Pecolit snijden met een servo aangedreven slitmachine

Datum: 7 augustus 2020

Het bedrijf Wadcon Automation, gevestigd in Groningen, is gespecialiseerd in de bouw van speciaalmachines voor de automatiseringsindustrie. Van één van haar klanten heeft zij de opdracht ontvangen om een nieuwe machine te realiseren voor het snijden van een met glasvezel versterkte kunststof, genaamd Pecolit. Dit materiaal is per definitie lastig te bewerken, waardoor het proces handmatig met een zaagmachine werd uitgevoerd. Door toenemende productie aantallen werd dit fysiek telkens zwaarder en de stofproductie hoger, waardoor is besloten tot de aanschaf van een machine hiervoor.

Chris van der Velde (projectmanager bij Wadcon) is hiermee met zijn team aan de slag gegaan. Na onderzoek is geconcludeerd het proces in plaats van zagen door middel van snijden uit te voeren, ook wel “slitten” genoemd. Dit is als het ware een schaarbeweging, maar dan met een roterende beweging. Bij de juiste afstelling is daarmee de stofproductie minimaal. Voor de nieuwe machine is Chris op zoek gegaan naar servo-aandrijvingen, welke met elkaar synchroon moeten lopen.

‘De uitvoering van dit project is tot stand gekomen dankzij intensieve en gewaardeerde samenwerking met ATB Automation. De geboden oplossingen brachten aanzienlijke – niet verwachte – voordelen met zich mee!’

De slitmachine

Om het materiaal Pecolit in banen te snijden is een slitmachine ontwikkeld. Voor de bouw van deze machine zijn verschillende automatische processtappen gedefinieerd om het productieproces te automatiseren.

Een rol met Pecolit wordt handmatig door een operator ingevoerd in de machine. Zijdelings wordt de machine opgesloten door rollenlijsten, welke aan de achterzijde verplaatsbaar zijn. Het materiaal wordt opgesloten door de achterste rollenlijsten naar voren te verplaatsen. Het materiaal wordt doorgevoerd met behulp van een hefbare constructie voor de doorvoerrollen, die op hun beurt worden aangedreven door een Stöber kegelwiel servomotorreductor. Dit is het uitgangspunt voor het starten van de machine.

Als het proces is gestart, wordt door de bovengenoemde aandrijving de plaat doorgevoerd tot deze een sensor ziet. De encoderwaarde uit de Stöber servomotorreductor  begint op dit moment de afgelegde afstand te meten. Dit is ook het moment waarop de drie sets slitwielen in actie komen. Meest in het oog springend zijn de Stöber servomotorreductoren die de slitbeweging realiseren. Door te kiezen voor Stöber kegelwielreductoren met holle as, kunnen de slitwielen rechtstreeks aan de reductoras worden bevestigd, waardoor de constructie een stuk compacter uitgevoerd kan worden.

Alle slitaandrijvingen volgen de snelheid van het doorvoertransport. Bovenstaande Stöber servomotorreductoren treden in werking, waarna het doorvoertransport de plaat door de wielen drukt en daarmee het Pecolit in lange banen ‘slit’.

Voor de lichtere aandrijvingen in de slitmachine is gekozen voor de compacte haakse low-cost Wanshsin reductoren. Deze worden samengebouwd met de Stöber EZ3 servomotoren. Hierdoor kan er gebruik worden gemaakt van het modulaire servosysteem van Stöber bestaande uit de EZ-servomotoren en meer-assige SI6 regelaars. De in totaal 15 servo aandrijvingen worden aangestuurd met een Trio Flex-6-Nano Motion Controller voorzien van EtherCAT. Deze controller is de perfecte en compacte combinatie voor nauwkeurige synchronisatie.

Het oprollen van het geslitte materiaal is bijzonder: door het geslitte materiaal tegen zuignappen aan een “trommel” te duwen, ontstaat een uitgangssituatie waarbij het materiaal enerzijds strak tegen de trommel wordt getrokken, anderzijds geeft dit de garantie dat de stroken niet over elkaar gewikkeld worden.

De uitdaging

Het proces voor het ‘slitten’ van het Pecolit is niet ingewikkeld, echter bevat de applicatie een aantal onderwerpen die wat problemen met zich mee konden brengen. Om te beginnen dienen er veel berekeningen uitgevoerd te worden, zoals het positioneren van de slitwielen.

De machine bevat twee servomotorreductoren voor het doorvoeren van materiaal, wat daarna wordt geslit door zes slitwielen. Een van de uitdagingen was ervoor te zorgen dat de rotaties van de assen synchroon lopen, zodat het materiaal niet opbolt, er teveel aan wordt getrokken of “wegloopt” naar een zijkant. Om dit nog wat complexer te maken kan ieder slitwiel worden geslepen, waardoor de diameter verandert. Verder wordt het materiaal dat is geslit opgerold, ook hier zijn de snelheden van de aandrijving uiterst nauwkeurig.

De oplossing was het bewerkstelligen van het gelijklopen van de slitwielen door alle wielen te koppelen aan de as van de materiaaldoorvoerwielen. Van ieder slitwiel is de diameter bekend, hiermee wordt de overbrengingsverhouding van de as-instellingen berekend. Bij het invoeren van een nieuw stuk materiaal, wordt het materiaal geklemd tussen de invoerwielen. Op het moment dat een sensor wordt gebruikt, wordt door middel van het registreren van de input zeer nauwkeurig de positie onthouden waarop het materiaal de sensor passeert.

Een goede combinatie

Wadcon heeft sinds 2010 een goede relatie met ATB Automation. Nadat de uitgangspunten voor de servo-aandrijvingen aan ATB Automation zijn gepresenteerd, zijn zij gezamenlijk aan de slag gegaan om de beste configuratie te selecteren. De keuze is op ATB Automation gevallen vanwege het complete pakket aan producten en vanwege de expertise op het gebied van het selecteren van de meest optimale oplossingen. Pluspunt was dat er op onderdelen kon worden bespaard, waardoor een gunstig kostenplaatje ontstond. 

 ‘ATB Automation is een betrouwbare leverancier die staat voor de producten die geleverd worden. Zowel tijdens de selectie van de componenten als tijdens de inbedrijfstelling ervan. De bereikbaarheid en ondersteuning is uitstekend. De medewerkers van ATB Automation zitten op dezelfde golflengte als die van Wadcon. We denken met elkaar in oplossingen op elkaars gebied om het meest optimale product neer te kunnen zetten. Dit project is daar een uitstekend voorbeeld van!’

Wie is Wadcon?

Wadcon Automation ontwerpt en realiseert speciaalmachines die gericht zijn op de maakindustrie. Zij richten zich op drie productgroepen: assemblagemachines, productiemachines en (duur)testmachines.

Het bedrijf is in 1989 opgericht als ingenieursbureau en gaandeweg de jaren gespecialiseerd in de bouw van speciaalmachines, waarbij oplossingen breed in de markt te vinden zijn. 

www.wadcon.nl