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Auf der diesjährigen SPS IPC Drives stellt Danfoss das Flex-Motion-Antriebskonzept vor. Es handelt sich dabei um die umfassende Erweiterung seiner Servoantriebsplattform und besteht aus mehreren Grundpfeilern: dem bewährten VLT Integrated Servo Drive ISD 510 und den neuen VLT Multiaxis Servo Drive MSD 510, VLT Decentral Servo Drive DSD 510 sowie dem VLT Integrated Gear Drive IGD 510. Da alle Geräte auf einer einheitlichen Plattform – der Steuerelektronik des ISD 500 – basieren, lassen sie sich beliebig kombinieren und skalieren. Das User Interface ist identisch, die Handhabung und Programmierung wird dadurch erheblich vereinfacht.
Darauf wird aufgebaut
Das bereits bewährte VLT Integrated Servo Drive ISD 510 System ist ein wesentlicher Bestandteil für flexible, leistungsstarke und dezentrale Servo-Bewegungslösungen. Es besteht aus der zentralen Spannungsversorgung VLT Servo Access Box SAB, dezentralen Antriebsmodulen und einem Hybrid-Daisy-Chain-Verkabelungskonzept, das die Anzahl der benötigten Kabel deutlich reduziert.
Was kommt neu hinzu: Insbesondere der VLT Multiaxis Servo Drive MSD 510. Es handelt sich hierbei um ein generisches, modulares Mehrachssystem, das eine perfekte Integration von dezentralen Antrieben ermöglicht. Es besteht aus einem Spannungsversorgungsmodul (PSM 510), Antriebsmodulen (SDM 511, SDM 512), Decentral Access Modulen (DAM 510) und einem Hilfskondensatormodul (ACM 510). Die verschiedenen Varianten sind in zwei Baugrößen mit einer Breite von 50 und 100 mm erhältlich. Die gesamte Plattform unterstützt mit Ethercat, Ethernet Powerlink und Profinet IRT Ethernet-basierte Protokolle. MSD 510 verfügt über einen internen Bremswiderstand und eine Montageplatte mit integriertem Zwischenkreis und Steuerspannung. Die Click-and-lock-Lösung für die Montageplatte macht die Installation einfach und sicher.
Einfache Installation sichergestellt
Wichtige Bestandteile des Konzeptes sind die Stromführung und Kontaktierung der Module über die Montageplatte mit Click-and-lock-Funktion. Diese Funktionalität beinhaltet die jeweiligen Montageplatten, die zunächst ineinandergesteckt und sicher verriegelt werden. Nach der Befestigung im Schaltschrank werden die einzelnen Module eingesteckt und ebenfalls sicher verriegelt. Damit ist das System sehr einfach zu installieren.
Die 600-V-DC-Spannungsversorgungsmodule gibt es für unterschiedliche Anforderungen mit 10, 20 oder 30 kW mit 200 % Überlastfähigkeit. Da zwei PSM parallel geschaltet werden können, stehen bis zu 60 kW Leistung zur Speisung von Motoren und für einen effizienten Zwischenkreis zur Verfügung. Durch die MSD können sowohl rein zentrale Systeme, dezentrale Systeme mit ISD 510 und DSD 510 oder Mischsysteme in Kombination aufgebaut werden. Auch die bereits neu vorgestellten IGD 510, also die One Gear Drives mit integriertem Steuerungsteil des ISD 510, sind Teil von Flex Motion und können hier problemlos integriert werden, da die Steuerelektronik dieselbe ist wie beim ISD 510. Das Antriebskonzept ermöglicht so das Einbinden von Maschinen und Anwendungen innerhalb einer Anlage. Auf diese Weise können in einer Fertigung beispielsweise Maschinenelemente wie Förderbänder, Zuführ- und Auslaufsysteme, Rundtischanwendungen und Verpackungsmaschinen, Transporteure und vieles mehr realisiert werden.
