Komplettantrieb Komplett-Antriebstechnik für 18 Achsen

Quelle: Stöber Antriebstechnik, Ravni Technologies

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Bei einer Richt- und Schneideanlage für dünne Röhrchen setzt Ravni Technologies auf eine komplette Antriebslösung von Stöber Antriebstechnik. Mit Planeten-, Kegelrad- und Flachgetriebe in Kombination mit Servomotoren und Lean-Motoren erhielt das französische Unternehmen die passende Antriebseinheit. Hinzu kamen kompakte Antriebsregler, die sowohl einfache als auch komplexe Achsen steuern können.

Kundenspezifische Entwicklung: Die Fertigungsstraße kann in der Minute bis zu 100 dünnen Röhrchen schneiden und gleichzeitig entgraten.
Kundenspezifische Entwicklung: Die Fertigungsstraße kann in der Minute bis zu 100 dünnen Röhrchen schneiden und gleichzeitig entgraten.
(Bild: Stöber Antriebstechnik)

„Diese Anlage richtet, schneidet und entgratet dünne Röhrchen für die Kältetechnik und ist bei einem der weltweit größten US-amerikanischen Kupferunternehmen in New York im Einsatz“, berichtet Lionel Ravni, Directeur CEO von Ravni Technologies. Das Unternehmen mit Sitz im französischen Roche-la-Molière, rund 50 Kilometer südwestlich von Lyon, entwickelt und fertigt Lösungen für die Draht- und Rohrindustrie. Laut Lionel Ravni ist diese kundenspezifische Anlage die Einzige auf dem Markt, die pro Minute bis zu 100 dieser dünnen Rohre schneiden und gleichzeitig entgraten kann.

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Das Unternehmen exportiert seine Maschinen weltweit. Der Wettbewerb ist stark. „Insbesondere die Ansprüche an Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit nehmen stetig zu. Immer wichtiger wird dabei auch der technische Support. Hinzu kommt der Wunsch nach einer hohen Energieeffizienz“, meint Alain Ravni, Produktmanager von Ravni.

Welche Anforderungen waren zu erfüllen?

Die Anforderungen an die Achsen sind sehr unterschiedlich: Mal geht es um Bauraum, mal um Präzision, Geschwindigkeit oder Kostenersparnis.

Fabien Marinier

Damit sind hohe Anforderungen an die eingesetzten Motoren, mit und auch ohne Getriebe, verbunden. Um die Performance zu erhöhen, benötigte der Maschinenbauer für diese Anlage die komplette Antriebstechnik aus einer Hand. Deswegen wendeten sich die Verantwortlichen schon in der Konzeptionsphase an die Stöber Antriebstechnik. Erwan Chevanse und Fabien Marinier von Stöber France in Lyon waren die Ansprechpartner für dieses Projekt. „Die Anlage benötigt insgesamt 18 angetriebene Achsen, mit ganz verschiedenen Anforderungen an die Motoren. Mal geht es um Bauraum, mal um sehr hohe Präzision, Geschwindigkeit oder Kostenersparnis“, sagt Marinier. Die präzise Arbeitsweise spielt eine zentrale Rolle, denn Ausschuss beim teuren Kupfer muss unbedingt vermieden werden.

Wie ist die Fertigungsstraße aufgebaut?

Das auf einer Spule aufgewickelte Ausgangsmaterial mit einem Gewicht von etwa 2,5 t befindet sich auf einer Wickelstation, die das Kupferrohr abwickelt und der nächsten Station zuführt. Damit dabei keine Spannung entsteht, ist die Wickelstation ähnlich einer Tänzersteuerung ausgestattet. „Weil es hierbei lediglich auf Kostenersparnis und Energieeffizienz ankommt, haben wir einen einfachen Lean-Motor der Baureihe LM verbaut“, erklärt Erwan Chevanse.

Zum Richten des Rohres befinden sich in der Maschine mehrere Anpressrollen, während der Förderantrieb das Material kontinuierlich weitertransportiert. „Um ein perfekt gerades Rohr zu erhalten, besitzt die Maschine horizontale und vertikale Richtrollen“, beschreibt Fabien Marinier die Funktionsweise. Kegelradgetriebemotoren mit Schrägverzahnung sorgen dafür, dass die Anlage das Material präzise transportiert, wobei die Komponenten von Stöber durch Laufruhe und hoher Leistungsdichte überzeugen. Der Verzahnungswirkungsgrad liegt bei 97 Prozent. Die Kegelradgetriebemotoren sind dynamisch, leicht und durch die winkelige Übertragung sehr kompakt, wodurch sie auch in sehr enge Bauräume, wie in dieser Anwendung, passen.

Encoder plus Synchron-Servomotoren für exakte Positionierung

„Zur genauen Positionserfassung des Rohres haben wir auf dieser Richtstrecke einen Encoder verbaut“, erklärt Fabien Marinier. Die Informationen fließen direkt in den nächsten Bearbeitungsschritt, bestehend aus drei parallel angeordneten Sägen. Zum Trennen des Materials schiebt die Anlage das Material komplett nach vorn und positioniert es auf ein Hundertstel genau. Hierfür sorgen Synchron-Servomotoren der Baureihe EZ. Die nach Angaben von Stöber mechanisch robusten und für anspruchsvolle Anwendungen konzipierten Motoren der Baureihe EZ sind ebenfalls sehr kompakt und bieten ein maximales Drehmoment, eine hohe Dynamik und geringe Drehmomentwelligkeit.

