS01.1E von Bosch-Rex­roth. Die­ser ver­fügt über eine schnel­le Posi­ti­ons- und Geschwin­dig­keits­re­ge­lung sowie über die inte­grier­te Sicher­heits­tech­nik „Safe Motion“.

Ser­vo­reg­ler Rex­roth HCS01.1E

Die Syn­chro­ni­sa­ti­on der Antrie­be über­nimmt die neue Indra­Con­trol XM21 eben­falls von Bosch-Rex­roth. Die­se Moti­on-Steue­rung ist in der Lage über den SERCOS-III–Bus alle vier Ser­vo­mo­to­ren anzu­steu­ern. Dar­über hin­aus wer­den auch alle wei­te­ren Funk­tio­nen der Maschi­ne, wie z.B. das Zäh­len der Pro­duk­te, das Akti­vie­ren der Zen­tral­schmie­rung etc. von die­ser Steue­rung übernommen.

Rex­roth XM21

Abge­run­det wird das Steue­rungs­sys­tem durch den Ein­satz der eben­falls neu­en SafeLo­gic Erwei­te­rung XFE01.1 von Bosch-Rex­roth. Hier­mit kön­nen alle Sicher­heits­re­le­van­ten Funk­tio­nen wie z.B. Not-Halt oder siche­rer Halt bei geöff­ne­ter Maschi­nen­hau­be pro­gram­miert und vali­diert wer­den. Die Über­mitt­lung der siche­ren Signa­le an die Ser­vo­reg­ler erfolgt dabei auch über den SER­COS-III-Bus mit Hil­fe des CSos-Pro­to­kolls „CIP safe­ty on ser­cos“. Die Bedie­nung der Maschi­ne erfolgt mit­tels eines 7“-Touchpanels (VR2107) von Bosch-Rex­roth. Alle Maschi­nen­pa­ra­me­ter kön­nen dort bequem ein­ge­ge­ben wer­den. Betriebs­da­ten und Stör­mel­dun­gen wer­den angezeigt.

Rea­li­sie­rung

Die Soft­ware der Maschi­nen­steue-rung, der Para­me­ter­be­rech­nung und der Antriebs­syn­chro­ni­sie­rung wur­den noch vor der Rea­li­sie­rung der Maschi­ne in unse­rem Labor mit einem Ver­suchs­auf­bau vor­be­rei­tet und getestet.

Ver­suchs­auf­bau mit Linearantrieb

Eben­falls wur­den die Schalt­plä­ne von unse­rer Elek­tro­kon­struk­ti­on gezeich­net und der Schalt­schrank gebaut. Nach­dem die Fir­ma Jouh­sen Bünd­gens Maschi­nen­bau GmbH die Maschi­ne mecha­nisch auf­ge­baut hat­te, haben wir den Schalt­schrank mon­tiert und alle elek­tri­schen und elek­tro­ni­schen Kom­po­nen­ten ange­schlos­sen. Es folg­te dann die Inbe­trieb­nah­me der Antriebs- und Steue­rungs­tech­nik. Zusam­men mit unse­rem Kun­den haben wir anschlie­ßend den Pro­zess und die Län­gen­to­le­ran­zen der Pro­duk­te erfolg­reich validiert.

Pro­duk­te

Die Maschi­ne wur­de abschlie­ßend durch den End­kun­den abge­nom­men und ter­min­ge­recht ausgeliefert.

Ansprechpartner
QA Mitarbeiter Thomas Peukmann
Dipl.-Ing. Thomas Peukmann
Softwareentwickler
Schwerpunkte: Datenkommunikation, Hochsprachenentwicklung, Datenbanken, Automation, und Servoantriebstechnik
Kundenprofil

Funktion der Maschine 

Die Maschine richtet und schneidet Drähte mit einem Durchmesser von 0,2 mm bis 1,5 mm, in Längen von 4 mm bis zu 1 m. Die Längentoleranz bei Abschnitten bis 35 mm beträgt dabei nur ±0,03 mm bei einer Taktzahl von bis zu 800 Abschnitten pro Minute. Eine absolute Herausforderung für die Servoregler.

Die Ansteuerung aller, für die Bearbeitung notwendigen Bewegungen erfolgt über drei vollsynchronisierte wartungsfreie Linearmotoren und einem Torquemotor. Der Drahteinzug ist kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit. Das Abschneiden des Drahtes erfolgt „fliegend“. Die Abschneidelänge und die Maschinenleistung können über ein Touchpanel beliebig eingestellt werden.

Folgende Überwachungsfunktionen sind realisiert: Drahtende, Drahtdurchmesser, Drahtknick, Drahtschmierung, Druckluft, Zentralschmierung, Zähler für Betriebsstunden und Produktionsstückzahl.

www.jouhsen.de

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