Elektronik abgekoppelt vom Motor
Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Plattform ist der VLT Decentral Servo Drive DSD 510. Dieser – eigentlich die reine Steuerelektronik der Familie – lässt sich motornah abgekoppelt vom Motor einsetzen. Beim DSD 510 kann die Elektronik bis zu 5 m entfernt vom eingesetzten PM-Motor montiert werden. Die Antriebe werden durch die PSM 510 versorgt und lassen sich auch gemischt zusammen mit dem MSD 510 einsetzen. Die Geräte liefern eine Nennleistung von bis zu 4,5 kW und können mit einer Vielzahl von PM-Servomotoren eingesetzt werden. Hierzu unterstützt der DSD eine Vielzahl von Feedbacksystemen:
- Resolver
- Biss Single- und Multi-Turn
- Endat 2.1 und 2.2
- Sincos
- Hiperface und Hiperface DSL.
Durch seine hervorragende Vibrationsfestigkeit eignet sich der DSD 510 sehr gut für den Einsatz in bewegten Maschinenteilen. Weiterhin bietet das IP-67-Gehäusedesign ein hohes Maß an Schutz unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen.
Mit integrierter Elektronik
Die VLT Integrated Servo Drives ISD 510 basieren auf Permanentmagnet-erregten Synchronmotoren, wobei Motor und Elektronik in einem Gehäuse ausgeführt sind. Die nach Klasse 3M7 vibrationsgeschützten Antriebe erfüllen die Schutzklasse IP 67, wobei die Wellendichtung selbst IP 65 je nach Einbaulage entspricht.
Erhältlich ist der Antrieb in vier verschiedenen Flanschgrößen. Je nach Applikation ist alternativ auch ein kundenspezifischer Flansch möglich. Die Geräte können kurzzeitig mit bis zu dreifacher Überlast betrieben werden und sind um die neuen Baugrößen 3 und 4 erweitert: Das Nenndrehmoment der Antriebe erweitert sich deshalb auf den Bereich von 1,5 bis nun 13 Nm.
Die neuen Baugrößen 3 und 4 eignen sich insbesondere für den Einsatz in Verpackungsmaschinen. Optional sind die Motoren mit einer mechanischen Haltebremse lieferbar, um im Falle einer Unterbrechung der Spannungsversorgung die Position, beispielsweise in Blow-Molding-Applikationen, halten zu können und Schäden an der Mechanik durch Herabfallen der Reckstange zu verhindern. Weiterhin gibt es die beiden Antriebsvarianten Standard und Advanced. Am Advanced-Antrieb stehen zusätzlich drei Anschlussstecker zur Verfügung. Wahlweise kann der Anwender dort einen externen Encoder zur Ausführung hochgenauer Positionieranwendungen, analoge oder digitale Ein- und Ausgänge, Ethernet-Feldbuskomponenten oder das bewährte LCP für Servicezwecke direkt am Antrieb anschließen. Das erleichtert die Verdrahtung innerhalb der Maschine erheblich.
Ein PC-Tool für alles
Mit der VLT Servo Toolbox stellt Danfoss dem Anwender ein PC-Tool für alle Antriebe der Servoantriebsplattform zur Verfügung. Diagnose-, Konfigurations- und Testtools für einfache Fahrbewegungen sind in der Servo Toolbox integriert und ermöglichen dem Nutzer einen schnellen und einfachen Zugriff auf die Antriebe. Der implementierte CAM-Editor zur Erstellung von Kurvenscheiben vervollständigt den Leistungsumfang der Servo Toolbox.
Die zentrale und dezentrale Servolösung eignet sich für anspruchsvolle Motion-Control-Anwendungen in den Bereichen F&B, Pharmazie und Material Handling.
Für den Anwender liegt der Nutzen in der Kostenersparnis bei Installation, Inbetriebnahme und insbesondere durch den optimalen Energieausgleich über den gemeinsamen Zwischenkreis innerhalb des Flex-Motion-Systems. Zudem ermöglicht die hohe Schutzart IP 67 in Verbindung mit dem Vibrationsschutz gemäß 3M7 für die dezentralen Antriebe eine große Bandbreite an Anwendungen. Die Hybridverkabelung erfolgt nach dem Prinzip der Daisy-Chain und vereinfacht so ebenfalls die Installation. Flex Motion mit MSD 510, ISD 510 und DSD 510 bietet dem Anwender eine einheitliche Benutzerschnittstelle mit offener Steuerungsarchitektur. Danfoss stellt dem Anwender umfangreiche PLCopen-Motion-Bibliotheken für die entsprechenden Entwicklungsumgebungen der unterstützten Ethernet-Protokolle zur Verfügung. Mit dem bewährten IEC-61131-3-Standard fällt es Anwendern besonders leicht, die gewünschte Applikation zu realisieren.
