Príchytky sa v rámci simultánneho naťahovacieho systému poháňaného lineárnymi motormi ženú rýchlosťou cca 6,6 m/s, a to na dvoch proti sebe umiestnených vodiacich koľajach s uzavretým kolobehom. Zachytávajú fóliu vyrobenú pomocou extrudéra a valcovacieho tandemu pozdĺž jej ľavého a pravého kraja a ťahajú ju cez systém rastúcou rýchlosťou, pričom fólia sa naťahuje v smere chodu systému. Vodiace koľaje nie sú umiestnené rovnobežne, ale vzdialenosť medzi nimi sa so vzrastajúcou dĺžkou výrobnej linky zväčšuje. Tým sa fólia simultánne naťahuje v kolmom smere na os svojho pohybu bez toho, aby vznikali akékoľvek praskliny alebo trhliny.

Počas procesu naťahovania prechádza fólia aj ohrievacou pecou. Vysoká teplota spája molekuly do určitej štruktúry, čím sa navždy definujú fyzikálne vlastnosti fólie, ako napr. zmrštiteľnosť, na ktorú mal vplyv aj proces naťahovania. Po dokončení procesu naťahovania príchytky pustia fóliu a prázdne putujú opäť na začiatok procesu. Držiak potom dopraví fóliu zo systému na navíjací bubon, pričom ešte predtým sa odsekávajú nepotrebné okraje. V rámci procesu naťahovania je v jednom momente poháňaných len niekoľko príchytiek; stovky nepoháňaných príchytiek zabezpečujú lepšie rozloženie sily a ochranu fólie pred prevísaním pri jej naťahovaní.

Poháňané príchytky sú z konštrukčného hľadiska vyhotovené ako sekundárna strana (rotor) lineárneho motora, a teda sú vybavené permanentnými magnetmi. Lineárny motor je rozdelený tak, aby zlepšoval rozloženie sily. To umožňujú primárne prvky (statory s vinutiami) umiestnené symetricky nad permanentnými magnetmi a pod nimi na prepravnej trase. Vinutia sú rozmiestnené v rôzne ďaleko od seba vzdialených zónach pozdĺž vodiacich koľajníc tak, aby sa v každej zóne nachádzala len jedna poháňaná príchytka.

Samostatné riadenie 728 vinutí

Každá zóna je riadená oddelene pomocou meniča. Tento nový systém s označením LISIM® od spoločnosti Brückner sa spolieha na technológiu pohonov od B&R. Napájanie 728 zón pozdĺž stroja s približnou dĺžkou 65 metrov zabezpečuje 384 jedno- alebo dvojosových meničových modulov spolu s 14 napájacími zdrojmi ACOPOS, synchronizovaných pomocou zbernice Ethernet POWERLINK. Elektrický výkon musí byť v dlhších zónach vyšší, takže treba použiť pohony od 2,6 do 22 A s výkonom 5 kW. „Koncepciu linky postavenú na lineárnych motoroch sme u nás ­vyvinuli asi pred 15 rokmi, ale stále je moderná a zažíva renesanciu.

Je to spôsobené rýchlym rastom dopytu zo strany baliaceho priemyslu a výrobcov panelových displejov po špeciálnych fóliách. No technológie pohonov, ktoré sme doteraz zvykli používať, sa ­zásadne zmenili,“ uviedol dipl. Ing. Günter Oedl, manažér pre automatizáciu a vývoj v spoločnosti Brückner Maschinenbau GmbH & Co. KG, zodpovedný za prechod na systém B&R. „Pôvodné riešenie bolo vyvinuté špeciálne pre nás a aj špecifická zbernica mala v tomto kontexte svoje výhody. No vývoj nového riešenia by bol už týmto spôsobom náročný a nákladný.“ Vďaka nasadeniu modulov ACOPOS v kombinácii so zbernicou POWERLINK bol výrobca strojných zariadení schopný nahradiť špecifické produkty s cenovo dostupným štandardným riešením.

Presná synchronizácia s POWERLINK

„Nové riešenie bolo možné zrealizovať aj preto, lebo zbernica POWERLINK umožňuje presnú synchronizáciu stoviek sieťových uzlov, pričom súčasne dokáže pracovať s veľkým objemom údajov. Na jednej strane sme dokázali výrazne skrátiť čas jedného cyklu – teraz je to len 400 μs, na druhej strane sme dokázali presunúť veľkú časť softvéru z pohonov na hlavný regulátor riadenia pohybu,“ vysvetľuje Günter Oedl. „Tým sa výrazne zjednodušila správa a údržba softvéru.“

Všetkých 398 modulov ACOPOS (moduly napájacích zdrojov a ­meniče) sú v rámci systému synchronizované prostredníctvom dvanástich priemyselných počítačov radu APC810. Každý z nich je vybavený trojicou kariet pre zbernicu POWERLINK, ktoré riadia 13 modulov. Vďaka ďalšej karte pre POWERLINK môžu priemyselné počítače komunikovať medzi sebou alebo s nadradeným priemyselným počítačom, tiež typu APC810, na ktorom beží softvérová aplikácia na riadenie pohybu, vytvorená spoločnosťou Brückner. Riadiaci systém celej prevádzky, ktorý riadi napr. ohrievaciu pec, je pripojený práve na tento priemyselný počítač cez rozhranie Profibus.

