• Bestand tegen spanningsschommelingen
• Voorkomen van schade aan kostbare spuitgietmatrijzen voor de productie van kunststofonderdelen
• Garantie voor zeer dynamische, snelle en nauwkeurige bewegingen binnen een kort tijdsbestek
• Efficiënt energiegebruik

• Power and Energy Solution-systeem (PES)
  • Centrale voeding van de MDP92A-serie
  • Opslageenheid uit de MOVI-DPS^®-serie
  • Zeven applicatieregelaars uit de MOVIDRIVE®-serie^®
• Servoaandrijvingen voor portaalaandrijving, draai-, transfer-, kantel- en aflegassen

• Aanzienlijke verhoging van de bedrijfszekerheid
• Hoge energie-efficiëntie – energieverbruik gehalveerd
• Compensatie van piekbelastingen binnen het systeem
• Duurzaam energieconcept
• Lagere kosten voor energie, netgebruik en installatie van de stroomvoorziening
• Toepassing ook in landen met een beperkte netkwaliteit zonder aanvullende beschermingsmaatregelen

We kennen ze als yoghurtbekers aan de ontbijttafel of als rode drinkbekers uit Amerikaanse universiteitsfilms: dunwandige bekers van kunststof. In de voedingsmiddelenindustrie worden ze miljoenen keren gebruikt. De bekers worden vervaardigd via het spuitgietproces. Hier stellen de voor de voedingsmiddelenindustrie typische hoge stukaantallen en productiesnelheden enorme eisen aan productiviteit, efficiëntie en beschikbaarheid. Ook de uitnametechniek, die de afgewerkte kunststof bekers uit de spuitgietinstallatie haalt, moet aan deze criteria voldoen.

Ilsemann Automation, een wereldwijd actieve specialist in robotkinematica uit Bremen, ontwikkelde voor deze taak een nnieuw XYZ-portaal met meerassige servoaandrijvingen. Met behulp van zeer dynamische voorwaartse en achterwaartse bewegingen garandeert het aandrijfsysteem van de uitneemrobot een zeer hoog productietempo.

Het lastmanagement vormde daarbij een bijzondere uitdaging voor de ontwikkelaars. Hun doel was ervoor te zorgen dat de aandrijftechniek de energie-intensieve bewegingen zo efficiënt mogelijk uitvoert. En dat niet alleen onder ideale omstandigheden, maar ook wanneer de energievoorziening niet constant blijft. Bijvoorbeeld bij spanningsschommelingen of zelfs bij een storing in de stroom als gevolg van een volledige netstoring.

Voor deze lastige taak haalde Ilsemann een engineeringpartner aan boord: onze aandrijfsspecialisten van SEW-EURODRIVE en Power and Energy Solutions (PES). Niet in de laatste plaats omdat wij als wereldwijd opererend bedrijf de ondersteuning voor Ilsemann-klanten op alle continenten kunnen garanderen. Ook de milieupremie van de deelstaat Baden-Württemberg voor ons intelligente vermogens- en energiemanagement heeft wellicht een rol gespeeld.

De „spierkracht“ van het portaalsysteem uit Bremen voor de voedingsmiddelenindustrie bestaat uit de servomotoren voor de portaalaandrijvingen en verdere servoaandrijvingen voor draai-, kantel- en aflegassen, die zijn ondergebracht in een DC-tussenkringnetwerk. Een centrale voeding uit de MDP92A-serie zorgt voor de energievoorziening van de servomotoren, terwijl zeven MOVIDRIVE®worden gebruikt^®-applicatieregelaars – als het ware als „zenuwstelsel“ – zorgen voor de regeling.

Om de hoge productiesnelheid in de kunststofverwerking te bereiken, versnellen de servomotoren van het portaal grote massa’s zeer snel – en remmen ze deze vrijwel onmiddellijk weer af. Bij deze hoge dynamiek is het energieverbruik aanzienlijk, maar via het generatorische effect tijdens het remproces wint het aandrijfsysteem een groot deel van de ingezette energie terug. Hier komt onze oplossing voor het lastmanagement om de hoek kijken. In samenwerking met Ilsemann hebben we eenEMK-plaatcondensator uit de MOVI-DPS^®-serie in het DC-netwerk. Door de elektronica bevindt deze zich tussen de voedingsunit en de applicatieregelaars.

