Sägen heißt nicht, einfach nur etwas zu durchtrennen. Hier ist es wichtig, Material und Säge feinfühlig, dynamisch und exakt zu bewegen. Eine Tatsache, die sich positiv auf Schnittleistung, Abschnittgenauigkeit, Schnittverlauf und die Standzeit des Sägebands auswirkt. Möglich wird dies bei den Metall-Bandsägen von Meba durch die Ablösung von Hydraulik­antrieben durch elektrische Antriebe und die entsprechende Steuerungstechnik.

Halbautomatische wie auch vollautomatische Metall-Bandsägen für den professionellen Anwender sind seit über 50 Jahren das Metier des Unternehmens Meba Metall-Bandsägemaschinen. Hohe Anforderungen an die Schnittleistung, die Abschnittgenauigkeit, den Schnittverlauf, die Sägebandstandzeit und zunehmend die Umweltfreundlichkeit erfordern intelligente Sägekonzepte unter verstärktem Einsatz mechatronischer Systeme. Da der Spezialist für Sägelösungen auf Antriebs- und Steuerungstechnik von Lenze setzt, kann er für jeden Anwendungsfall auf eine technisch maßgeschneiderte Lösung zurückgreifen: Drive-based oder Controller-based Automation. Ergebnis der Partnerschaft ist auch die aktuelle Entwicklung: die Meba e-cut, bei der komplett auf Hydraulik verzichtet und konsequent auf elektrische Antriebe gesetzt wurde.
„Noch vor zehn Jahren gaben sich die meisten Anwender mit einer Sägegenauigkeit von einigen Millimetern zufrieden, weil die Schnittflächen ohnehin bearbeitet wurden. Da sie diese Bearbeitungsschritte mittlerweile möglichst vermeiden wollen, bewegen wir uns heute im Genauigkeitsbereich von wenigen Zehntel Millimetern", erklärt das Unternehmen Meba. Einen wichtigen Entwicklungsschritt hat Meba hier mit der weitgehenden Ablösung der Proportionalhydraulik getan. Das Unternehmen hat nahezu alle Modelle unabhängig von der Baugröße so konstruiert, dass sowohl der Sägevorschub als auch der Materialeinschub über elektrisch angetriebene Kugelrollspindeln realisiert wird.
Schon seit über zehn Jahren kommen in den halbautomatischen Sägen Servo-Drives von Lenze zum Einsatz. Ein Servo-Umrichter übernimmt neben der Positionieraufgabe mithilfe einer integrierten SPS zusätzlich die Funktion der Maschinensteuerung. Ein frequenzgesteuerter Getriebemotor mit Stirnradschneckengetriebe treibt das Sägeband an. „Da auf eine separate Steuerung verzichtet werden kann, ist die dezentrale Architektur in vielen unserer Maschinen die wirtschaftlich und technisch beste Lösung", so der Spezialist für Sägelösungen.

Elektrische Antriebe punkten hinsichtlich Präzision
Mit der Drive-based Automation erreichen die Meba-Sägen Positioniergenauigkeiten kleiner 0,1 Millimeter. „Damit liegen wir über der mit der Proportionalhydraulik erreichbaren Präzision und es ist kein aufwändiges Gebersystem erforderlich", erläutert Meba. „Ein weiterer Pluspunkt ist, dass sich die Maschinenabläufe auch bei ausgedehnteren Zuführanlagen über den CAN synchronisieren lassen. Mit der Proportionalhydraulik war das aufgrund der großen Gewichtsunterschiede der bewegten Massen kaum möglich."
Problematisch bei Hydraulikantrieben sind auch die im Vergleich zum elektronischen Pendant wesentlich höhere Leistungsaufnahme sowie die höhere Wärme- und Lärmemission. Zudem muss das Hydrauliköl regelmäßig gewechselt und entsorgt beziehungsweise recycelt werden. Meba hat daher schon vor Jahren damit begonnen, die hydraulischen Antriebe in den Systemen für Sägevorschub und Materialeinschub durch elektrische Antriebe zu ersetzen. So konnte der Ölverbrauch von ursprünglich 100 auf 12 Liter gesenkt werden. Der Spannstock für das Fixieren des Materials beim Sägen wurde bis zuletzt aber immer noch hydraulisch betrieben.
Im Rahmen der aktuellen Entwicklung, der Meba e-cut, hat der Maschinenbauer nun erstmals einen elektronisch angetriebenen Spannstock realisiert. Zum Einsatz kommt auch hier durchgängig Steuerungs- und Antriebstechnik von Lenze. „Wir haben uns zusammen mit den Lenze-Experten Gedanken über die Architektur der Säge gemacht. Es hat sich gezeigt, dass bei dem hohen Automatisierungsgrad eine Controller-based Automation die optimale Wahl ist", so Meba.

