Aktuell werden automatisierte Aggregate auch für einfache Kantenanleimmaschinen bis hin zum Einstiegsbereich angeboten. „Vor ein paar Jahren wäre das noch ein Tabu gewesen, da die Kunden das nicht erwartet haben“, erklärt Denis Lorber. Dass immer mehr Automatisierung auch für Einsteigermaschinen selbstverständlich wird, dafür ist auch der Facharbeitermangel mit verantwortlich, ist Lorber überzeugt. „Während früher Fachkräfte vor Ort wussten, wie Maschinen einstellt werden, sind unsere Kunden heute auf Maschinenbediener angewiesen, die vielleicht noch wissen, wo sie ein Knöpfchen drücken können.“ Das erhöht das Tempo der Automatisierung, die bis in den Einstiegsbereich reicht. Dieses Phänomen sei nicht nur in Deutschland, sondern weltweit zu beobachten.
Anspruchsvolle Antriebstechnik
Damit die Automatisierung die in sie gesetzten hohen Erwartungen erfüllen kann, sind Steuerungs- und Antriebssysteme gefragt, die einheitliche Schnittstellen nutzen. Die Systeme müssen ohne Probleme miteinander vernetzt werden können. Holz-Her setzt daher auf CAN und Ethercat. Die Vernetzung reicht bis in jeden einzelnen Antrieb in der Holzbearbeitungsmaschine. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Antriebstechnik. Das Spektrum der Antriebstechnik ist weitreichend. „Es beginnt vom High-End her betrachtet mit den AC-Servoantrieben, die wir in vielen unserer Produkte einsetzen, geht über Drehstrom-Asynchron-Antriebe bis hin zu kleinen Stellantrieben, die wir in hohen Stückzahlen benötigen, um unsere Maschinenaggregate sehr schnell ohne Unterstützung des Maschinenbedieners bis zu einem Hundertstel Millimeter wiederholgenau zu positionieren.“
Integrierte Schrittmotoren
Eine Antriebslösung, die sich im Prinzip in nahezu allen Holz-Her-Maschinen findet, sind die Schrittmotoren mit integrierter Elektronik des Antriebstechnik-Herstellers STXI. Warum diese Lösung besonders effektiv ist, erklärt Dr. Markus Erlich. Er ist bei STXI Vice President Marketing und Portfolio Management: „Der integrierte Umrichter betreibt den Schrittmotor mit Positionsgeber wie einen Servomotor. Das heißt, der Schrittmotor wird kommutiert als wäre er ein hochpoliger Servomotor.“ Das bringt Vorteile gegenüber klassischen Schrittmotoren. „Der Antrieb hat keine Schrittverluste und eine hohe Energieeffizienz, da nur die Ströme fließen, die für das geforderte Drehmoment benötigt werden – und nicht immer volle Ströme wie beim klassischen Schrittmotor“, ergänzt Denis Lorber.
Wir fahren auch Lageregelung. Der Motor hält also seine Position und verhält sich im Prinzip wie ein Servomotor.“ Aktuell sind diese Antriebe stark in Kantenanleimmaschinen und CNC-Bearbeitungszentren vertreten.
Für Kantenanleimmaschinen sind diese Antriebe geradezu prädestiniert. „Denn Kantenanleimmaschinen haben sehr viele unterschiedliche Aggregate mit teilweise bis zu 6 oder 8 Achsen je Aggregat. Für die Kunden ist es wichtig, schnell auf unterschiedliche Kanten und Bearbeitungen umzurüsten, ohne die Hauben öffnen zu müssen. Der manuelle Eingriff in die Maschine ist unerwünscht. Was zählt, ist keine Zeit zu verlieren, wenn von einem aufs nächste Werkstück umgerüstet wird“, so Lorber. „Wir sind heute so schnell, dass wir bei mehreren Teilen in der Maschine sogar in der Lücke umrüsten können.“
Die Integration der Antriebe
Damit das immer reibungslos läuft, hat Holz-Her beim Engineering der Maschinen STXI sehr früh mit einbezogen. Denis Lorber: „Es gibt auch eine Holz-Her spezifische Firmware, die wir eingefroren haben. So werden bei Software-Revisionen plötzliche Inkompatibilitäten mit unserer Steuerungswelt vermieden.“ Die Integration ist bis ins Detail geregelt. „Sie reicht hin bis zu diversen Funktionen, wie z.B. dem Verhalten beim Referenzieren, Verhalten und Farben der LEDs. Alle Befehle zur Positionierung sind dabei erfasst. Die Software-Entwickler beider Häuser haben hier ganze Arbeit geleistet. Sie haben auf jede Änderung am Markt schnell reagiert. Das war eine mustergültige Zusammenarbeit“, lobt der Holz-Her-Entwicklungsleiter.
