Drucklager für große Kraft

Direktantriebe - Wer auf dem wachsenden Kunststoffmarkt punkten will, muss vor allem mehr Produktivität und weniger Kosten bieten. Neue Direktantriebe sowie getriebelose Motoren, die speziell für Extrusionsmaschinen mit einem zusätzliche Drucklager ausgestattet werden, liefern gute Argumente auf dem Kunststoffmarkt.

15. November 2005

Die Kunststoffindustrie stellt ständig wachsende Ansprüche an die Innovationskraft der Automatisierungsbranche. Bei der Baumüller Gruppe in Nürnberg sieht man das als Ansporn, bestehende Produktlinien weiter zu entwickeln. Anstöße zur Entwicklung von Innovationen werden von den Ingenieuren ernst genommen. »Durch die zunehmende Elektrifizierung der Spritzgussmaschinen ergibt sich für die elektrische Antriebstechnik ein neues Aufgabenfeld«, so Joachim Weißenberger, Branchenmanager Kunststoff der Baumüller Nürnberg GmbH. Die anspruchsvollen Aufgaben im Bereich der Regeltechnik passen ins Portfolio des Unternehmens - und werden als innovationstreibende Herausforderung angenommen.

Die Baumüller Gruppe sieht sich im Bereich der Direktantriebe als Pionier: Ursprünglich fanden in Spritzgussmaschinen hydraulische Motoren zum Antrieb der Schnecke Anwendung. In einem ersten Schritt ersetzte Baumüller diesen Motor durch einen Elektromotor mit hochdrehendem Getriebe. Die Vorteile: Die Zykluszeiten konnten verkürzt werden, dadurch erhöhte sich die Produktivität. Die neue elektrische Antriebstechnik, als wassergekühlte Synchronmotoren realisiert, arbeitet präziser, geräuschärmer und energiesparender.

Ohne Getriebe direkt zur Schnecke

Neue Anforderungen der Kunststoffindus­trie an die Effizienz zogen anschließend einen zweiten Entwicklungsschritt nach sich: Das Getriebe wurde komplett eliminiert. Der Motor treibt nun direkt auf die Schnecke. Auf Getriebeöl kann durch den Wegfall des Getriebes verzichtet werden. Der Wartungsaufwand verringert sich, da weniger bewegte Teile vorhanden sind. Der Motor arbeitet noch geräuschärmer, durch das geringere Trägheitsmoment jedoch dynamischer. Die ebenfalls nach dem Prinzip eines Synchronmotors aufgebaute Direktantriebstechnik erzielt eine hohe Ener­giedichte und erhöht die Präzision. Denn das Drehmoment der Schnecke lässt sich für verfahrenstechnische Berechnungen der übergeordneten Steuerung nahezu direkt am Umrichter ableiten.

In der Extrusionstechnik führten die Ansprüche der Maschinenanwender bereits den nächsten Innovationsschritt herbei: Die getriebelosen Motoren sollen zukünftig speziell für den Einsatz in Extrusionsmaschinen mit zusätzlichem Drucklager ausgestattet werden. Baumüller liefert heute High Torque-Motoren mit Drucklagern aus, die Druckkraft bis zu 400 kN Stand hält. Dies sind realistische Anforderungen an die Antriebe in einer Extrusionsmaschine, denn während des Plastifizierens wirken solche tonnenschweren Axialkräfte in der Maschine.

Nähe der PLC zu Antriebsparametern

Neben der Regelungstechnik ist auch die übergeordnete Steuerungstechnik ein Aufgabengebiet, das durch die Kunststoffbranche interessante Herausforderungen erfährt. Die im Antrieb integrierte ›drive-basedPLC‹ ist eine kostengünstige Lösung für den Anwender. Extrudersteuerungen mit solcherart integrierter PLC werden derzeit nur in Deutschland hergestellt. Durch die Nähe der integrierten PLC zu den Antriebs­parametern werden Daten zu den einzelnen Teilnehmern schneller kommuniziert: Zykluszeiten bis zu 250 µs sind möglich. Auf das zusätzliche Einbinden eines möglicherweise verlangsamend wirkenden Feldbusses kann verzichtet werden. Die dezentrale Steuerung ›b maXX-drivePLC‹ von Baumüller ermöglicht dem Anwender dabei die einfache Programmierung seiner Anlage durch Funktionsbausteine, die in einer Bibliothek verwaltet werden. Branchenübergreifende Lösungen für Motion Control-Aufgaben wie Kurvenscheiben- oder Wicklerfunktion sind hier als Technologiebausteine nach IEC 61131-3 zusammengefasst. Der Markt im Kunststoffbereich wächst. In der Verpackungsbranche verdeutlicht der Siegeszug der PET-Flasche diesen Trend. Ebenso kommen im Automobilbau immer mehr Ein­zelteile aus Kunststoff zum Einsatz. Die mit dem wachsenden Markt einher­gehenden steigenden Anforderungen versprechen auch Herstellern von elektrischer Antriebstechnik eine dauerhafte Absatzsteigerung. Im internationalen Vergleich kann sich Deutschland als Standort mit jahrzehntelanger Erfahrung im Maschinenbau gegen den Wettbewerb behaupten. Den Herausforderungen an die Antriebstechnik können die deutschen Unternehmen dank ihres umfassenden Know-how gelassen begegnen.

Claudia Dürr, Baumüller

Erschienen in Ausgabe: 08/2005