Servoantriebe Kürzere Rüstzeiten und bessere Bedienbarkeit für passgenauen Tiefdruck

Eine modular aufgebauten Lackier- und Direktdruckanlage von Wemhöner arbeitet im indirekten Tiefdruckverfahren. Präzise arbeitende Servotechnik von Lenze sorgt dabei für den perfekten Ein- und Mehrfarbendruck. Das führt zu kürzeren Rüstzeiten und besserer Bedienbarkeit. Die Folge: Die Produktiviät der Anlage ist deutlich gestiegen.

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Lackfußböden, Furnierelemente in Möbeln oder Komponenten für Türen: Die Einsatzmöglichkeiten bedruckter Verbundwerkstoffe sind vielfältig – nicht zuletzt aufgrund immer wieder neu gestaltbarer Holz- und Phantasie-Dekore. Als Spezialist für Oberflächenveredelung hat Wemhöner sämtliche Teilmodule seiner MasterLine dahingehend getrimmt, dass sich mit ihnen preiswerte Produkte für den Mengenmarkt herstellen lassen. Gute Bedienbarkeit und kurze Rüstzeiten waren dem Unternehmen aus Herford dabei besonders wichtig, das im Bereich der Antriebstechnik dafür eng mit Lenze zusammenarbeitet.

Schneller drucken

Sind die Ansprüche an Robustheit oder Oberflächenstruktur höher, ist Wemhöner international mit seinen Kurztaktpressen erfolgreich. Auch sie werden durchgängig mit Lenze-Servotechnik angetrieben. Die Produktionskapazität liegt hier bei einer theoretischen Produktionsfläche von drei Fußballfeldern. „Beim Direktdruck sind es dagegen zwölf Felder. Wir können also bis zu viermal schneller produzieren“, fasst Produktmanager Horst Oechler, zuständig für den Bereich Lackiertechnik bei Wemhöner, die Vorteile des Drucks zusammen. Werkstoffe bis zu einer Breite von 2,3 Metern lassen sich mit Vorschubgeschwindigkeiten zwischen 15 bis 130m/min verarbeiten.

Bei der MasterLine übernehmen dabei aufgrund der hohen Massen der Gravur- und Auftragswalze von jeweils bis zu 1,5 Tonnen Asynchron-Servomotoren von Lenze den Antrieb. Die MCA-Reihe ist kombiniert mit Kegelradgetrieben des Lenze-Typs GKR oder hochpräzisen MKS-Kegelstirnradgetrieben für den Antrieb der Gravur- und Auftragswalzen aus dem Hause Vogel. Beide Einheiten liefert Lenze als maßgeschneiderte und anschlussfertige Antriebslösung.

Energieeffizienz verbessert

Die Eintriebsstufe des MKS-Kegelradsatzes aus legiertem Stahl ist als Zyklo-Palloid-Spiralverzahnung ausgeführt. Durch die Spiralform der Zähne und die große Überdeckung lassen sich sehr hohe Drehmomente übertragen. Der abtriebsseitige Stirnradsatz wird ebenfalls aus legiertem Stahl gefertigt, ist schrägverzahnt, einsatzgehärtet und in den Flanken geschliffen. Diese Maßnahmen gewährleisten eine hohe Laufruhe und das in Druckmaschinen erforderliche minimale Verdrehspiel. Ein weiterer Vorteil beider Getriebe liegt in ihrem hohen Wirkungsgrad begründet. Dieser trägt dazu bei, die Energieeffizienz der MasterLine wirksam zu erhöhen.

Betriebskosten senken

Auf der Elektronikseite wird das erklärte Ziel, die Total Costs of Ownership (TCO) zu senken, von den L-force Servo Drives 9400 unterstützt – unter anderem durch den mit integrierten Stromschienen leicht zu realisierenden DC-Zwischenkreisverbund. Im Schaltschrank zu Gruppen zusammengefasst, werden die Servoregler von zentralen Einspeisemodulen versorgt. Das spart einerseits Energie – und sorgt ferner für einen schlanken Schaltschrankaufbau, weil zusätzliche Netzdrosseln oder Zwischenkreissicherungen entfallen können.

