In der neuen Rohrbiegemaschine Breeze Uniflex verformen vier Biegeachsen das Rohr nicht mehr nacheinander, sondern gleichzeitig. Diesen Vorsprung in der Produktivität ermöglichte ein neues Antriebs- und Steuerungskonzept.
Einen Leistungsdurchbruch bei Rohrbiegemaschinen versprechen Bewegungssteuerungen für Servomotoren, die auf dem Ethernet-Protokoll basieren:
- Sie ermöglichen parallel stattfindende mehrstufige Biegevorgänge.
- Sie senken die Energiekosten gegenüber hydraulischen Lösungen.
- Sie lassen das erforderliche Schaltschrankvolumen um zwei Drittel schrumpfen und reduzieren die erforderliche Stellfläche für die Maschine auf die Hälfte .
„Ethernet-Powerlink hat unsere neue mehrstufige Biegemaschine erst möglich gemacht“, lobt denn auch Mike Kay, der bei beim britischen Rohrbiegemaschinenhersteller Unison in Scarborough für die Steuerungssysteme verantwortlich ist. „Die Breeze Uniflex erreicht im Vergleich zu dem bisher Realisierbaren ein Vielfaches an Produktivität.“
Die neue Maschine führt mehrstufige Biegevorgänge gleichzeitig aus, wobei die Rohrkomponenten automatisch zugeführt, positioniert und geklemmt werden. Das parallele Biegen ist der Ansatzpunkt, der die Produktivität im Vergleich zur üblichen sequentiellen Vorgehensweise steigert. Die erste Maschine dieser Art ist bereits bei einem Automobilhersteller im Einsatz, der damit Kondensatorrohre für Dieselmotoren fertigt.
Dort arbeiten in der Breeze Uniflex insgesamt 15 bürstenlose Servomotorachsen: Vier biegen die Rohrkomponenten, die übrigen elf führen Material zu, drehen und klemmen es. Jede dieser Achsen wird durch einen Micro-Flex-e100-Antrieb angesprochen. Für den kompletten Biegeprozess sowie für alle Zuführ- und Förderachsen ist nur eine übergeordnete Maschinensteuerung verantwortlich. Hard- und Software dafür lieferte die Baldor ASR GmbH, Kirchheim-München. Ihre Echtzeit-Steuerung mit dem Maschinen-Controller Next-Move-e100 basiert auf dem deterministischen Ethernet-Powerlink-Netzwerkprotokoll.
Weil diese Steuerung in Echtzeit arbeitet, können sich Parameter wie Motordrehmoment und -leistung ändern, während die Rohrkomponenten die Maschine durchlaufen. Eine solche Steuerung wäre mit der bisher von Unison verwendeten Bewegungsarchitektur, die auf Standard- Servoantriebsverstärkern basiert, nicht möglich gewesen, wie der Hersteller betont. Die komplexen oder schnellen Arbeitsvorgänge hätten die Leistung eines Windows-PC-Controllers und einer analogen Steuerung überfordert. Der Aufbau der Maschine mit einem einzigen Ethernet-basierten Controller erlaubte es hingegen, die Software weniger komplex zu gestalten. Daher brauchten die Unison-Mitarbeiter nur eine Woche, um eine Prototypversion des Steuerungsprogramms zu programmieren und die Maschine zum Laufen zu bringen.
Das System basiert auf der Programmiersprache Mint, die über einen Multitasking-Kernel verfügt. Das ermöglicht es, das Steuerprogramm in eine Reihe einzelner Module aufzuteilen. So greift die Steuerung immer wieder auf eine einzige Biegevorschrift zurück, die in der Maschine an mehreren Stellen verwendet werden kann.
Abgesehen von den Antrieben, steuert das Netzwerk auch eine Reihe zusätzlicher E/A-Elemente. So prüft unter anderem ein Absolut-Encoder an jeder Biegeachse automatisch den Biegewinkel. Um trotz des modularen Maschinenaufbaus die Kosten niedrig zu halten, sind viele dieser E/A-Komponenten jedoch nicht über Ethernet vernetzt, sondern lokal über den Can-Open-Feldbus an den Controller angeschlossen.
Mit den Möglichkeiten der Antriebs- und Steuerungstechnik für das Biegen von Rohren und Leitungen hat sich Unison bereits seit Mitte der 90er-Jahre befasst. Gründe dafür waren der niedrigere Energieverbrauch im Vergleich zu hydraulischen Biegemaschinen, der leisere Betrieb und die driftfreie Präzision.
„Die rein elektrischen Biegemaschinen werden sich einen wesentlichen Anteil des Markts erobern“, sagt Unison-Geschäftsführer Alan Pickering. Er geht davon aus, dass die elektrische Technologie bereits ein Fünftel des High-End-Marktes bei der Rohrbiegung einnimmt. Damit habe sich ihr Anteil im Vergleich zum Stand vor fünf Jahren verzehnfacht. „Und wir erwarten“, so der Firmenchef weiter, „dass sich ihr Marktanteil in den nächsten fünf Jahren noch einmal verdoppelt.“
Nach der ersten Installation der Breeze Uniflex in der Automobilbranche rechnet Unison nun damit, dass der wesentlich höhere Durchsatz das Interesse der Hersteller von Rohrkomponenten wie Bremsen- und Servolenkungsleitungen sowie Autositzen an dem Maschinenkonzept weckt. op
Fünfzehn Motoren brauchen nur eine Steuerung
Argumente für das elektrische Biegen
Laut Maschinenhersteller Unison bietet eine elektrische Biegemaschine eine Reihe von Vorteilen.
- Die Maschinen verbrauchen nur etwa 10 bis 20 % der Energie einer vergleichbaren hydraulischen Biegemaschine. Zudem gibt es keine starken Einschaltstrombelastungen, die der Anwender in den Griff bekommen muss.
- Der Einsatz der Servotechnologie sorgt für einen geräuscharmen Betrieb. Die neue Maschine von Unison arbeitet normalerweise mit etwa 55 bis 60 dB, was in etwa dem Geräuschpegel in einem Büro entspricht. Dagegen stehen die etwa 80 bis 85 dB einer hydraulischen Biegemaschine mit ihrem größeren Antriebsaggregat.
- Mit der elektrischen Maschine ist eine bessere Wiederholbarkeit zu erreichen.
- Die elektrische Version erlaubt die automatische Werkzeugeinrichtung. Sobald ein Teil erfolgreich hergestellt wurde, können die Daten gespeichert und wieder abgerufen werden, ohne dass mechanische Korrekturen erforderlich seien.
Unsere Webinar-Empfehlung
Der Summit richtet sich an Entscheider aus den Bereichen Fertigung, Instandhaltung, Fabrikautomatisierung, Automatisierung, Intralogistik und Fabrikplanung, Netzplanung, Netzwerkinfrastruktur, Innovationsmanagement. Daneben sind Hersteller aus den Bereichen Maschinenbau, Sensorik,…
Teilen:
