Az extrudertől a falvastagság szabályozásáig
A W. Müller GmbH extruderfejekre és extruderekre specializálódott főleg extrúziós fúvógépek felújítása céljából, a vezérlési technológiát is beleértve. A vállalat felújítási megoldásai az új gépre cserélésnél gyorsabb és költséghatékonyabb alkalmazkodást tesznek lehetővé az új termékekhez, valamint nagyobb termelékenységet nyújtanak. Szabályozási platformként a Beckhoff PC-alapú vezérlését használják, ami nyitottságával és integráltságával támogatja az innovatív extruderfej-funkciókat, és megkönnyíti az illeszkedést a fúvógéphez.
Extrúziós műanyagfúvó gépek felújítása
A németországi Troisdorfban található W. Müller cég 1976 óta szállít extruderfejeket, extrudereket és hozzájuk kapcsolódó szolgáltatásokat szerte a világon. Az egyik legfontosabb piac az extrúziós fúvógépek felújítása, amelyhez a minden részletre kiterjedő „Müller Extrusion Retrofit Control”-megoldás kiegészíti a gépek meglévő funkcióit, ezért az illesztésnek nyitottnak és testre szabhatónak kell lennie. A Beckhoff PC-alapú vezérlése ideális platformot kínál a W. Müller felújítási megoldásához, ahogy a vezérléstechnológiai divízió munkatársa, James Birt mondja: „Ennek a vezérlési technológiának a nyitottsága és rugalmassága nagy előny számunkra. Lehetővé teszi, hogy nagyobb költségek nélkül integráljuk a meglévő gépi jeleket és hajtástechnológiát, vagy a harmadik féltől származó hőmérséklet-szabályozást, és segít a vevői igények kielégítésében, ami például a különböző buszrendszereket illeti. A gyors EtherCat-rendszer volt az egyik ok, amiért 2010-ben a Beckhoff technológiára váltottunk. Az EtherCAT piaci szabvánnyá vált, és minden szállítónk támogatja. További kulcsfontosságú előnye a több, mint 400 EtherCAT-terminál és a magas telepítési sűrűség.”
A fröccsöntött végtermékek alakja, színe és kialakítása épp olyan változatos, mint az elkészítésükhöz szükséges extruderfejek
Minden extrúziós fúvógép legfontosabb alkotóeleme: az extruderfej
A megoldandó probléma legfőbb nehézsége a folyamat bonyolultsága, amint azt a jelenlegi projekt is szemlélteti. A technológiához a W. Müller szállítja az összetett extrudálási platformot, beleértve az extrudereket, extruderfejeket és a hozzájuk való vezérlést – ebben az esetben egy új fúvógéphez. Egy CoEx-6 extruderfejet használnak hat extruderrel együtt, ami hatrétegű műanyag szálat készít. A „ko-extrudálás” (CoEx) kifejezés olyan gyártási folyamatot jelöl, amely egymással össze nem függő, különböző tulajdonságokkal rendelkező, konzisztenciájuk miatt rendes esetben egymással nem egyesíthető anyagokat egyesít egyetlen tömlővé. Ez közbenső rétegekkel, különleges csatlakozó anyagokkal érhető el, aminek csillogó külső és például oxigén vagy UV-sugárzás elleni záróréteg az eredménye.
A felhasználástól függően a gyakorlatban 3…7 rétegű CoEx-fúvó összeállítást használnak. Jellemző példa erre az élelmiszer-csomagolás, például ketchuppalackok záró rétege a hosszabb eltarthatóság érdekében; kozmetikumok üveget helyettesítő, magas fényű palackjai karcálló külső réteggel; vízlágyítók, valamint záróréteggel ellátott fűnyírók a környezet védelmére. Erről James Birt így beszél: „A többrétegű technológiával a legjobb eredményt úgy érjük el, ha rétegenként külön extrudert használunk, mert ebben az esetben az egyes rétegek vastagságát, és ezzel a műanyag szálat optimálisan lehet beállítani a megfelelő végtermékhez. A falvastagság szabályozása a nyomóerő szabályozásával történik, ami 0,6 t-tól – a felhasználástól függően – szélsőséges esetben akár 100 t-ig is terjedhet. A szabályozásnak nagyon pontosnak kell lennie, és elegendő teljesítménnyel kell rendelkeznie ahhoz, hogy eleget tegyen ennek a követelménynek.”
Integrált és testreszabható szabályozási megoldás extruderfejekhez és extruderekhez
A „Müller Extrusion Retrofit Control”-megoldás a Visual Studio®-val készített különleges felhasználói felületével együtt teljesen a Beckhoff vezérlési technológiáján alapul, és három változatban kapható. James Birt így beszél erről: „Az egyik változat a kisebb görgős készülékházhoz készült. Ez 5,7”-os Panel PC-t használ Intel® Atom™ processzorral például kisszámú fűtési zóna és egyetlen extruder szabályozásához. Ugyanilyen Panel PC-t használunk különleges felújítási megoldásokhoz a falvastagság szabályozásánál is. A skála másik végén nagyméretű extruder platformokat (legfeljebb tíz extrudert) vezérlő verziónk a Beckhoff 15”-os érintőképernyőjével rendelkezik, amit egy kétmagos IPC-s vezérlőszekrénnyel kombináltak. Az alkalmazástól és a vevő igényétől függően Panel PC is használható.”
