SERVO POGONI,  LINEARNA TEHNIKA I PNEUMATIKA sve iz jedne izvora-Bosch Rexroth AG

Već nekoliko godina u Gornjem Milanovcu u fabrici fleksibilnog  ambalažnog materijala, TIPOPLASTIKA odvija se jedna lepa, interesantna i uspešna priča o kojoj naša javnost veoma malo zna. U  borbi za tržište, a to znači za nove proizvode, nove tehnolgije I veću produktivnost TIPOPLASTIKA je krenula  za naše prilike dosta neobičnim putem. Umesto da kupuje skupe  i konfekcionarane linije od poznatih svetskih proizvodjača ova firma je krenula mnogo težim I neizvesnijim putem, a to je sopstveni razvoj.Time su se dobile najmanje dve stvari:

  • Oprema 100 % prilagodjena aktuelnim tehnološkim zahtevima,
  • Nova linija sa prvoklasnim komponentama i performansama po ceni daleko manjoj od uvozne.

Da bi se krenulo ovim putem treba da se  slože nekoliko stvari:

  • Menadžment koji je spreman da se u ovakav poduhvat upusti I da ubedi vlasnika firme  u ispravnost takvog puta,
  • Kreativni I sposobni ljudi da jednu ovakvu liniju isprojektuju,
  • Interna infrastruktura za nabavku, izradu delova u kooperaciji , montažu itd.

Zahvaljujući Generalnom direktoru, Nenadu Dmitroviću , koji je po struci automatičar, Tehničkom direktoru Aleksandru Lučiću koji je u stvari glavni projektant ove linije kao I nepomenutim ali vrlo bitnim pojedincima ceo pduhvat je uspeo I rezultat toga se može videti na sl.1.

Tehnički opis linije
Linija se sastoji od  duplex automatskog odmotača, ulaznog vučnog cilindra za zatezanje trake,10 štamparskih jednica, izlaznog vučnog cilindra za zatezanje trake kao i  duplex automatskog namotača . Pored toga tu su i uredjaji za dužinsku kontrolu registar markera  i bočnu kontrolu pravca trake .Za normalan rad linije neohodno je niz sekundarnih sistema: Sistem za zagrevanje vazduha za sušenje, Instalacija za prirodni gas, Instalacija za CO2 protivpožarni sistem, Elektrostatičke jedinice, Kontroleri viskoznosti itd.

U ovim članku ćemo se zadržati samo na nekoliko bazičnih principa i sistema na osnovu kojih je linija realizovana.Na svakoj jedinici za štampanje nalazi se tzv. štamparski valjak na kome je izgraviran otisak za jednu boju. Da bi se otisak za 10 boja na kraju složio mora da postoji stroga sinhronizacija tzv.štamparskih osa. Nekada je to radjeno sa jednim glavnim motorom , kardanskom osovinom i grupama skupih zupčanika.Još 1994 tadašnji  REXROTH INDRAMAT je razvio i patentirao proizvod pod imenom SYNAX 200.Ovaj sistem podrazumeva  poseban servo motor  za svaku štamaparsku jedinicu ( 10)  kao i nezavisne motore za vučne cilindre ( 2 ) .Pored toga na odomtaču i namotaču se nalaze po dva AC servo motora koji mogu da rade npr. prilkom odmotavanja u režimu rekuprecije energije u mrežu.Pošto je u pitanju duplex sistem sa po dve rolne u jednom momentu su u funkciji po jedan motor na svakoj strani. Pri maksimalnoj  brzini trake od 300 m/min svih 14motora mora da radi sinhronizovano i da bude u medjusobnoj komunikaciji. Svaki , pa i najmanji poremacaj u brzini , momentu opterćenja pojednih motora , zatezanju  trake ili nekom drugom procesnom parametru mora  trenutno da se prenese na ostale pogone. To podrazumeva  pre svega digitalne servo pogone sa brzom komunikacijom SERCOS ( IEC 61491/ EN 61491)  za intelegentnu  i visoko dinamičku obradu   tzv. „Motion Control „ funkcija kao i procesnih signala. Sl.2 prikazuje koje sve procesne  funkcije  mora da da zadovolji ovaklav sistem .U ovom članku zadržaćemo se samo na nekoliko procesnih funkcija , koje su primenjen na ovoj liniji.

