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Wickelmaschinenantrieb Betreiben im Bereich des optimalen Wirkungsgrads

| Autor / Redakteur: Juan Carlos González Villar / Reinhard Kluger

Die Lastmomentkennlinien gängiger Produktionsanlagen zeigen, dass bei der effizienten Energienutzung noch Reserven brach liegen. Exemplarisch verdeutlicht das ein neuer Antrieb für Wickelmaschinen.

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Arbeitet energieeffizient dank reduzierter Nennverluste und Leerlaufverluste.
Arbeitet energieeffizient dank reduzierter Nennverluste und Leerlaufverluste.
(Kabelconsulting)

Das Gebot der Stunde heißt: Produktionsanlagen energieeffizient antreiben. Wickelmaschinen für die unterschiedlichsten Materialien sind ein wichtiger Teil der Fertigungsindustrie. Die Antriebsfunktion Wickeln ist sehr universell, so werden schätzungsweise 300.000 industrielle Wickelantriebe im Jahr neu installiert. Den größten Anteil dabei haben Textilanwendungen, das heißt Spindeln, gefolgt von Draht und Kunststoff. Metall und Papier eher weniger, aber mit großen Leistungen (zum Beispiel Papierrollen bei Zeitungsdruck, Metall-Coils vor Pressen für Karrosserieteile).

Breites Materialspektrum

Der Leistungsbereich reicht von kleinen Antrieben mit nur wenigen Watt – zum Beispiel für die Herstellung von Klebefilmrollen oder an Spindeln in der Textilindustrie – bis hin zu großen Antrieben im Megawatt-Bereich für Walzwerke und Papierfabriken. So wird beispielsweise jeder Müsliriegel oder Schokoladenriegel über eine Schlauchbeutelmaschine in Material eingepackt, das abgewickelt wird. Das eingesetzte Materialspektrum ist sehr breit. Letztendlich sind es in der Regel Zwischenprodukte und Halbzeuge, die auf- und dann wieder abgewickelt werden.

Energiefresser Wickelmaschine

Wickelmaschinen dienen im Allgemeinen dazu, Endlosmaterialien vor oder nach einem Wertschöpfungs-, Umwickel-, oder Ablängprozess zu speichern. Mathematisch gesehen handelt es sich bei einem aufgewickelten Wickelgut um eine archimedische Spirale. Das aufgewickelte Material wird in den verschiedenen Anwendungsbereichen und Branchen unterschiedlich bezeichnet, beispielsweise als Wickelballen, Rolle, Coil, Haspel oder als Spule. Bei den verschiedenen Materialien kann es sich um homogene Materialbahnen wie Folien, Papier, Gewebe, Bleche, Geflechte, Drähte, Seile, Kabel, Vliese, Garne oder Fäden handeln. Sie haben eine hohe Varianz bei folgenden Werkstoff-Eigenschaften: Elastizität, Oberfläche, Zugfestigkeit, Breite, Dicke, Querschnittsprofil etc. Das Material wird mit einer definierten, von der Materialbeschaffenheit, Materialdicke oder vom Materialdurchmesser abhängigen Zugkraft aufgewickelt.

Unterschiedliche Wickelprinzipien

Jedes Produkt stellt an den Wickelantrieb unterschiedliche und zum Teil sehr hohe Anforderungen. So dürfen die Eigenschaften der Werkstoffe während des gesamten Wickelvorgangs nicht beeinträchtigt werden. Erschwerend kommt hinzu, dass das Gewicht und die Geometrie des Wickelgutes mit wachsendem Durchmesser kontinuierlich größer werden. Die Folge: Die Lager-Reibkräfte sowie das Trägheitsmoment des Wickelkörpers steigen stetig an. Abhängig von den zu wickelnden Produkten werden unterschiedliche Wickelmaschinen und damit Wickelprinzipien eingesetzt.

Das Drehmoment bestimmt die Baugröße

Der Zentrumswickler ist dabei der am häufigsten eingesetzte Maschinentyp. Beim Zentrumswickler wirkt der Antrieb auf das Zentrum des zu wickelnden Materials. Das Drehmoment des Motors wird über den Antriebsstrang, die Antriebswelle sowie über Spule oder Haspel auf die Materialbahn übertragen. Diese gibt das Drehmoment von den jeweils inneren Lagen auf die äußeren Lagen weiter. Ein technischer Vorteil liegt darin, dass die Oberfläche der Warenbahn nicht berührt wird. Die Baugröße des Motors eines Zentrumswicklers wird durch sein Drehmoment bestimmt. Beim Zentrumswickler fällt das maximale Moment bei dem größten Wickeldurchmesser an und damit bei der geringsten Drehzahl. Zentrumswickler mit definierten Materialzugkräften werden überwiegend auf stationäre Betriebszustände ausgelegt.

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