A kompakt C6920 IPC-s vezérlőszekrény a kétmagos processzorral egyidejűleg képes vezérelni a fűtési zónákat és a falvastagságot
Az extrúziós fúvógépek által adott jeleket az EtherCAT terminálrendszer alelosztóin keresztül a tengelyre és a fűtési zónára vonatkozó információkkal együtt naplózzák. Általában egy szervotengelyt kell használni extruderenként, és egy további tengelyt a falvastagság szabályozására. Birt szerint a legtöbb I/O-adatot a hőelemek szolgáltatják: „Koncepciónk nagyszámú egyedi fűtőfejet használ, mert ez a legjobb módja az anyagáram szabályozásának. A vezérlőrendszerben legfeljebb 220 fűtési zóna áll rendelkezésre, bár 50 zóna még nagyobb rendszerek esetén is általában elegendő. Emellett számos ellenőrzött hőmérsékletű zóna is van, pl. vízhűtéses adagolózónák vagy szelepszabályozás.”
A vezérlési technológia fejlesztési lehetőségeket nyit meg
James Birt elmondta, hogy az extrúziós fúvásnál a tendencia a teljesen elektromos gépek felé halad, mert azoknak nagyobb az energiahatékonysága, és kiemelkedő energiavisszanyerést tesznek lehetővé. Ezért a W. Müller elvi okokból szervotengelyeket használ, amelyek a házon belül kifejlesztett szoftvermegoldásokkal együtt csökkentik például az energiafelhasználást az extruder fűtési fázisában. További energiamegtakarítást érnek el azzal, hogy az áramot és a feszültséget a Beckhoff EL34xx árammérő terminálján naplózzák. A szakértő erről a következőket mondta el: „Ma már az árammérő terminál által rögzített adatokat használjuk az egyes termékek energiafelvételének meghatározására. A jövőben ki akarjuk terjeszteni ezt a rendszert úgy, hogy a teljes energiagazdálkodás a TwinCAT-szoftveren keresztül valósuljon meg. A vevők egyre inkább optimalizált energiafelhasználású rendszereket várnak el, amihez a PC-alapú vezérlés a szervotechnológiával együtt ideális platformot jelent.”
James Birt, a W. Müller vezérléstechnológiai divíziójától a szállításhoz szétszerelt CoEx-6 egyszálas extruderfejjel
A Windows CE-ről a nagyobb teljesítményű Windows 7 Embedded operációs rendszerre való átállás – az új TwinCAT 3 szoftvergenerációra való áttéréssel együtt – további fejlesztési lehetőségeket kínál. Birt így szemlélteti a TwinCAT legújabb változatának előnyeit: „Jelentős hatékonysági előnyöket várunk a TwinCAT 3-tól az integrált eszközök széles választékának köszönhetően. Szeretnénk a központi szoftverplatformba integrálni a biztonságtechnikát, amit a múltban egyedileg kellett a gépen megvalósítani.” További előnyöket nyújt a többmagos és 64 bites operációs rendszer aktív támogatása, ami lehetővé teszi például a vezérlési technológia és a képi megjelenítés két külön processzormaghoz való hozzárendelését a CPU teljesítményének maximális kihasználása érdekében”.
További friss innováció érhető el a különleges EtherCAT-jellemzőnek köszönhetően: az elosztott órafunkció első alkalommal tette lehetővé számukra, hogy két tengelyt nagy pontossággal szinkronizáljanak a falvastagság Etherneten keresztül történő szabályozásához. James Birt erről ezeket mondta: „Ezt az extruderfej-prototípust a falvastagság szabályozásához a szokásos egy helyett két elektromos vezérlőhenger jellemzi a megfelelő acéllemezen. Mondani sem kell, hogy a hengereknek pontosan párhuzamosan kell mozogniuk, hogy el lehessen kerülni a lemez billenését, ami pontatlan falvastagsághoz vezetne. Kétségtelen, hogy a jövőben rendszeresebben fogjuk használni ezt a technológiát, amit sikeresen valósítottunk meg az EtherCAT-nak köszönhetően.”
Az alkalmazásról további információk az alábbi weblapokon találhatók:
www.extrusionhead.com és a www.beckhoff.hu/plastic
BECKHOFF Automation Kft.
1097 Budapest, Gubacsi út 6.
Tel: +36-1-501-9940, fax: +36-1-501-9941
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.beckhoff.hu