Leicht integrieren

Die Servo Drives 9400 regeln, aus dem Blickwinkel der Standardisierung heraus, sämtliche 37 Achsen eines dreifarbigen Druckwerks. Dabei stellen sie einerseits die hohe Produktionsgeschwindigkeit sicher und gewährleisten andererseits das präzises Dekorbild durch passgenauen Druck. „Der indirekte Tiefdruck in der Möbelbranche ist nicht neu. Bedruckte Rückwände von Schlafzimmerschränken gibt es bestimmt schon seit 30 Jahren“, blickt Oechler zurück. Waren die Prozesse seinerzeit aber mit weniger präzisen, mechanischen Königswellen verbunden, verläuft die Synchronisation der Achsen heute per CAN-Bus. Durch die modulare Bauweise lassen sich die zur MasterLine gehörenden Teilprozessanlagen – beispielsweise Systeme zum Auftragen flüssiger Lacksysteme, Trocknen, UV-Härten und die vielfältigen Aufgaben des Materialhandlings – ohne aufwändige Anpassungsarbeiten in vorhandene Lackierlinien integrieren. Die Steuerung sämtlicher Prozesse übernimmt eine dezentrale Architektur aus IPC- und SPS-Technik, die so offen konzipiert ist, dass Anlagenerweiterungen in der Zukunft leicht möglich sind.

OPC sorgt für die Verbindung

Die Visualisierung hat Wemhöner mit VisiWinStudio konzipiert. Die Software von Inosoft ist komplett in Lenzes Antriebs- und Automatisierungsplattform L-force integriert und sorgt bei Wemhöner OPC-basiert für eine durchgängige Verbindung von der Feldbusebene über die Visualisierung bis hin zu den übergreifenden Produktionsplanungs- und Warenwirtschaftssystemen. Zur Standardausstattung gehören eine integrierte offene Prozessdatenbank sowie die Module Alarm-, Trend- und User-Bedienverwaltung. Zusätzlich lassen sich Visualisierungsanwendungen mit Visual Basic, Delphi- und ActiveX-Komponenten komfortabel und einfach gestalten. Anwendungen sind zentral und dezentral aufbaubar.

Rüstzeiten um 75 Prozent gesenkt

Die Visualisierung ist bei der MasterLine eine wesentliche Voraussetzung für den sicheren Betrieb und die leichte Bedienbarkeit. Um eine hohe Fertigungsqualität zu gewährleisten, müssen die Maschinenbediener schnell auf Materialtoleranzen reagieren können. „Die gute Usability stellt für uns ein wichtiges Alleinstellungsmerkmal dar“, unterstreicht Oechler und verweist darauf, dass die Passmarkeneinstellung auch außerhalb der produzierenden Drucklinie erfolgen kann. Werden Druckwerke für einen Auftrag nicht benötigt, werden sie aus dem Verbund gefahren und dann für den nächsten Job vorbereitet. „Wir konnten die Rüstzeiten um 75 Prozent senken und die Produktivität entsprechend erhöhen“, berichtet Oechler.

Sicherheitsbasierter Antrieb

Diese Effizienzsteigerung ist auch eine Folge antriebsbasierter Sicherheitstechnik. Als „Drive-based Safety“ verfügen die Servo Drives 9400 über steckbare Module mit der Funktion „Safe Torque Off“ (STO). „Mit dem sicher abgeschalteten Moment müssen wir bei der Umrüstung von Modulen außerhalb der produzierenden Anlage diese nicht komplett herunterfahren“, erklärt Wemhöner-Konstruktionsleiter Klaus Riemen.

Auch Sicherheitsgewinne sind die Folge, weil die „Drive-based Safety“ direkt im Umrichter die Impulsmuster der Optokoppler unterbricht. Dieses sorgt für ein deutlich schnelleres Abschalten des Antriebs. Weitere Vorteile der Integration resultieren aus den Einsparungen bei Komponenten, Schaltschrankvolumen und Verdrahtung, die sich letztlich positiv auf die Lebenszykluskosten auswirken – flankiert durch kürzere Inbetriebnahmezeiten und einen geringeren Schulungsaufwand.

SPS/IPC/DRIVES 2009 Halle 1 - 360

Dipl.-Ing. Joachim Becker, Vertrieb Nord, Lenze AG, Hameln

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