Regulacija zatezanja
Zatezanje trake se zadaje na komandnom pultu u opsegu od 2,5 do 40 kg i mora se ostvariti sinhronzovano na celoj liniji počev od odmotača i ulazne vuče pa do namotača i izlazne vuče uzimajući u obzir promenu prečnika na ulaznom/izlaznom kalemu/rolni. Kao povratna sprega se koristi tzv. merna ćelija sa mernim otpornim trakama , čiji se signal kao realno ostvarena vrednost prikazuje na displeju. Kao izvrsni organ  služi tzv. Tancer valjak  ( Dancer roller ) gde se putem proporcionalnog pneumatskig regulatora pritiska ( opet REXROTH ) deluje na pneumatski membranski cilindar sa malim internim trenjem . Ovaj pneumatski cilindar pomera tancer valjak  gore/dole što izaziva promenu sile zatezanja ( videti na sl. 2. detalje Tension control i Winder and dancer control) . Položaj tancera se meri preko linearnog potenciomtera  i uvodi kao korektivni analogni signal u servo pogon vučnih cilindara , čime se obezbeđuje brza i precizna reakcija pogona na promene u zatezanju.

Poseban krug regulacije se vrši pomoću ultrazvučnih senzora , koji mere prečnik  rolne na kalemu odmotača/namotača . Ova regulacija menja zatezanje kako  prečnik rolne raste odnosno opada. U slučaju kada nisu ugrađeni ovi senzori sistem SYNAX 200  ima tzv. „sensorless“ funkciju račun
aja prečnika rolne.

Dužinska registar  kontrolaOvde je u pitanju  detekcija markera na traci da bi se u odnosu na njega vršilo štampanje, teksta , slike itsl. S jedne strane se pozicija štamparskog  cilindra prati preko 32-bitne vrednosti sa kojom se deli krug a sa druge strane se detektuje signal markera , koji se preko tzv. brzih ulaza uvodi u regulator pogona.Ovaj podsistem mora da izvrši ugaonu korekciju pogona štamparskog valjka kako bi se štamanje vršilo uvek na istom rastojanju od markera.

 Poprečna registar kontrola
Da bi se štampanje obavilo kako treba po širini trake predviđena je bočna kontrola pravca trake., čiji se signal uvodi u sistem servo motor-reduktor-zavojno vreteno (REXROTH) preko koga se vrši korekcija pravca trake +/- 10 mm.Svaka štamparsaka jedinica ima mogućnost ove korekcije.

 Upravljački sistem linije
Pored servo pogona, digitalnih servo regulatora i centalnog uredjaja za „ Motion Control „ funkcije na liniji  naravno postoje i „ Logic Control „ funkcije koje se realizuju u PLC-u kao i ogovarajući HMI sistem za komandovanje i vizuelizaciju.

Prednosti primene SYNAX sistema u štamparskoj industriji

Koristeći sistem SYNAX 200 ( Sl.3 )  dobija se nekoliko odlučujućih prednosti :

