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Innovatives Motorsystem eröffnet ganz neue Möglichkeiten: Ausgabe 02/2018, 10.10.2018

Weniger Energiebedarf und einfachere Bedienung

Die Hydraulikbranche kommt zunehmend weg von Ventilen und setzt vermehrt auf Steuerungslösungen. Mit dem Einsatz eines neuen Reluktanz-Antriebssystems von Siemens eröffnen sich für die Pressen der Lindenberg Technics neue Möglichkeiten in der Servohydraulik. Gleichzeitig sinkt der Energiebedarf der Anlagen und ihre Bedienung wird einfacher.

Bilder: Siemens

Brandneu glänzt die CP-40, eine C-Ständerpresse, in der Montagehalle der Lindenberg Technics in Altendorf (SZ). Vor allem das grosse 19“-Panel fällt auf, über das die Anlage bedient wird. «Unser Kunde wird mit der CP- 40 Werkstücke pressen oder stanzen. Die Maschine erzeugt eine Presskraft von 40 Tonnen», sagt André Kälin, Mitinhaber der Lindenberg Technics. Er lacht: «Auf den ersten Blick ist die Presse allerdings recht unspektakulär.»

Synchron-Reluktanz-Antriebslösung
Das Besondere der Anlage ist das Synchron- Reluktanz-Antriebssystem. Es besteht aus einem Siemens-Reluktanzmotor und einem Frequenzumrichter Sinamics G120, der optimal auf den Motor abgestimmt ist. Dieses System funktioniert ohne Permanentmagnete und ist dennoch dynamisch und sehr energieeffizient. Gleichzeitig ist es wartungsarm und bringt einen schnellen Return on Investment. «Diese Kombination ist einzigartig», erklärt Emanuel Lang. Er hat als Product Manager für Motoren bei Siemens im Projekt mit Lindenberg Technics und dem Systemintegrator Späni Elektro- Mechanik AG zusammengearbeitet. «Schön ist auch, dass wir ohne Magnete auf den Import seltener Erden verzichten können», ergänzt er.
Der Wirkungsgrad des Antriebssystems liegt deutlich über den Anforderungen der höchsten Systemwirkungsgrad-Klasse IES2. Am stärksten macht sich die Effizienzsteigerung im Vergleich zu einem Asynchronmotor der Effizienzklasse IE4 im Teillastbetrieb bemerkbar. Zudem kann der Antrieb bis zum Stillstand geregelt werden. «Bei einem Asynchronmotor ist das nur bedingt möglich», erklärt Kessler, Mitinhaber der Späni Elektro- Mechanik AG.
Mit all diesen Vorteilen eignet sich der Reluktanzmotor vor allem für Applikationen, für die ein klassischer, hoch performanter Servomotor nicht nötig und aufgrund der hohen Anschaffungskosten nicht wirtschaftlich wäre. Antriebssysteme mit der Technologie der Reluktanzkraft stehen der Industrie noch nicht lange zur Verfügung. Siemens hat die neue Motorenreihe erstmals auf der Hannover Messe 2015 vorgestellt. «Wir befinden uns noch am Anfang einer grossen Veränderung», bestätigt Markus Ingold, Product Manager bei Siemens für Frequenzumrichter.

Innovation dank enger Zusammenarbeit
Bei der CP-40 ist der Reluktanzmotor Teil der Energy Saving Hydraulic (ESH), einer von Lindenberg Technics entwickelten Steuerungslösung für Hydraulikmaschinen. Kessler erklärt: «Der Motor läuft nur, wenn der Zylinder tatsächlich bewegt werden muss. Dadurch sparen wir zusätzlich Energie.» Dank des Reluktanzmotors erreicht die Servohydraulik bessere Regeleigenschaften. «Wir regeln zum Beispiel Geschwindigkeit und Druck über den Motor», so Kessler weiter. Damit haben die Lindenberg Technics und die Späni Elektro- Mechanik eine High-End-Presse entwickelt. Seit bald 20 Jahren arbeiten die beiden Firmen erfolgreich zusammen.
In der CP-40 ist ein Grossteil der Funktionalität in die Simatic S7 1500 mit ET200-SPPeripherieeinheiten integriert. Dies macht die Hydraulik viel einfacher: Ventile regeln nur noch die korrekte Umkehrung des Ölflusses und sorgen bei Überdruck dafür, dass die Sicherheit gewährleistet ist. Dank der Steuerungslösung kann die Lindenberg Technics die neue CP-Presselinie, zu der auch die CP- 40 gehört, relativ einfach mit verschiedenen Varianten von Hydraulik und Steuerung ausführen. «Viele Parameter lassen sich über die Steuerung eingeben. So können Änderungen jederzeit reproduziert werden», erklärt Kessler. Auch für die Lindenberg Technics eine gute Lösung, sagt Kälin: «Das hilft uns sehr, denn so können wir auf individuelle Wünsche einfacher und schneller eingehen.»

Verbesserungen auf der ganzen Linie
Auch eine Fernwartung ist dank der Steuerungslösung möglich. Standardmässig stattet die Lindenberg Technics ihre Pressen mit einem Netzwerkanschluss aus, bei Bedarf kann auch eine SIM-Karte eingesetzt werden. Für Kessler und sein Team wird dadurch die Arbeit viel einfacher. «Wir müssen nicht immer vor Ort sein. Das spart viel Zeit und ist auch bei der Inbetriebnahme praktisch», sagt er. «Ausserdem vereinfacht die komplette Integration im TIA-Portal das Engineering, da vom Panel über die Steuerung bis zum Frequenzumrichter alles durchgängig ist.»
Dass die Presse abgesehen vom Panel wenig spektakulär erscheint, ist für die Lindenberg Technics zwar schade, der bewährte Aufbau bringt allerdings auch Vorteile. Kälin erklärt: «Der Reluktanzmotor bringt viele Verbesserungen, wir erreichen eine höhere Genauigkeit, mehr Dynamik und sparen Energie. Der Zeitaufwand für die Entwicklung ist ähnlich wie bei der herkömmlichen Technik, da wir auf einem bewährten Grundsystem aufbauen können.» Auch Kessler erkannte keine grossen Hindernisse bei der Entwicklung. Lindenberg Technics setzt den Reluktanzmotor nun standardmässig bei Anlagen mit einer Leistung ab 5,5 kW – das entspricht der CP-40.

Infoservice
Siemens Schweiz AG
Freilagerstrasse 40, 8047 Zürich
Tel. 0848 822 844,
industry.ch@siemens.com, www.siemens.ch/industry



Die CP-40 Presse kann mit einer Presskraft von 40 Tonnen Werkstücke im Montagebereich pressen und stanzen


Ein Blick in den Schaltschrank: Gesteuert wird die Anlage über Simatic ET 200SP-Module und eine Simatic S7-1500, ergänzt von einem Frequenzumrichter Synamics G120