Alles geben für effizientes Umformen

Die Werkzeugmaschinenfabrik Lasco Umformtechnik GmbH aus Coburg setzt schon immer auch bei der Elektro-, Steuerungs- und Antriebstechnik auf eine hohe Fertigungstiefe. In eigener Regie projektiert, basiert sie auf Standards in Hard- und Software. So hat man mit den Jahren auf dem Feld der elektrischen und mechanischen Modernisierung Erfahrungen gesammelt und Know-how aufgebaut. Daraus ist eine gefragte Dienstleistung entstanden, die Lasco auch für Umform- und andere Maschinen anderer Hersteller anbietet. Weltweit haben die Coburger in den letzten Jahren weit über 100 Projekte an Pressen aller Art mit Nennkräften bis zu 5000 t erfolgreich umgesetzt. Feste Größe bei allen Modernisierungen der Oberfanken sind Steuerungs-, Antriebs- und Visualisierungssysteme von Siemens, die man an den eigenen Pressen und Umformanlagen zum Teil schon in der dritten Generation einsetzt. Zum einen, weil Zuverlässigkeit und Funktionalität gestimmt haben, zum anderen, weil Komponenten weltweit schnell verfügbar sind, und sich die Anwender notfalls selbst mit Ersatzteilen versorgen könnten, nennt Lothar Bauersachs, stellvertretender Geschäftsführer Technik/Vertrieb bei Lasco, Gründe für diese Präferenz.

Ein Beispiel ist die Martin Metallverarbeitung GmbH in Ebersdorf, einem mittelständischen Zulieferer der Automobilindustrie. Um die Lieferfähigkeit nachhaltig zu sichern, hat man sich dort frühzeitig nach zeitgemäßem Ersatz für die elektrische Ausrüstung mehrerer mechanischer Stanzpressen und deren Peripherie umgesehen. Mit Unterstützung der Fachberatung von Siemens wurde ein den Vorstellungen des Auftraggebers entsprechendes Steuerungs- und Antriebskonzept entwickelt und Presse für Presse in jeweils maximal drei Wochen umgesetzt. Vom Entkernen der alten Elektrik über den Schaltschrankbau bis zur Installation neuer Messsysteme. Um den Zeitrahmen ein- und die Stillstandszeiten kurz zu halten, wurden verschiedene Baugruppen bei Lasco vorgefertigt. Kernkomponenten der neuen Automatisierungslösung sind:

Grundlegender Vorteil: Alle diese Komponenten sind schon von Haus aus aufeinander abgestimmt und somit Schnittstellenprobleme und daraus resultierende Zeitverluste auf der Baustelle ausgeschlossen. Sowohl die sicherheitsrelevante als auch die Standard-Kommunikation zwischen Steuerung, Antrieben und Peripherie erfolgt über ein und dieselbe Profibus-Leitung und das Profisafe-Profil. Das reduziert den Verdrahtungsaufwand, macht auch in punkto Sicherheit sehr flexibel und trägt ebenfalls zu kürzeren Inbetriebnahmezeiten bei. Ein weiterer Vorteil der neuen Automatisierungslösung ist es, die Presse in zwei Betriebsarten fahren zu können. So lässt sich neben dem Walzenvorschub auch der neue Hauptantrieb für die Hubverstellung jetzt beim Einrichten sehr präzise im Positionierbetrieb verfahren und damit der Pressenstößel einfacher in jede gewünschte Lage bringen, als mit dem früheren drehzahlgeregelten Gleichstromantrieb. Dabei greift auch die neu hinzugekommene Sicherheitsfunktion „Sicher reduzierte Geschwindigkeit“ (SLS), auf die beim Einrichten generell umgestellt wird. Im drehzahlgeregelten Automatikbetrieb sorgt die Sicherheitsfunktion Sicherer Halt für kontrolliertes Abschalten, beispielsweise bei unzulässigen Schutzverletzungen. Die beiden Sicherheitsfunktionen SLS und STO werden direkt auf der Control-Unit CU320 des Sinamics-Umrichtersystems umgesetzt und über Profibus und Profisafe von der zentralen Simatic F-CPU ausgelöst oder angesteuert. Das erspart neben zusätzlicher Hardware auch Projektierungs- und Engineering-Aufwand. Außerdem kann der neue Hauptantrieb im Automatikbetrieb nun über den gesamten Pressenhub hinweg mit einem variierbaren Geschwindigkeitsprofil verfahren werden, so dass die ins Schwungrad eingespeiste kinetische Energie vergleichsweise einfach und effizient über die Geschwindigkeit erhöht werden kann. Beispielsweise durch Anheben der Antriebsdrehzahl 20° vor Erreichen des unteren Totpunkts und entsprechendes Absenken 20° danach. Auf diese Weise lässt sich ganz gezielt mehr Energie in der Umformphase einbringen. Sodass auf den modernisierten Pressen auch größere Teile gefertigt werden können, was bisher an der begrenzten gespeicherten Energie im Schwungrad scheiterte. Umgekehrt lässt sich im Profil die Stößelgeschwindigkeit außerhalb der Umformphase verringern und dadurch individuell an die Taktzeiten der verwendeten Transfereinrichtungen anpassen. Damit ist der Betreiber auch in der Belegung und Auslastung seines Maschinenparks ein weiteres Stück flexibler geworden. Er kann das Maximale aus dem Pressvorgang herausholen und die mittlere Hubzahl spürbar erhöhen. Wobei in jedem Fall die Rückspeisung von Bremsenergie in den Zwischenkreis des Sinamics-Umrichtersystems auch noch die Energiebilanz der Presse verbessert, sprich den Verbrauch reduzieren hilft.

Entschieden einfacher ist auch das Einrichten, Bedienen und Beobachten geworden. Unterstützt durch eine von Lasco entwickelte grafische Bedienoberfläche unter Simatic WinCC flexible können jetzt neue Werkzeuge komfortabel eingerichtet, optimiert, die Einstellparameter abgespeichert und jederzeit wieder eingelesen werden. Vorbereitet ist außerdem die Ferndiagnose und -wartung bis in die Antriebsebene hinein, so dass die Spezialisten von Lasco den Anwender jederzeit schnell, zum Beispiel via Internet unterstützen können. Bei Martin Metallverarbeitung weiß man sich durch die Modernisierung der Elektro- und Automatisierungstechnik seiner Stanzpressen wieder bestens gerüstet für die Aufgaben der Zukunft. Die Linien seien damit „praktisch wie neu“, sagt Werkleiter Dr. Wolfgang Klein, „und die Verfügbarkeit auch von Ersatzteilen und Support wieder über Jahre hinaus gesichert.“

Dipl.-Ing. (FH) Jakob Einwag, Siemens AG, Bayreuth