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antriebstechnik 9/2015

antriebstechnik 9/2015

STEUERN UND

STEUERN UND AUTOMATISIEREN so immer nur den Hub, der auch tatsächlich erforderlich ist“, betont Weber. Der zusätzliche Hub von oben entfällt, die Presse läuft ruhiger und schonender. „Das ganze System lässt sich so deutlich einfacher handhaben als eine hydraulische Presse.“ Hoher Wirkungsgrad braucht hohe Leistungsdichte Möglich wird die Konstruktion derart leistungsfähiger elektromechanischer Pressen durch die Kombination moderner Planetenrollengewindetriebe mit Servomotoren von hoher Leistungsdichte. Planetenrollengewindetriebe sind spezielle Gewindetriebe, bei denen geschliffene, in einer Rollenumlaufmutter mit zwei Lochkränzen eingefasste Planetenrollen rotieren. Dadurch bewegt sich die Umlaufmutter linear entlang der Spindel. Diese spezielle Konstruktion erreicht Wirkungsgrade von über 90 %. Eine konventionelle Flachspindel erzielt dagegen nur Wirkungsgrade zwischen 20 und 30 % und produziert bei der geforderten Taktzeit eine sehr große Hitze. „Wir müssen die Motoren und das Öl der Spindel auch jetzt noch wasserkühlen, können die geforderte Taktzeit aber ohne Probleme erreichen“, erläutert Weber. Die zweite entscheidende Komponente für die Leistungsfähigkeit der elektromechanischen Pressen ist die Antriebstechnik. In diesem Bereich arbeitet man bei Systeme + Steuerungen bereits seit der Unternehmensgründung im Jahr 1994 mit dem Lüneburger Spezialisten für Steuerungstechnik und Antriebselektronik Sieb & Meyer zusammen. „Zu Sieb & Meyer kamen wir auf Empfehlung eines Motorenherstellers. Wir suchten damals Antriebsverstärker, die man komplett momentfrei 03 Torsten Blankenburg: „Die elektromechanischen Systemlösungen bieten eine echte Alternative zur Hydraulik.“ schalten konnte“, erinnert sich Alois Weber. Sieb & Meyer hatte diese im Programm und eine enge Zusammenarbeit nahm ihren Anfang. „Wir verwenden heute je nach Projekt meist digitale Antriebsverstärker der Typen SD2 und SD2S oder Servo- Verstärker der Vorgängerserie 26.50 in unseren Anlagen“, erläutert Alois Weber. „Die Geräte von Sieb & Meyer bieten eine sehr hohe Leistungsdichte und passen gut in unser Gesamtkonzept. Dazu kommen eine ausgezeichnete Verfügbarkeit und Liefertreue, auch wenn wir einmal schnell reagieren müssen, und das gute Preis-Leistungs-Verhältnis der Antriebsverstärker.