Jouhsen Precision Cut MJCEJouhsen Precision Cut MJCEPrecisionCut MJCE

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

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-RackETEL_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 HCS01.1EServoregler 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 XM21Rexroth 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 LinearantriebVersuchsaufbau 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.

ProdukteProdukte

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

Jouhsen

Jouhsen

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.

Jouhsen

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.

Jouhsen

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

www.jouhsen.de

Unsere Philosophie

Erst dann, wenn unsere Systeme vollständig beim Kunden integriert sind, entfalten sie ihr gesamtes Leistungspotential. Deshalb ist für uns wichtig, dass unsere Kunden schon vom ersten Tag der Projektdurchführung in den Prozess integriert werden. Kommunikation ist dabei das wichtigste Bindeglied zwischen uns und unseren Kunden.

Unsere Kundenziele

  • Maximale Produktionseffizienz und Qualität
  • Stabile industrielle Prozesse
  • Gut ausgebildetes Personal
  • Geringe Servicekosten
  • Günstigste Konditionen
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Redesign eines Antriebs- und Steuerungssystems


Dipl.-Ing. Thomas Peukmann
Über den Autor

 

Dipl.-Ing. Thomas Peukmann

 

Softwareentwickler mit den Schwerpunkten: Datenkommunikation, Hochsprachenent­wicklung, Datenbanken, Automation, und Servo­antriebstechnik.