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Bild: MichaelSvoboda, iStock
Motion Control

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Schwung im Griff

Text: Manfred Popp, Siemens
Für den perfekten Abschlag im Golf ist eine ruhige Hand unabdingbar. Auch beim Aufnehmen, Transportieren und Ablegen von Teilen in der Produktion muss bei höchsten Taktzahlen jede Bewegung sitzen – Schwingungen stören hierbei die Genauigkeit. Ein Automatisierer nutzt Motion Control mit Schwingungstilger für höchste Laufruhe der Maschine.

Mit wachsenden Stückzahlen in der Produktion steigt auch die Taktzahl und somit die Zahl schneller Achsenbewegungen. Wenn hier zu abrupt beschleunigt oder gebremst wird, treten Schwingungen auf. Diese führen dazu, dass Teile unsauber aufgenommen, falsch übergeben oder gar fallen gelassen werden. Solche Störungen unterbrechen nicht nur den Betrieb, sondern beschädigen im schlimmsten Fall sogar Bauteile, Werkzeuge und Maschinen.

Auch in der Automatisierung von Pressentransfersystemen kommen Schwingungen ungelegen. Um diese zu verringern, nutzt Automatic-Systeme Dreher eine durchgängige Automatisierungslösung von Siemens, bestehend aus dem antriebsbasierten Motion Control-System Simotion D, Umrichtern aus der Sinamics-S120-Familie sowie die Servomotoren Simotics S-1FK. SimoTrans, die Standardlösung für Transfersteuerungen mit Simotion, verbessert das Zusammenspiel der Greif-, Hub- und Vorschubbewegungen der Transfersysteme und passt sie an die Hubbewegungen der zu versorgenden Presse an.

Software gegen Schwingung

Bei großen Stützlängen und hohen Verfahrgeschwindigkeiten erreichen die Schwingungen der Mechanik ohne Dämpfung schnell eine kritische Grenze. Für eine der Schwingungsdämpfung kommt das Simotion-basierte OAVIBX (Vibration Extinction) ins Spiel. Herzstück dieses Software-Pakets ist ein Führungsgrößenfilter (Achs-Sollwertfilter), der es ermöglicht, die dominante Eigenschwingung (Frequenz fd) einer bewegten Mechanik mit einfachen Mitteln zu unterdrücken. Bauliche Veränderungen oder zusätzliche Sensorik beziehungsweise Aktorik sind bei dieser Lösung nicht erforderlich. Der Achs-Sollwertfilter passt die Führungsgröße einer Achse so an, dass sie keine dominante Eigenschwingung anregen kann. Parametriert wird der Filter zum einen durch die Frequenz der Eigenschwingung fd, die vermieden werden soll, und zum anderen durch die Dämpfung.

Um eine Schwingung zu tilgen, muss sie lediglich erkannt und vermessen werden, anschließend lässt sich die Funktion aktivieren. Ermittelt wird die dominante Eigenschwingung beispielsweise mit Hilfe der im Engineering-System-Scout integrierten Trace-Funktion und Messfunktionen. Sie zeichnen einen schnellen Positioniervorgang auf und bestimmen fd über die Periodendauer der Schwingung. Alternativ lässt sich fd durch Messung der Drehzahlreglerstrecke im Frequenzbereich an der Kerbe der Übertragungsfunktion ablesen. Aber auch mit externen Mitteln lässt sich fd anhand des Einschwingverhaltens während eines Positioniervorgangs feststellen, beispielsweise mit einem Messtaster oder einem Beschleunigungsaufnehmer.

Keine Schwingung – kein Stress

Mit OAVIBX ist es möglich, an mehreren Achsen einer Steuerung voneinander unabhängige Achs-Sollwertfilter parallel zu verwenden. Somit wird es auch bei der elektronischen Achskopplung durch Getriebe- und Kurvengleichlauf sowie bei interpolatorischen Bewegungen nutzbar. Die Schwingungsdämpfung ermöglicht effektiv kürzere Positionierzeiten und damit höhere Maschinentaktzahlen. Zusätzlich verringert sich auch die mechanische Belastung auf die Maschinen, das Material wird geschont und somit die Lebensdauer verlängert. In der Regel nutzen Maschinenbetreiber die Einstellungen, die bei der Maschineninbetriebnahme hinterlegt worden sind, und müssen sich somit nicht aktiv mit der Schwingungsdämpfung auseinander setzen. Durch das einfache Handling eignet sich OAVIBX auch für Nachrüstungen. Das Softwarepaket kann bei allen Arten der Positionierung an schwingungsfähigen Mechaniken eingesetzt werden, etwa bei Regalbediengeräten oder auch bei Handlingssystemen unterschiedlicher Kinematiken.

Eingefangen: Automatic-Systeme Dreher

Seit mehr als 40 Jahren fertigt Automatic-Systeme Dreher aus Sulz-Renfrizhausen elektronisch gesteuerte Systeme und Anlagen für die Fertigung von Blech- und Schmiedeteilen in großen Stückzahlen. Das Produktportfolio des Schwarzwälder Unternehmens reicht von Bandanlagen, Abwickelhaspeln, Richtmaschinen und Vorschübe über Transferanlagen bis hin zu Platinenschnitt- und Stapelanlagen sowie Platinenlader. Ein weiteres Tätigkeitsfeld sind Retrofits kompletter Pressenlinien.

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