“ Für einzelne Projekte wie die Entwicklung der elektromechanischen Pressen für Hettich liefert Sieb & Meyer auch individuelle Problem lösungen. So program mierten die Lüneburger nach den Vorgaben von Systeme + Steuerungen einen speziellen Baustein, um das Antriebs-Bussystem Servolink 4 im Rahmen des Lösungskonzeptes anzusteuern. Zur zentralen Steuerung aller Press- oder Teachvorgänge sind die SD2- Antriebsverstärker sämtlicher Pressen mit einer übergeordneten Steuerung verbunden. Energiespeicher erhöht die Effizienz Der Einsatz der SD2-Antriebsverstärker bringt darüber hinaus auch handfeste wirtschaftliche Vorteile. Mit der Technik von Sieb & Meyer kann die Bremsenergie der Pressen genutzt und so die Energieeffizienz der gesamten Anlage verbessert werden. Ein Stanz- oder Pressvorgang dauert etwa 200 bis 250 ms. In dieser Zeit beschleunigt der Motor und bremst wieder voll ab. Alois Weber erklärt: „Nach dem Bremsen der Presse ist noch Rotationsenergie vorhanden, die entweder über einen Widerstand in Wärme umgewandelt und damit vernichtet werden kann. Oder man versucht, sie für den Prozess zu nutzen.“ Bei Systeme + Steuerungen entschied man sich für den zweiten Weg. Da beim Bremsen der Pressen sehr viel Energie in extrem kurzer Zeit entsteht, ist eine direkte Rückspeisung ins Stromnetz technisch kaum möglich. Stattdessen wird die Energie in Kondensatoren geladen und dort bis zum nächsten Pressvorgang sozusagen zwischengespeichert. Kondensatoren als Zwischenspeicher „Die SD2-Antriebsverstärker bieten uns die Möglichkeit, auf die Zwischenkreisspannung zuzugreifen und die Energie aus den Kondensatoren beim nächsten Pressvorgang zusätzlich zu dem aus dem Netz entnommenen Strom zu nutzen“, erläutert Alois Weber. Damit es dabei nicht zu Überlastungen kommt, modifizierte das Unternehmen Sieb & Meyer die Ladeschaltung gemeinsam mit den Grafenauern so, dass die kurzschlussartig anfallende Energie aus den Kondensatoren problemlos genutzt werden kann. Jede einzelne Presse ist dazu mit einem digitalen SD2-Antriebsverstärker und einem Kondensator ausgestattet. Die einzelnen Pressen sind in einem Zwischenkreis zusammengeschaltet, die aus den Kondensatoren entnommene Energiemenge wird dabei gemittelt. Die Einsparungen, die sich auf diesem Weg erreichen lassen, sind erheblich: Je nach Applikation benötigt eine Presse insgesamt zwischen 2 und 2,2 kW Leistung. Durch die Nutzung der in den Kondensatoren gehaltenen Energie lassen sich davon ca. 1 bis 1,5 kW sparen. Diese Energie wäre ansonsten als Wärme nicht nur ungenutzt geblieben, sondern hätte unter Umständen sogar mit erneutem Energiebedarf über Lüfter oder Kühlungssysteme abgeführt werden müssen. Angesichts der dargestellten Vorteile wundert es nicht, dass nicht nur bei Hettich darüber nachgedacht wird, alte hydraulische Umformtechnik verstärkt durch die elek tromechanischen Pressen zu ersetzen. Moderne Planetenrollengewindetriebe, leistungsfähige Antriebssysteme mit hoher Leistungsdichte und intelligente Steuerungen ermöglichen Spezialisten wie der Systeme + Steuerungen GmbH die Konstruktion von elektromechanischen Systemlösungen, die eine echte Alternative zur Hydraulik bieten. www.sieb-meyer.de 34 antriebstechnik 9/2015