Nach dem Ablängen des Rohres in Teilstücke entfernt eine Bürstmaschine eventuelle Grate. „Genau an dieser Schnittstelle zwischen Schneiden und Bürsten befindet sich der Rohrverteiler, der jeweils zwei Röhrchen pro Sekunde perfekt verteilt und ordnet“, erklärt Produktmanager Alain Ravni. Dafür sind Antriebe erforderlich, die schnelle und präzise Bewegungen umsetzen. Eine Wirbelstrommessung erkennt nach dem Bürsten, ob die geschnittenen Rohre die geforderte Qualität erfüllen. Beschädigte Bauteile werden ausgeschleust, fertige IO-Teile fördert die Anlage in einen Schacht.

Welche Vorteile verschaffen die sensorlosen Lean-Motoren LM?

Die Anlage stapelt die fertigen Rohrstücke je nach Qualität links oder rechts der Förderstrecke, wobei es hier weniger um präzise Bewegungen als vielmehr um eine kompakte Bauweise der Antriebe geht, die überdies robust sein müssen. Beides erfüllt der Lean-Motor LM, der auch bei hohen Temperaturen einsetzbar ist, da die Wicklungen bis zu 155° C standhalten können. Drehzahl und Drehmoment des Lean-Motors LM lassen sich stufenlos vom Stillstand bis zur Maximaldrehzahl bei voller Drehmomentkontrolle regeln – dabei arbeitet der Motor komplett ohne Sensorelemente, sodass nur ein einfach geschirmtes Standard-Leistungskabel erforderlich ist. Das reduziert nach Aussagen von Fabien Marinier den Aufwand für die Installation deutlich. Und weil weder Sensoren noch Lüfter verbaut sind, sei der Lean-Motor LM auch deutlich robuster, wobei die Baureihe mit einem Wirkungsgrad bis zu 96 Prozent die Effizienzklasse IE5 erreiche.

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Warum entschied man sich für aneinanderreihbare Antriebsregler?

Um den Platzbedarf im Schaltschrank zu reduzieren und dadurch die Kosten zu senken, entschied sich Ravni nach Aussagen von Inbetriebnahme-Ingenieur Romain Forgeron für Antriebsregler in Anreihtechnik der Baureihe SI6. Diese Antriebsregler eignen sich unter anderem für hocheffiziente Multiachs-Anwendungen. Die nur 45 mm schmale, hochdynamische Antriebskomponente arbeitet auch bei anspruchsvollen Bewegungen unbemerkt sowie zuverlässig im Hintergrund und integriert die Funktionen STO (Safe Torque Off) und SS1 (Safe Stopp 1). In der Baureihe SI6 sind diese nach EN 13849-1 für PL e, Kat. 4 zertifiziert und lassen sich ohne produktionsunterbrechende Funktionstests nutzen. Ein einzelner Antriebsregler kann bis zu zwei Achsen regeln. „Wir haben mehrere Antriebsregler SI6 verbaut. Mit zwei Doppelachs- und einem Einzelachsantrieb können wir zum Beispiel sieben Motoren ansteuern“, sagt Fabien Marinier. Durch Aneinanderreihung mehrerer Antriebsregler SI6 ist die Anzahl der anzusteuernden Achsen frei skalierbar. Quick DC-Link-Module verbinden die einzelnen Geräte schnell und einfach miteinander sowie mit dem zentralen Versorgungsmodul PS6. Die Baureihe SI6 erreicht kurze Ausregelzeiten bei schnellen Sollwertänderungen und Lastsprüngen. Die bereits vorhandene Siemens-SPS kommuniziert über PROFINET mit den Antriebsreglern.

Buchtipp

Das Buch „Antriebspraxis“ enthält eine Gesamtschau der Antriebe mit fester oder variabler Drehzahl, wie sie in der Automatisierung eingesetzt werden. Erklärt werden sowohl die einzelnen Komponenten als auch ihr Zusammenwirken im Antriebssystem bis hin zur Vernetzung in betrieblichen oder globalen Netzen.

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Durchgängige Unterstützung im gesamten Projekt

Romain Forgeron von Ravni ist von der Lösung begeistert. „Stöber hat uns für alle 18 Achsen der Gesamtanlage die passenden Motoren bis hin zu den Antriebsreglern geliefert.“ Unterstützt wurde Ravni hierbei von Stöber in allen Projektphasen, angefangen von der Auswahl der Komponenten bis zur Inbetriebnahme vor Ort. Um die Fertigungsstraße noch effizienter zu gestalten, nahmen die Techniker von Stöber zudem letzte Anpassungen vor. Romain Forgeron lobt die Zusammenarbeit: „Der Informationsaustausch lief reibungslos, sodass wir das Projekt schneller vorantreiben konnten. Gab es Schwierigkeiten, wurden diese rasch gelöst. So konnte ich mir sogar ein entspanntes Wochenende in Manhattan gönnen.“

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