Einsatz in Streckblasmaschinen
Ein Anwendungsbeispiel für Servoantriebstechnik: PET-Flaschen werden aus Rohlingen, sogenannten Preforms, auf Streckblasmaschinen hergestellt. In der Anlage sind sie meist direkt vor den Abfüllstationen installiert. Sie heizen den Preform in einem Ofen auf die spezifizierte Verarbeitungstemperatur von ca. 100 °C auf. Dabei verändert sich die Molekülstruktur des Materials und der Preform lässt sich formen. Vom Ofen aus gelangen die warmen Rohlinge an das Blasrad der Streckblasmaschine, das die eigentliche Formung übernimmt. Dazu fixiert die Anlage die Rohlinge in Blaswerkzeugen, formt sie aus und kühlt sie anschließend ab. Die Blasstation öffnet sich und eine fertige Flasche verlässt die Maschine.
Während des Streckblasvorganges hält die Maschine den temperierten Preform am oberen, als Gewinde ausgeformten Ende und bläst ihn mit Druckluft gegen die Innenwand des Blaswerkzeugs (Mold) auf. Sie führt dabei eine Druckluftlanze, die sogenannte Reckstange, von oben in den Preform ein und streckt diesen in der Länge. Gleichzeitig erfolgt das Aufblasen in mehreren Stufen. Die erste, der Reckvorgang, benötigt Drücke von 5 bis 10 bar, die zweite Stufe für die endgültige Form erhöht dann den Druck auf bis zu 35 bar. Eine exakte Abstimmung und Reproduzierbarkeit des Druckprofils und der vertikalen Bewegung sind – vor allem bei dünnwandigen Behältern – Voraussetzung für die Qualität des Blasprozesses und somit für die Qualität der fertigen Flasche.
Maschinen deren Vertikalbewegung überwiegend pneumatisch oder mit mechanischen Kurven realisiert ist, werden immer mehr durch Servo Antriebslösungen ersetzt. Daraus resultieren folgende Vorteile:
- durchgehende Kontrolle von Position und Geschwindigkeit der Reckstange und damit Sicherstellung eines optimalen und reproduzierbaren Reckvorganges
- mehr Flexibilität in Bezug auf die Fertigung von Behältern verschiedener Größen auf einer Maschine, da Reckhub und Reckgeschwindigkeit unabhängig von der Maschinendrehzahl sind
- kein mechanisches Justieren mehr
- signifikante Reduzierung des Druckluftverbrauchs durch Wegfall der pneumatischen Vertikalbewegung
Nutzt man die erweiterten Möglichkeiten von Flex Motion für eine solche Anlage, kommen Vorteile wie noch einfachere Verkabeldung und vor allem die Energieeinsparung durch das Load Balancing zwischen den Motoren zum Tragen. Damit lässt sich die Leistungsfähigkeit einer derartigen Anwendung nochmals signifikant verbessern.
Halle 3, Stand 318
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Suchwort: dei1117danfoss
Motion-Konzept
Offenes System
Danfoss verfolgt konsequent den Weg offener Steuerungsarchitekturen und stattet seine Servoplattform mit den Ethernet-Realtime-Systemen Ethercat, Ethernet Powerlink und Profinet IRT aus. Für das Engineering setzt das Unternehmen auf den Programmierstandard nach IEC 61131-3 und bietet so ein offenes System mit umfangreichen PLCopen-Bibliotheken mit Funktionen für Kurvenscheiben, Synchronisationen und Motion-Funktionalitäten. Die leistungsstarken, hoch genauen, dynamischen und langlebigen Servoantriebe sind die optimale Antriebsplattform zur Realisierung von Applikationen in der Nahrungsmittel-, Getränke- und Verpackungsindustrie. Bei der integrierten Servoantriebsreihe VLT Integrated Servo Drive ISD 510 kommen neu hinzu die Baugrößen 3 und 4 mit 4,1 bis 13 Nm Nennmoment.
Christian Schröder
Head of Product Management Motion Drives,
Danfoss Drives