Aber es ging nicht nur um Software. „Wir haben auch eine Hardwarevariante speziell für Holz-Her ohne Kühlkörper entwickelt“, erinnert sich Dr. Markus Erlich. „An den oft scharfkantigen Kühlkörpern weit aus der Maschine herausstehender Motoren könnten sich Bedien- und Servicepersonal verletzen. Deshalb laufen diese Motoren jetzt in den Varianten mit einem oder zwei Stacks ohne Kühlrippen.“
Eine Frage der Abstimmung waren auch die Steckverbinder. „Wir haben gemeinsam definiert, welche Steckverbindungen verwendet werden und in welche Richtung sie verbaut werden. Ziel war ein möglichst platzsparender Aufbau sowie eine einfache Installation bei der Erstinbetriebnahme im Produktionswerk“, erläutert Denis Lorber ein weiteres Detail.
Wie das mit STXI funktioniert, erklärt Dr. Markus Erlich. „Wir gehen in der frühen Phase der Produktentwicklung möglichst auf alle Kundenanforderungen ein. In dieser Frühphase können wir selbst in Standardprodukten noch entsprechende Anpassungen vornehmen. Kundenorientierung ist uns sehr wichtig. Wir sind kein Katalog Haus, und wir nehmen auch in einer Produktreihe, die wir als Standard anbieten, Änderungen vor. Bei den Holz-Her-Antrieben konnte ein Stecker komplett reduziert werden, indem auf die dort angeschlossenen I/Os verzichtet wurde.“
Weniger Wärme für bessere Maschinen
Für Holz-Her war auch die Dezentralität der Antriebe ein schlagendes Argument. Warum das so sein muss, sagt Denis Lorber: „Wir setzten auf dezentrale Antriebstechnik, da wir eine relativ große Dichte an Antrieben mit einem vergleichsweise geringen Raum im Schaltschrank kombinieren mussten.“ Neben dem reduzierten Verkabelungsaufwand spricht auch das thermische Verhalten der Maschine für dezentrale Antriebe. „Es ist immer gut, wenn man es schafft, die Thermik dort, wo sie entsteht, in die Atmosphäre entweichen zu lassen, und sie soll am besten erst gar nicht in den Schaltschrank reinkommen.“
Inbetriebnahme ist ein wichtiger Punkt …
Auch hier haben beide Partner von einander gelernt. „Wir produzieren knapp 700km von Nürtingen entfernt in Österreich. Deshalb müssen unsere Inbetriebnehmer alle Antriebe ohne die Hilfe eines Softwareentwicklers in Betrieb nehmen können“, erklärt Lorber: „Wenn eine Maschine erstmals eingeschaltet wird, melden sich viele Antriebe, die zunächst gar nicht bekannt sind. Deshalb haben wir eine Intelligenz eingebaut, die eine schnelle Inbetriebnahme ermöglichst. Gemeinsam mit STXI haben wir deshalb das Typenschild angepasst. Die ID ist dort jetzt im QR-Code enthalten. Die Nummer auf dem Etikett entspricht genau der, mit der sich der Motor am Bus anmeldet. So wird bei der Serien-Inbetriebnahme der Motor praktisch über den Barcode-Leser eingescannt. Über unsere Inbetriebnahme-Software verbindet sich der Motor dann direkt mit der konkreten Achse. Entscheidend dabei war, dass unserer Software-Entwicklungsabteilung sich mit STXI abgestimmt hat. Das Ziel ist erreicht. Fast alles läuft auf Knopfdruck.