Ansteuern, regeln, positionieren - ein Umrichter macht`s möglich
Inverter Drives 8400 sorgen in der Meba e-cut für Dynamik und Präzision im Sägeprozess: „Wir schätzen es sehr, dass alle Geräteeinstellungen auf einem steckbaren Speicherbaustein abgelegt sind. Zusammen mit dem in jedem Lenze-Regler geführten Logbuch vereinfacht uns das die Wartung deutlich. Zudem deckt der Umrichter ein großes Anwendungsspektrum ab, da er sich sowohl zum Ansteuern und Regeln eines Drehstrommotors als auch für eine Positionierung mit und ohne Rückführung eignet", erklärt Meba.
Ein Inverter Drive 8400 übernimmt mit seiner integrierten Punkt-zu-Punkt-Positionierung auch die Ansteuerung der Einschub­achse. Die übergeordnete zentrale Steuerung wählt die zugehörigen Positionssätze an und gibt den Ablauf vor. Ein weiterer Umrichter mit Rückführung treibt den Spannstock momentengesteuert an und erlaubt eine Spanndruckregulierung. Damit ist es möglich, dünnwandiges Rohrmaterial problemlos zu fixieren, ohne es zu beschädigen. Der Werker an der Maschine kann zudem den gewünschten Spanndruck individuell über den Bildschirm festlegen.
Auch die Versorgung des Motors der Kugelrollspindel im Sägevorschub übernimmt ein Inverter Drive 8400 und gewährleistet ein optimales Bewegungsprofil des Sägerahmens. „Die Produktivität zu maximieren heißt hier zum einen, die reine Sägezeit zu minimieren - also mit der für das Material und für die gewünschte Sägequalität optimal abgestimmten konstanten Geschwindigkeit und dem zugehörigen Schnittdruck zu sägen", unterstreicht Meba. „Zum anderen müssen aber auch die Nebenzeiten, also zum Beispiel die Zeit, die für das Absenken des Sägebands bis zum Eintritt in das Sägematerial benötigt wird, auf ein Minimum reduziert werden."
Die elektrischen Antriebe von Lenze erlauben es Meba, den Sägerahmen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2.200 mm pro Minute abzusenken und dann innerhalb von 20 mm auf einen konstanten Sägevorschub zu wechseln. Letzterer kann zwischen 0 und 600 mm pro Minute eingestellt werden. Eine automatische Schnittdruck- und Vorschubüberwachung gewährleistet dabei optimale Sägeergebnisse. Für die richtige Sägebandgeschwindigkeit sorgt der direkt an einem Getriebemotor mit Stirnradschneckengetriebe montierte dezentrale Umrichter 8400 motec. Alle Umrichter kommunizieren über CAN mit der Maschinensteuerung. Über CAN können auch zusätzliche I/O-Module angekoppelt werden, sollten die I/O-Anschlüsse auf den Umrichtern nicht ausreichend sein. Als Hardware-Plattform für die Steuerung haben die Verantwortlichen ein Windows-CE-Panel aus der HMI-Familie von Lenze mit einem 5,7-Zoll-Bildschirm gewählt. Auf dem Gerät laufen sowohl eine Soft-PLC als auch die Visualisierungsanwendung.