Komplexes Zusammenspiel von 96 Achsen Reduzierter Verkabelungsaufwand

Redakteur: Silvano Böni

>> Oft ist in der Automatisierung ein komplexes Zusammenspiel vieler Achsen gefragt. Dabei steigen in Systemen der Verkabelungsaufwand und die erforderliche Rechenleistung der SPS drastisch an. Hier bringen Schrittmotoren mit Eigenintelligenz enorme Vorteile. Eine Anwendung aus der Textilindustrie zeigt dies beispielhaft: Eine Wirkmaschine arbeitet dabei mit bis zu 96 unabhängigen Achsen für die Fadenzuführung. Als Aktor für die Einstellung des Fadenzuges über die Fadenrolle dienen Schrittmotoren mit integriertem Controller.

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Die Maschine kann zwischen 2 und 96 Musterfäden verarbeiten, die im Liberty-Gestell jeweils auf einer eigenen Fadenrolle aufgespult sind.
Die Maschine kann zwischen 2 und 96 Musterfäden verarbeiten, die im Liberty-Gestell jeweils auf einer eigenen Fadenrolle aufgespult sind.
(Bild: JVL)

Schneller, höher, weiter gilt in vielen Bereichen der Automatisierungstechnik. Auch moderne Textilmaschinen bilden hier keine Ausnahme. Höchste Produktionsleistung bei einfacher Bedienung und am besten alles in einem skalierbaren System sind typische Vorgaben. Der Spezialist für Textilmaschinen, die Karl Mayer Textilmaschinenfabrik GmbH aus Obertshausen, entwickelt nach diesen Anforderungen seine Wirkmaschinen. Um der Forderung nach steigenden Fertigungsgeschwindigkeiten Rechnung zu tragen, setzten die Entwickler dabei auf Schrittmotoren, um die Fadenspannung konstant zu halten. Als Partner für die Antriebstechnik kamen die Schrittmotorexperten von JVL Industri Elektronik hinzu. Zusammen wurde eine neuartige, feinfühlige Kontrolle der Fadenspannung entwickelt. Gleichzeitig liessen sich enorme Fortschritte bei der Ansteuerung der vielen verbauten Achsen und auch bei der Umrüstung der Anlage im Betrieb realisieren.

Flexible Wirkmaschinen

Neben hohen Produktionsgeschwindigkeiten ist im heutigen Anlagenbau die schnelle Reaktion auf individuelle Kundenwünsche ein wichtiger Faktor für den geschäftlichen Erfolg. Schnelles Umrüsten auf andere Muster ist daher für eine Textilmaschine ebenfalls ein wichtiges Thema. Für den Anlagenhersteller sind hier möglichst einfache, skalierbare Systeme günstig, um den Kundenwünschen nach individuell eingerichteten Maschinen zu entsprechen.

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Eine Wirkmaschine stellt mithilfe eines Systems aus Nadeln und Hilfselementen Maschenware her. Alle Nadeln bewegen sich dazu gemeinsam und bilden aus einem oder mehreren Fäden eine Reihe Maschen. Sie ist mit einer automatischen Fadenspannungskontrolle per Schrittmotor ausgestattet. Die Maschine kann so zwischen 2 und 96 Musterfäden verarbeiten, die im sogenannten Liberty-Gestell jeweils auf einer eigenen Fadenrolle aufgespult sind. Da jede Achse einzeln auf ihre Fadenspannung kontrolliert werden muss, sind ebenso viele aktive Achsen mit Schrittmotoren anzusteuern.

Bei bisherigen Anlagen musste für neue Muster oder geänderte Fadenspannung die jeweilige Fadenbremse im laufenden Betrieb exakt einjustiert werden. Das erforderte neben viel Geschick auch einen hohen Zeitaufwand und verbrauchtes Material. Die Obertshausener Spezialisten ersetzten daher die Bremse durch Schrittmotoren. Hier können die einmal vorgegebenen Daten schon vor dem Start schnell per Bus an den jeweiligen Motor ausgegeben werden, die Anlage arbeitet sofort mit den richtigen Werten.

Wollte man aber alle bis zu 96 Achsen allein über die SPS der Wirkmaschine ansteuern, wäre das Volumen für die Datenübertragung von der SPS zu den Aktoren beziehungsweise die Rechenbelastung in der SPS viel zu hoch und zusätzliche Prozessoren notwendig. Abhilfe konnten hier die mit dezentraler Intelligenz ausgerüsteten JVL-Antriebe schaffen. Die integrierte Elektronik übernimmt die eigentliche Rechenarbeit für den Schrittmotorbetrieb, die SPS gibt nur noch das jeweilige Musterprogramm vor. Um eine der Maschinengeschwindigkeit angemessene Reaktionszeit zu erreichen, verarbeitet jede Antriebselektronik zusätzlich noch die Daten eines lokalen Fadenzugkraftsensors. So können kürzeste Regelzeiten für jede einzelne Achse eingehalten werden.

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