An einer Streck-Blasmaschine, auf der Kunststoffflaschen gefertigt werden, haben die Konstrukteure nicht nur den mechanischen Aufbau verändert. Zu kurzen Taktzeiten kamen sie auch durch intelligente Antriebe, die ohne Rückfrage bei der Steuerung sensibel reagieren.
Reinhard Mansius ist Produktmanager beim Geschäftsbereich Electric Drives and Controls der Bosch Rexroth AG, Lohr am Main
Die Kosme GmbH aus dem österreichischen Sollenau, ein Anbieter von Automatisierungslösungen in der Getränkeabfüllung, hat eine Streck-Blasmaschine für die Herstellung von PET-Flaschen entwickelt. Mit moderner Antriebstechnik erreicht sie kleine Zykluszeiten.
Den Bewegungsablauf in der Streck-Blasmaschine KSB 4000 haben die Konstrukteure drastisch vereinfacht. Damit schafften sie es, die Zykluszeit, in der gleichzeitig vier zylindrische 1,5-l-PET-Flaschen gefertigt werden, auf 2,11 s zu drücken. Für die Bewegungen setzen die Sollenauer auf intelligente Servoantriebe der Baureihe Indradrive, die die Bosch Rexroth AG aus Lohr am Main anbietet.
An verschiedenen Punkten im Prozess stehen unterschiedliche Anforderungen an die Antriebe im Vordergrund. Vor allem um Schnelligkeit geht es beim Zuführen der Rohlinge und beim Entnehmen der geformten Flaschen: Nach dem Erhitzen der Vorformlinge nehmen vier Greifer je ein Teil auf und führen es über ein Zahnriemenmodul in das Werkzeug. Um die Mechanik innerhalb der Anlage zu vereinfachen, werden zwei Linearmotoren eingesetzt, die das Werkzeug schließen. Verriegelt wird es von zwei Pneumatikzylindern, die dafür sorgen, dass die Betriebskraft von bis zu 40 bar während des Formens hält.
Während des Aufblasens der Flaschen sind die Antriebe hingegen in anderer Hinsicht gefordert. Die Rohlinge müssen dabei durch die Zufuhr von Druckluft axial gestreckt werden. Im Gleichlauf mit der Druckluft bewegt sich in jeder Flasche ein Reckdorn nach unten. Diese Bewegung ist prozesskritisch: Davon, wie schnell sie ausgeführt werden kann, hängt die Taktzeit ab. Daher reicht die Zeit nicht aus, um Daten zwischen Antrieben und zentraler Steuerung auszutauschen. Um kurze Zykluszeiten zu erreichen, setzten die Österreicher also auf eine antriebsintegrierte SPS.
Auf diese Anforderungen sind alle Antriebe in der KSB 4000 abgestimmt: Sie wurden nach Leistung und Funktionalität aus dem modularen Programm von Bosch Rexroth ausgewählt, wobei ihre Funktionalitäten durch Firmwarepakete skaliert werden können.
Ein Indradrive-C-Umrichter, der mit einem Advanced-Steuerteil ausgestattet ist, kontrolliert beispielsweise die Bewegung der Reckachse. Das Advanced-Steuerteil bietet innerhalb des Baukastens die höchste Rechenleistung und erfüllte somit die Anforderungen an die Regelgüte. Es lässt sich mit verschiedenen Führungs-, Kommunikations- und Geberschnittstellen sowie weiteren Optionen ausstatten, zu denen auch die Sicherheitstechnik und die antriebsintegrierte SPS gehören.
Die im Umrichter integrierte, offene SPS steuert das Verfahren der Dorne, während die Flaschen aufgeblasen werden. Diese Steuerung kann der Anwender nach IEC 61131–3 frei programmieren. Im beschriebenen Fall griffen die Österreicher auf eine von über 100 Technologiefunktionen zurück.
Weiterhin erleichterten sich die Ingenieure die Arbeit, indem sie den Antrieb so einfach wie möglich gestalteten: Sie setzten den Indradrive-C-Umrichter als erste Achse eine. Dieser versorgt drei angeschlossene Wechselrichter über den Zwischenkreis mit Energie. Damit erreicht der Anwender eine kostengünstige Lösung, spart Platz im Schaltschrank und den Aufwand für die Schaltschrankverdrahtung. Die drei untergeordneten Wechselrichter sind mit dem Basic-Steuerteil bestückt, das alle grundlegenden Antriebsaufgaben übernehmen kann.
Alle Antriebe in der Maschine – von der Druckluft zum Recken bis zu den Zuführ- und Entnahmegeräten – kommunizieren mit der übergeordneten Steuerung über Profibus.
Für untergeordnete Wechselrichter reicht das Basic-Steuerteil
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