UMRICHTERTECHNIK Tool zur Berechnung von IE- bzw. IES-Klassen Standardfrequenzumrichter erleichtern die Motor- und Prozesskontrolle Das Tool Ecosmart von Danfoss eignet sich für die Berechnung neuer Effizienzklassen für Frequenzumrichter sowie für die Kombination Frequenzumrichter plus Motor. Damit lassen sich die Teillastverluste für eine bestimmte VLT-Frequenzumrichter-/ Motorkombination errechnen – egal von welchem Hersteller die Motoren stammen. Das Softwarewerkzeug erlaubt es auch, ein Zertifikat für den Antrieb zu erstellen. Der VLT-Frequenzumrichter kann alle gängigen Motorarten steuern. Somit hat der Anwender die Wahlfreiheit, den für seine Applikation besten Motor auszuwählen. Mit dem Tool lässt sich dann wiederum belegen, wie es um die Energieeffizienz steht. www.danfoss.de High-Speed-Frequenzumrichter für individuelle Anforderungen Das Unternehmen Sieb & Meyer hat für einen international agierenden Hersteller von Motorspindeln einen High-Speed- Frequenzumrichter konzipiert. Das Gerät basiert bezüglich der Regelungstechnik (Hard- und Software) auf der SD2S-Serie. Der Umrichter sorgt für den sensorlosen Antrieb von Niedervolt- Bearbeitungsspindeln mit Asynchron- und Synchronmotoren. Um den weltweiten Einsatz zu ermöglichen, wurde ein Weitbereichs- Spannungseingang mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur (PFC) realisiert. Ein DC/DC-Wandler mit Hochfrequenztaktung begrenzt die maximale Ausgangsspannung. Im Vergleich zur bisher eingesetzten Antriebslösung konnte das Unternehmen die Ausgangsleistung von ca. 160 auf 420 VA erhöhen – bei unverändertem Bauvolumen. Der Leistungsbereich der ACS580-Frequenzumrichtermodule von ABB umfasst 250 bis 500 kW und Spannungen von 380 bis 480 V. Die Module für den Schrankeinbau ergänzen die Frequenzumrichter für die Wandmontage für die Schutzarten IP21 und IP55 für raue Betriebsumgebungen. Standardmäßig verfügen die Frequenzumrichtermodule über ein IP00-Gehäuse mit lackierten Leiterplatten. Der Umrichter steht nahezu steckerfertig zur Regelung von Pumpen, Kompressoren, Lüftern, Förderanlagen, Mischern und anderen Applikationen mit variablem oder konstantem Drehmoment zur Verfügung, besitzt ein modernes Sockel- und Rampensystem für eine schnelle und einfache Installation und erfordert nur wenig Zeit bei der Einstellung und Inbetriebnahme. Alle wichtigen Merkmale sind standardmäßig in das Frequenzumrichtermodul integriert. Bei allen Geräten sind das Bedienpanel und die Regelungseinheit auf dem Modul montiert. Die eingebaute Drossel und ein integrierter EMV-Filter der Klasse C3 sowie ein Gleichtaktfilter reduzieren die Oberschwingungen. Die Modbus-RTU-Feldbusschnittstelle und das doppelkanalige sicher abgeschaltete Drehmoment (STO) mit SIL 3/PL e sind weitere integrierte Merkmale. www.abb.de www.sieb-meyer.de Sicherheitsoption schützt Mitarbeiter und Maschinen Der Mittelspannungsfrequenzumrichter Allen-Bradley Powerflex 7000 mit sicherer Drehmomentabschaltung von Rockwell Automation unterstützt Maschinenbauer und Hersteller, ihr funktionales Sicherheitskonzept zu vereinfachen und Ansprüche internationaler Sicherheitsstandards zu erfüllen. Die Safe-Torque- Off-Technologie erlaubt es, den Motor sicher abzuschalten, ohne die Stromzufuhr des Antriebs auch abstellen zu müssen. Das ermöglicht einen schnelleren Systemneustart. Die Ingenieure des Herstellers haben die Safe-Torque-Off-Option direkt in den Antrieb eingebaut und so das Setup sowie die Systemgestaltung für funktionale Sicherheit vereinfacht. Sie arbeitet parallel zu den Antriebsfunktionen und benötigt keine zusätzlichen elektro mechanischen Komponenten. Sicherheitsvorrichtungen wie Drucktasten oder Lichtgitter sind direkt am Antrieb verkabelt. KISSsoft Highlights en Sie nh heute eine kstense estesin n KISSst unte www.KISSsoft.AG n ● nkenuhisik ei Stinäen ● Kntktnyse Kegeäe ● netentägeetin it ● Gehäusesteifigkeiten in KISSsys ● nyse n eensysteen ● un iee eh NEU Release 03/2015 inKISSstG KISSstG www.rockwellautomation.de antriebstechnik 9/2015 35 Z_Antriebstechnik_KISSsoft_Release_2015_90x130mm.indd 1 25.02.2015 12:26:18 KISSsoft.indd 1 19.05.2015 16:23:12

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