In plaats van de vrijkomende remenergie via weerstanden af te voeren, neemt de condensatormodule de energie uit de servoaandrijvingen op om deze tijdens het accelereren weer aan de aandrijvingen terug te voeren. Deze opbouw heeft twee enorme voordelen die Ilsemann een concurrentievoordeel opleveren: hogere bedrijfszekerheid en aanzienlijke kostenbesparing door verhoogde energie-efficiëntie en het begrenzen van piekbelastingen.

Tijdens het uitnameproces grijpt de handlingunit rechtstreeks in de werkruimte van de kunststofspuitgietmachine. Totdat de machine weer sluit, heeft deze slechts een uiterst kort tijdsvenster: In slechts 0,7 seconden haalt het portaal de afgewerkte beker eruit, om deze vervolgens op een afvoerband te stapelen. Als er tijdens het uitnameproces spanningsschommelingen optreden, neemt het risico toe dat de servoaandrijvingen de beweging niet op tijd kunnen beëindigen. Kortom: de handlingunit botst tegen de spuitgietmatrijs. Dit leidt tot uiterst kostbare schade, die met elke minuut toeneemt door de productieverliezen.

Dat is niet het geval met de EMK-plaatcondensator. Vanuit zijn opslagbuffer voedt hij het gelijkstroomnetwerk van de motoren. Zo compenseert hij elke optreedende netspanningsschommeling op betrouwbare wijze – tot en met een volledige uitval van de stroomvoorziening. Dit wordt mogelijk gemaakt door de capaciteit van de opslageenheid. Deze is zo ontworpen dat de handling-eenheid de lopende werkcyclus in elk geval kan afmaken. Een botsing met de dure spuitgietmatrijs is zo uitgesloten. Een duidelijk voordeel voor de voedings- en bedrijfsveiligheid van de klanten van Ilsemann.

Bovendien biedt het belastingsbeheer van SEW-EURODRIVE aanzienlijke voordelen wat betreft het stroomverbruik: metingen tonen aan dat de portaalrobot een halvering van het energieverbruik. De reden hiervoor ligt in de efficiëntie van de opbouw: de condensator werkt als een accu die de motoren tijdens het accelereren een boost geeft. En dat met een zo hoog rendement dat er geen kinetische energie via remweerstanden hoeft te worden afgevoerd.

Een lager energieverbruik en een veilige werking zijn echter niet de enige voordelen voor de klanten van Ilsemann. Er ontstaan bovendien enorme besparingsmogelijkheden door de begrenzing van piekbelastingen, die het portaal compenseert via de tussentijdse opslag binnen het systeem. Een groot voordeel als het gaat om de netgebruiksvergoedingen. Buitengewone piekbelastingen jagen deze vergoedingen namelijk binnen enkele minuten naar duizelingwekkende hoogten.

Hierbij een rekenvoorbeeld voor een bedrijf dat jaarlijks meer dan 2.500 uur afneemt tegen 120 euro per kilowatt: Als het afgenomen vermogen nu binnen 15 minuten met 100 kilowatt toeneemt – bijvoorbeeld door een piekbelasting – ontstaan er kosten van 12.000 euro. Een probleem dat de SEW-EURODRIVE-opstelling in het Ilsemann-portaal effectief oplost.

Een ander positief effect doet zich voor bij de voedingsinstallatie. Aangezien het portaal piekbelastingen via het geheugen opvangt, hoeft de voedingsinfrastructuur alleen nog maar constant bij te leveren. Daardoor kan deze aanzienlijk slanker en eenvoudiger worden uitgevoerd.

Zo gebeurde het in een eerste klantproject: de piekbelasting daalde met het nieuwe Ilsemann-portaal van voorheen 52 kilowatt naar slechts zes kilowatt. Hierdoor konden ook de aansluitdoorsneden van de stroomvoorziening van 16 naar 2,5 vierkante millimeterwordenverkleind. Dit positieve effect wordt nog versterkt door het wegvallen van een ononderbroken stroomvoorziening. Al met al wordt de installatie dus aanzienlijk eenvoudiger, ruimtebesparender en goedkoper.

In combinatie met verhoogde bedrijfszekerheid en energie-efficiëntie verschaft het energieconcept van SEW-EURODRIVE Ilsemann Automation een voorsprong die het bedrijf uit Bremen nu wereldwijd kan benutten in de voedingsmiddelenindustrie.