Krátke časy cyklov zbernice POWERLINK a minimálna časová nestabilita umožnili spoločnosti Brückner umiestniť jednotlivé zóny veľmi blízko, čo potvrdil aj vedúci oddelenia elektro vývoja: „Jednotlivé zóny sú zoskupené veľmi homogénnym spôsobom. Tolerancia chyby je výrazne nižšia ako milisekunda, čo stačí pre potreby tejto aplikácie.“ Ďalšou výhodou pre výrobcu je to, že POWERLINK nie je zbernica závislá od výrobcu. Naopak ide o otvorené riešenie, a preto je podporované mnohými výrobcami. Aj preto je k dispozícii veľké množstvo riešení, medzi nimi aj profesionálne nástroje na diagnostiku siete a komunikácie na nej.

Úspora energie a priestoru

Vedúci pracovníci spoločnosti Brückner boli milo prekvapení širokým rozsahom produktov, ktorý prináša rad ACOPOS. Ako uviedol Günter Oedl, pozitívny ohlas bol aj na schopnosť riadiť dve osi alebo vinutia jedným meničom. „Namiesto toho, aby sme potrebovali ­nakúpiť 728 meničových modulov, stačilo nám ich 398, aby zvládli tú istú prácu. Tým sa nám podarilo výrazne ušetriť náklady aj priestor.“ Vedúci pracovníci spoločnosti Brückner sa veľmi intenzívne zaujímali aj o technológiu chladenia. „Pri použití chladenia vzduchom vzniká riziko, že zanesený filter nebude včas vymenený,“ vysvetľuje vedúci oddelenia inžinieringu spoločnosti Brückner.

„Preto sme sa rozhodli pre riešenie spoločnosti B&R postavené na chladení pomocou chladiacej dosky. B&R potvrdilo povesť veľmi kompetentného partnera v prvotných diskusiách a pri hľadaní ideálneho riešenia.“ Aj neskôr počas riešenia projektu sa B&R zhostila svojej úlohy aj v oblasti servisu na výbornú spoločnosť vyrobila repliku pohonného systému priamo vo svojom vlastnom technologickom centre v Eggelsbergu a sfunkčnila ho pre vývojárske aktivity. Tieto aj ďalšie detaily týkajúce sa meničov ACOPOS podporili ­rozhodnutie zamerať sa na technológie pohonov od B&R.

Zariadenia nevyžadujú tepelnovodivé pasty. „Výmena meniča trvá len pol ­hodinu a nie hodinu, ako to bolo pôvodne,“ uviedol Günter Oedl. A to nie je všetko. Pri pohonoch využívajúcich chladiacu platňu je teplo odvádzané z rozvádzača pomocou vody alebo oleja podstatne efektívnejšie. Takto sa dá zabrániť teplotným špičkám a veľkým zmenám teplôt, čo predlžuje životnosť elektroniky. Ak sa chladivo privádza do existujúceho systému chladenia, dosahuje sa vyššia celková účinnosť v porovnaní s konvenčnými metódami chladenia.

Riadenie v uzavretej slučke bez snímača, aby sa dosiahla vyššia účinnosť a odolnosť

Plánovaná zmena z riadenia v otvorenej slučky na riadenie vinutí v uzavretej slučke znamenala výrazný pokrok z hľadiska úspor energií. Z tohto dôvodu sa spoločnosť Brückner musí spoľahnúť na bezsnímačovú metódu, pretože snímač nemožno umiestniť do blízkosti vyhrievacej pece. „Vďaka metóde bezsnímačového riadenia dokážeme znížiť spotrebu výkonu každého systému od 100 do 150 kW,“ uviedol Günter Oedl. Ďalšou výhodou tejto metódy riadenia je podstatne väčšia stabilizácia procesu.

Strojné zariadenia sú vďaka bezsnímačovému riadeniu odolnejšie proti nerovnomernostiam, ako je zmena procesu alebo roztrhnutie fólie. „Prínosy bezsnímačového riadenia sú jasné. Preto sme sa potešili faktu, že takéto riešenie by sme mohli v budúcnosti od B&R získať,“ uvádza Günter Oedl. Spoločnosť Brückner Maschinenbau GmbH & Co. KG má sídlo v nemeckom Siegsdorfe. Vyrába strojné zariadenia pre plastikársky priemysel a zamestnáva približne 400 pracovníkov.

Článok bol prvýkrát uverejnený v časopise Automotion, č. 112011, s. 16 – 19.