Flüsterleise Antriebstechnik

Der Autor: Manfred Kober Geschäftsführer, Innomotix

Technisch und wirtschaftlich sinnvoll – darum geht es bei der Suche nach der bestmöglichen Antriebstechnik für die Pharmaindustrie. Die Pneumatik spielt dabei eine große Rolle, da die hohen hygienischen Schutzklassen, die von der Herstellung bis zum Verpacken eingehalten werden müssen, berücksichtigt werden können. Pneumatische Steuerungen sind relativ unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen, die Systeme werden durch starke Temperaturschwankungen, Schwingungen sowie Stoßbeanspruchungen und teilweise auch Schmutz nicht in ihrer Funktionsfähigkeit beeinflusst. Sie können in korrosiver Atmosphäre eingesetzt werden ebenso wie an strahlungsexponierten Stellen. Auch im direkten finanziellen Vergleich sind pneumatische Antriebe wesentlich günstiger als die elektrische Alternative.

Häufig haben pneumatische Handlingsysteme Stopp-, Stau-, Rückhalte- und Sortierfunktionen auszuführen. Dazu werden verbreitet im Stopper- und Pusherbetrieb sogenannte „Blattanschläge“ als Techniklösung angewendet. Angesichts der teilweise schweren Arbeitszyklen, denen solche Anschläge ausgesetzt sind, entstehen in der Produktion häufig Schwingungen. Sie müssen durch zusätzliche Schwingungsdämpfer wieder abgebaut werden, um die Produktionsqualität zu gewährleisten. Das heißt konkret: Gegen die Pneumatik sprechen die geringe Genauigkeit, eine hohe Lärmbelastung und vor allem starke Erschütterungen zum Beispiel bei Metallkonstruktionen. Daher sind die Systeme z. B. für die Handhabung empfindlicher Güter teilweise nicht geeignet. An genau diesen Punkten setzt jedoch das Fox-System von Innomotix an.

Der Grundgedanke ist wie folgt: der elektropneumatischen Steuerung treu bleiben, jedoch mit einer entscheidenden Veränderung. Der Zylinderkolben wird mittels Gegenluft weich abgebremst und damit ermöglicht das Steuerungssystem einen stoßfreien und hochdynamischen Bewegungsablauf. Bremsvorrichtungen wie Öldruckstoßdämpfer oder im Zylinder integrierte Endlagendämpfungen sind nicht erforderlich. Somit wird der Einsatz im pharmazeutischen Bereich, wo Abriebe durch Dämpfer und Ölverlust den Einsatz beschränken, deutlich attraktiver.

Der Kern des Systems sind zwei 3/4-Wege-Ventile sowie eine elektrische Steuerung. Sie werden mit dem Zylinder verbunden und können alle doppeltwirkenden Pneumatikzylinder steuern – und zwar den kompletten Bewegungsablauf des Kolbens von der einen Endlage bis zur gegenüberliegenden Endlage. Die beiden Ventile schalten während der jeweiligen Bremsvorgänge – ein Bremsvorgang entspricht einem Bewegungsablauf – von Zuluft auf Gegenluft, um den Bremsvorgang rechtzeitig zu starten. Das System dient hierbei also nicht nur der Beschleunigung des Kolbens des angeschlossenen Antriebs, sondern übernimmt auch die Aufgabe des Abbremsens bis zum Stillstand an einem beliebig definierten Hardstop. Bremsvorrichtungen wie Öldruckstoßdämpfer oder im Zylinder integrierte Endlagendämpfungen sind beim Einsatz des Innomotix-Steuerungssystems nicht erforderlich, können jedoch zusätzlich verwendet werden.

Die Definition der jeweiligen Zylinderpositionen und des Hardstops erfolgt über die angeschlossene Steuerung. Sie arbeitet zeitbasiert und erhält die erforderlichen Informationen zu den Hardstop-Positionen über einfache Sensoren, die am Zylinder positioniert werden. Die Steuerung muss vor dem automatischen Betrieb interaktiv auf das zu steuernde System angelernt werden. Dieser Prozess wird hier als Teach-in oder Inbetriebnahme bezeichnet. Er kann direkt über die Tastatur der Steuerung vorgenommen werden. Alternativ ist es möglich, seit der aktuellen Version des Fox-Systems, die softwarebasierte Inbetriebnahme über die Foxware zu nutzen. Dafür muss die Steuerung über ein USB-Kabel mit einem PC verbunden werden und an der Steuerung direkt der Menüpunkt USB ausgewählt werden. Die Foxware beinhaltet die komplette Inbetriebnahme mit einer Schritt-für-Schritt-Anleitung sowie zahlreichen Tipps für den Aufbau etc.

Nach abgeschlossener Inbetriebnahme benötigt das System lediglich ein Freigabesignal von einem übergeordneten Leitsystem, um einen Hub ausführen zu können. Das Leitsystem erteilt dann lediglich Befehle, z. B. Fahrt, Langsamfahrt, gegebenenfalls Fahrtmodussignal, an die Steuerungselektronik. Der Bewegungsablauf selbst wird nur von der Steuerung bestimmt. Dies ist ein entscheidender Unterschied zu traditionellen Systemen: Anstatt die Ventile einzeln anzusteuern und die Sensoren zu überwachen, gibt das Leitsystem an die Steuerung lediglich ein Fahrtsignal. Die Steuerungslogik kommt von der Fox-Steuerung.

Für einen Systemaustausch sprechen also verschiedene Aspekte: wesentlich schnellere und sanftere Hubbewegungen, kürzere Fahrtzeiten mit einer daraus resultierenden deutlich höheren Produktivität, geringerer Materialeinsatz und schnelle Austauschbarkeit von Einzelteilen. Pneumatik ohne Dämpfer ist flüsterleise und superschnell.

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