Dezentrale Antriebseinheiten von NORD

ersetzen Servotechnik in Palettierern

Nach umfassender Beratung durch NORD DRIVESYSTEMS fällte Sacha Bakker, Geschäftsführer und Mitinhaber des niederländischen Maschinenbauunternehmens SYMACH Palletizers eine Grundsatzentscheidung: Die Zukunft der Palettiermaschinen von SYMACH sollte dezentral aussehen.

Energiesparende Getriebemotoren mit dezentraler Antriebstechnik SK 200E

Symach Palettierer

Energiespar-Getriebemotoren mit dezentralen Frequenzumrichtern der Baureihe SK 200E von NORD übernehmen in SYMACH-Palettierern anspruchsvolle Motion-Control-Aufgaben

NORD-Antriebseinheiten aus Getriebemotor und dezentralem Frequenzumrichter bieten die notwendige dynamische Performance, eröffnen den Entwicklern neue konstruktive Möglichkeiten und führen auf verschiedenen Wegen zu Kosteneinsparungen. Das anspruchsvolle Engineering-Projekt wird langfristig umgesetzt. Mittlerweile sind die ersten Serien der dezentral angesteuerten Palettierer weltweit erfolgreich im Einsatz.

Palettiermaschinen von SYMACH haben gegenüber anderen verfügbaren Systemen die Besonderheit, dass sie jedes Produkt einzeln auf Paletten platzieren. Erreicht wird das durch einen speziell konstruierten Kopf, der eine genaue und sanfte Handhabung ermöglicht. Die 3 bis 4 m hohen Maschinen werden über ein Transportband beschickt. Jeder Sack, jeder Karton und jede Kiste wird einzeln von einem Manipulator aufgefangen. Säcke beispielsweise gleiten gegen einen Festanschlag und werden von einer Zentriereinheit ausgerichtet, sodass der Manipulator sie exakt an der programmierten Position fallen lassen kann. Hierdurch wird eine genaue und überlappende Stapelung der Säcke bei optimaler Stabilität realisiert. Es lassen sich unterschiedliche Stapelmuster und Geschwindigkeiten programmieren. Je nach Palettierermodell variiert die maximale Stapelgeschwindigkeit zwischen 15 und 36 Säcken pro Minute. Die Paletten liegen auf einem Palettentisch, der während des Stapelprozesses abgesenkt wird, bis die definierte Palettenhöhe erreicht ist. Die beladene Palette wird über eine Rollenbahn zu einer gleichfalls von SYMACH hergestellten Palettenwickelmaschine transportiert und für den Weitertransport mit Folie umwickelt.

Umstellung von zentraler auf dezentrale Antriebstechnik

Palettiermaschinen nehmen eine Schlüsselfunktion im Produktions- und Vertriebsprozess ein. Sie müssen reibungslos funktionieren, damit Produktströme nicht ins Stocken geraten, und sich flexibel verschiedenen Gütern und Anwendungen anpassen lassen. In der Vergangenheit setzte SYMACH komplett auf zentrale Antriebssteuerungen. Hierfür waren auf der Maschinenoberseite montierte Schaltkästen notwendig, die viel Platz beanspruchten und zusätzliche Kosten verursachten. „Die Höhe einer Palettiermaschine erfordert für die Ausführung von eventuellen Wartungsarbeiten die Installation einer Treppe“, erklärt Bakker. „Die Schaltschränke für die Servosteuerungen behinderten den Zugang. Durch Umrüstung mit kompakten Antriebseinheiten von NORD konnten wir dieses Problem einfach aus der Welt schaffen.“ In den neuen Palettierern verrichten Getriebemotoren mit direkt auf dem Motor montierten Frequenzumrichtern der Baureihe SK 200E ihren Dienst und steuern die komplexen Bewegungsabläufe des Manipulators und der Zentriereinheit. Auf Empfehlung von NORD entschied man sich anstelle von Servotechnik für dynamische Asynchrontechnik. Die Vorteile dieser Lösung liegen nicht nur in niedrigeren Beschaffungskosten, sondern auch in größeren Auswahlmöglichkeiten für die Maschinenkonstrukteure, da Asynchronmotoren überall verfügbar und wartungsfreundlich sind und sich problemlos mit verschiedenen Getriebetypen kombinieren lassen. Darüber hinaus lassen sie sich in Aufsteckausführung einfach austauschen. Rechnet man all diese Vorteile zusammen, verursachen „Asynchron-Palettierer“ geringere Gesamtbetriebskosten als mit Servomotoren ausgestattete Palettierer.

