Der erhebliche Zeitgewinn bringt spürbare Wettbewerbsvorteile
Eine zentrale Steuerung mit passenden Servoreglern, dazu der schnelle Motion-Bus und das Ganze aus einem Guss projektiert mit Softwaremodulen, die wie die Hardware aus dem Baukasten kommen. HSM-technology hat mit einem Antriebs- und Steuerungssystem von Lenze erreicht, Maschinen deutlich schneller in Betrieb zu nehmen.

Mit der Inbetriebnahme einer neuen Maschine nach dem mechanischen Aufbau ist die HSM-technology GmbH aus Bad Oeynhausen heute innerhalb von eineinhalb Wochen fertig. In der Vergangenheit dauerte das noch fünf Wochen. Der erhebliche Zeitgewinn bringt dem auf Wickel-, Schneid- und Kaschieranlagen spezialisierten Unternehmen spürbare Wettbewerbsvorteile.

Präziser Regelungsverbund
Das kompakte Zentrum der Antriebs- und Steuerungstechnik bildet der in den Sprachen der IEC 61131-3 frei programmierbare Controller C3200 von Lenze. Die Steuerung vereint als integrierte Lösung SPS, Bahnführung, Antriebsregelung und Visualisierung. HSM kennt sich als Systemanbieter für die Verarbeitung bahnförmiger Materialien vor allem darin gut aus, wie zugempfindliche Materialien kantengenau mit den richtigen Drehmomenten ab- und wieder aufzuwickeln sind. Genau hier, bei der Motion-Control-Funktion Wickeln greift das neue Antriebs- und Steuerungskonzept des Maschinenbauers, das unter anderem dafür sorgt, dass das Regelungsverhalten aller Motoren innerhalb der Maschine zueinander exakt ist.

Hierbei gilt, dass gerade die Verarbeitung aufgeschäumter Materialien, die auf eine Trägerbahn mit Klebstoff kaschiert werden, keinen Spielraum bei den Zugkräften einräumt. „Während wir bei einigen Produkten nur mit minimalem Zug arbeiten, werden andere Materialien wiederum sehr hart mit hohen Momenten gewickelt – und dies auf derselben Maschine“, so HSM-Geschäftsführer Michael Grohmann.. Geregelt wird dies über trägheitsarme Tänzer, die von Zylindern gehalten werden und daher kein Eigengewicht auf die Bahn übertragen. Zweite Option ist die Durchmessersteuerung. „Welche Regelungsart die bessere ist, entscheidet der Prozess.“ Die Lenze-Steuerungstechnik lässt hier sogar zu, während der laufenden Produktion zwischen den Regelungsarten umzuschalten.

HSM konzipiert seine Maschinenlösungen für zwei unterschiedliche Anwendungen. Zum einen gibt es Anlagen, die immer das gleiche Produkt fahren – mit Geschwindigkeiten von 700 bis 800 Meter in der Minute. Zum anderen können Maschinen auf maximale Flexibilität ausgelegt sein: „Hier kommt es weniger auf die Geschwindigkeit an. Vielmehr geht es darum, ob ich ein Produkt aufgrund besonderer Eigenschaften überhaupt herstellen kann.“ Gerade hier zählt HSM zu den Innovationstreibern. Ein Beispiel hierfür sind Hersteller von Dekorpapieren und -folien für Möbel und Fußböden, die immer weniger Materialien auf Lager produzieren, sondern erst im Anschluss an konkrete Bestellungen Fertigungsaufträge auslösen. Dieser Aspekt hat sogar Auswirkungen bei Maschinenbauern wie HSM, weil die für innovative Dekorprodukte notwendigen Produktionsmittel immer später geordert werden. Kommt also ein Produkt im Markt gut an, muss HSM schnell sein bei Entwicklung, Engineering und Inbetriebnahme der benötigten Maschine. Diese Herausforderung gab letztlich den Ausschlag, sich auf die Suche nach einem neuen Antriebs- und Steuerungskonzept zu machen. Fündig wurde HSM auf der sps ipc drives in Nürnberg bei Lenze.

Runter mit der Komponentenzahl!
Das durchgängige Antriebs- und Steuerungskonzept reduziert einerseits die bis dato übliche Anzahl an Komponenten. Andererseits ist es mit dem Lenze-System möglich, geforderte Maschinenszenarien durch virtuelle Achsen parallel zum mechanischen Aufbau einer Anlage zu simulieren und zu testen. Auf diese Weise gehen die Mitarbeiter mit einer fertig programmierten Steuerung sowie ebenfalls fertig parametrierten – und damit einbaufertigen – Antriebsachsen in die Inbetriebnahme. Hierbei gehört es durchaus zum gewohnten Bild, dass Regler samt Motoren auf dem Arbeitstisch liegen, weil die Maschine mechanisch noch nicht fertig ist.

Robert Kohne, Abteilungsleiter Elektronik & SPS-Programmierung bei HSM, schätzt an der Lenze-Lösung, „dass das System dabei hilft, Zeit zu sparen“. Auf der Aktorebene setzt HSM Servogetriebemotoren von Lenze ein. Die Regelung übernehmen die i700 Servoumrichter, die für genau die eingangs beschriebenen koordinierten Mehrachsanwendungen konzipiert sind und in der Kaschieranlage auch als Doppelachsen zum Einsatz kommen. Die Lenze-Steuerung C3200 übernimmt sowohl die SPS-Funktionalität als auch die komplette Motion Control sowie die Kommunikation zur Visualisierung. Als einziges Kommunikationsmedium zieht sich Ethercat durch die Maschine.
Äußerst schlank präsentiert sich auch die Programmierung, weil die HSM Programmierer für Standardaufgaben auf vorbereitete Funktionen innerhalb der Lenze Application Software Toolbox FAST zurückgreifen können. „So müssen wir nicht jedes Mal wieder bei null anfangen zu programmieren.“

Mittlerweile hat Kohne begonnen, die Denkweise von Lenze auf die eigene Maschinenentwicklung zu übertragen. Es geht nicht mehr um einzelne Komponenten, sondern um vorbereitete Funktionen, die sich im Sinne der Mechatronik aus Mechanik, Elektronik und Software modular zusammensetzen. Was sich damit erreichen lässt, wird an einer Zahl schnell deutlich: Sechs Minuten brauchen die HSM Programmierer, um einen Antrieb in Betrieb zu nehmen. Aus dem Zeitgewinn erwächst Freiraum für nachhaltige Optimierungen der Maschinen – was letztlich den Unternehmenserfolg steigert. „Ich konnte bisher jeden Kunden von den Vorteilen der Lenze-Technologie überzeugen“, sagt Kohne - obwohl Kunden häufig zunächst die Steuerungssysteme großer Hersteller vorschreiben.

Am Ende testet der Chef – ohne Bedienungsanleitung
„Ich muss eine Maschine ohne dicke Anleitungsbücher bedienen können“, legt Michael Grohmann die eigene Messlatte hoch. Deshalb zählen Benutzerführung und Visualisierung zum A und O. „Bevor der Kunde zur Abnahme kommt, prüfe ich die Anlage deshalb mit dem Blick eines Anwenders.“ HSM verfolgt das Ziel, bei neuen Maschinenentwicklungen die Erfahrungen der Bediener auf Kundenseite umfassend zu integrieren.