  • Eliminisanje iz upotrebe mnogo skupih mehaničkih delova,
  • Veće preciznosti i brzine,
  • Fleksibilnost u proizvodnji i laki prelazak na nove proizvode,
  • Pojedine štamparske jedinice  se mogu isključiti iz rada ili ponovo uključiti po potrebi ,
  • Visoka tačnost u sinhonizaciji ispod 0,005 ugaonih stepeni, praktično bez pozicione greške,sa internim ciklusnim vremenom za obradu signala pozicije od svega 0,25 ms
  • Kratko vreme za preprogramiranje procesnih parametara : odnosi brzina, prenosni odnosi elektronskih zupčanika ,  rastojanja dužinskih markera itd.
  • Mogućnost povezivanja do 40 servo pogona unutar jedne centralne „ Motion Control“ jedinice i mogućnost umrežavanja 32 „ Motion Control“ jedinice,
  • Apsolutni merni sistemi sa rezolucijom  do 1/  2 000 000 za vodeće ( Master ) ose,
  • Robustno izvodjenje motora sa vekom trajanja osovinskih ležajeva oko 30 000 h, IP 65 zaštita, Ex zašita itd.

Sistem za pozicioniranje pritisnih valjaka
U ovom delu ćemo prikazati samo deo aplikacija  REXROTH Pneumatike i Linearne tehnike  na ovoj liniji. Svaka štamparska jedinica ima pritisni gumeni valjak , koji traku /foliju dovodi u kontakt sa čeličnim štamparskim valjkom na kome je izgraviran otisak za štampu. Pozicioniranje pritisnih  valjaka se vrši sa dva pneumatsaka cilindra. Zahtevane su tri pozicije : Servisna ( gornji položaj ) , „ print of“ pozicija ( medju položaj ) i „print on“ kada su valjci u kontaktu.U ovoj poslednjoj poziciji traži se  mogućnost nezavisne regulacije pritiska od 0,5-3 b na levoj i desnoj strani valjaka , a sve u cilju postizanja zahtevanog kvaliteta štampe. Pri tome postoji 10 različitih prečnika štamparskih valjaka , što znači da je „print on“ pozicija takođe međupozicija za cilindre.Ovo su sve jako složeni zahtevi za pneumatiku , pa je bio potreban pažljiv izbor kako cilndara tako i uravljačkih i regulacionih komponenti.

Da bi se ostvarilo paralelno vodjenje cilindara bez zakošenja čak i na tako malim pritiscima od 0,5 b , primenjene su svake strane REXROTH linearne profilne vođice sa kuglicama (Sl.4 )

 

Sinergija primene komponenti iz više Bosch Rexroth poslovnih oblasti na jednoj liniji

Na ovoj linij primenjene su komponente i sistemi iz tri Bosch Rexroth poslovne oblasti:

  • BRC-Electric Drives and Controls,
  • BRL-Linear Motion and Assembly Tehnologies,
  • BRP-Pneumatics

Jedinstven je slučaj da korisnici dobijaju više različitih tehnologija iz jednog izvora , čije je međusobno povezivanje lako. Time se postiže pozitivan ekonomski i tehnološki efekat kod naših  kupaca kako u fazi izrade ovako složenih linija tako i u fazi eksploatacije. Na ovaj način korisnik REXROTH komponenti ima samo jednog partnera i izbegava probleme sa  definisanjem  presečnih tačaka odgovornosti posebnih isporučilaca.

S druge strane u pitanju su inovativna rešenja iz oblasti pogona i upravlanja iz različtih tehnologija i pogonskih energija koja se međusobno dopunjavaju, jer pojedinačno ne bi mogla daju zahtevane perfomanse.Naročito veliki  napredak napravljen je u oblasti elektro pogona. Bosch Rexroth ( u to vreme  -1994 INDRAMAT) pojavio se kao pionir elektičnih osovina u štamparskoj i papirnoj industriji.

Veliki broj  uspešno izvedenih   instalacija oslobodio je ove mašine njihovih rigidnih mehaničkih ograničenja. Uvodjenjem elektronske fleksibilnosti u ove industirje došlo je do genarcijske promene mašina  u ovoj industriji u celom svetu.

Više informacija: Bosch Rexroth, Ул. Бул. Михајла Пупина 10з/I, ПП8, SRB – 11070 Нови Београд, Тел: +381 11 2140-400, http://www.boschrexroth.rs

Aleksandar Dakić
Follow me
Latest posts by Aleksandar Dakić (see all)