Dezentrale Frequenzumrichter liefern Präzision und Dynamik

Dezentrale Automatisierungsanwendungen stellen hohe Anforderungen an Antriebssysteme. Die in abgestuften Leistungsklassen und mit verschiedenen Upgrade-Möglichkeiten lieferbare Frequenzumrichterserie SK 200E von NORD ermöglicht es Anwendern, maßgeschneiderte Lösungen gemäß den jeweiligen Anforderungen auszuwählen. Die modular aufgebaute Frequenzumrichterserie , mit der sich dezentrale Anwendungen von einfachen Steuerungsaufgaben bis hin zu komplexen Positionierungsanwendungen kostengünstig umsetzen lassen, bietet Modelle in den Baugrößen 1 bis 4 mit Leistungen zwischen 0,25 und 22 kW. Die Erweiterungsoptionen umfassen externe Bremswiderstände und ein separates 24-V-Netzteil für eine Steuerspannungsregelung auf Stand-Alone-Basis. Neben Feldbus-Interfaces für CANopen, DeviceNet und Profibus gibt es auch Gateways für die Anbindung an PROFINET- und EtherCAT-Netzwerke. Schnittstellen für weitere Industrial-Ethernet-Standards sind in der Entwicklung. Die Feldbus-Kommunikationsschnittstellen sind als externe Bus-Technologieboxen – wahlweise mit und ohne zusätzliche I/Os – verfügbar, die direkt am Umrichter oder abgesetzt am Maschinengerüst bzw. Anlagenteil montiert werden können.

Dezentrale Antriebstechnik aus Motor und Frequenzumrichter, ersetzt zentrale Antriebstechnik im Schaltschrank

Dezentrale Antriebseinheiten aus Getriebe, energiesparendem Motor und Elektronik ersetzen zentralisierte Servotechnik und sorgen für höchste Dynamik beim Palettieren.

Die Palettiermaschinen von SYMACH nutzen die Frequenzumrichterfunktion POSICON, eine Standardfunktionalität jedes SK 200E-Umrichters, die sehr dynamische Positionierfunktionalitäten mit einer maximalen Genauigkeit von ca. 1/100 einer Motorumdrehung ermöglicht. Für die Lage-/Positionserfassung kommt das neue, kompakte Gebersystem MG von NORD zum Einsatz. Der dezentrale Umrichter sorgt für eine erhebliche Vereinfachung der Installation und Verdrahtung. Der Antriebshersteller liefert Motor , Bremswiderstand und Motorhaltebremse fertig verdrahtet. SYMACH nutzt Umrichter des Typs SK 215E mit der Zusatzfunktion „Sicherer Halt“, der zusätzlich jederzeit für den erforderlichen Personenschutz sorgt. In den Palettiermaschinen kommen weitere Eigenschaften des Multitalents SK 215E zum Einsatz: Sensoren und Aktoren werden einfach an die vorhandenen I/Os des direkt in der Maschine befindlichen Umrichters angeschlossen. Der Umrichter sendet diese Information mit der normalen CANopen-Kommunikation an die Steuerung. Auch hier werden Kabel in der Installation gespart.

Nach jeder Phase des Re-Engineering-Prozesses wurden die Maschinen umfassenden Tests unterzogen. „NORD spielte als unser Lieferant und Berater eine wichtige Rolle“, so Bakker. „Für uns war nicht nur die Qualität der Produkte ausschlaggebend. Genauso wichtig sind die guten Beziehungen, die wir in den letzten Jahren zu NORD als unserem weltweiten Partner aufgebaut haben.“

Weltweit präsent

SYMACH liefert seine Palettiermaschinen in alle Welt, daher freut sich Geschäftsführer Bakker, mit NORD einen Lieferanten zu haben, der global tätig ist. „Unser Markt hat Wachstumspotenzial“, spekuliert Bakker. „Wenn in Ländern wie China, Brasilien und Indien erst einmal die nötigen Entwicklungen beispielsweise im Agrarsektor vorangeschritten sind und sich der Bedarf an Palettierern manifestiert, dann kommen wir ins Spiel."