Seit über 130 Jahren ist der Textilmaschinenhersteller Schlafhorst Wegbereiter für die Produktion von Stapelfasergarnen. Um weiter erfolgreich zu bleiben, investiert das Unternehmen kontinuierlich in die Optimierung von Maschinen und Produktionsprozessen. So auch bei der Zuführung von sogenannten Kopsen (spezielle Kunststoffhülsen mit gesponnenem Ringgarn bewickelt) in automatisierte Kreuzspulautomaten.
Dafür bietet der Hersteller in seinen Maschinen eine intelligente, flexible Materialfluss-Steuerung, die dafür sorgt, dass die Kopsen bedarfsgerecht ohne manuelle Eingriffe verteilt werden. Die Kopsen selbst werden dabei über einen magnetisch erregten Rütteltopf einzeln nach oben gefördert und anschließend lageorientiert dem weiteren Prozess zur Verfügung gestellt. Die Förderleistung des Flachrundförderers am Anfang der Materialzuführung ist somit ein zentrales Steuerungsinstrument und bestimmt den weiteren Materialdurchfluss der Maschine.
Bestmöglicher Arbeitspunkt
Um die Förderleistung bestmöglich zu steuern, benötigt die Steuerung Informationen über die Schwingfrequenz und den Schwingungshub der Auslenkung des Flachrundförderers. Dafür sollen mit Hilfe eines analogen Sensors und einer variablen Spannungs- und Frequenzvorgabe über einen Wechselrichter der Resonanzpunkt und der spätere bestmögliche Arbeitspunkt des Systems bestimmt werden. Zu Projektbeginn standen die drei Sensoralternativen Beschleunigungssensoren, Geschwindigkeitssensoren und Distanzsensoren zur Auswahl.
Dabei gab es einige Rahmenbedingung zu beachten: Die Arbeitsfrequenz des Rütteltopfes liegt zwischen 46 und 53 Hz abhängig vom Resonanzpunkt (Fertigung und Material bedingte Toleranzen) und dem Füllgrad des Rütteltopfes. Zur optimalen Messung sollte eine Auflösung von fünf μm und eine grosse Reichweite von acht mm mit einer Wiederholgenauigkeit von 0,015 mm garantiert werden, da die Sensoren direkt am Rüttelförderer montiert werden müssen.
Elektronik komplett integriert
Nach einer ersten Analyse waren noch zwei Alternativen aus dem Bereich der Distanzsensorik in der engeren Wahl: Eddy Current Sensoren, die auch als Wirbelstromsensoren bekannt sind, und Distanz messende Induktivsensoren. Wirbelstromsensoren garantieren zwar präzise und schnelle Messungen, sind aber durch diese Merkmale auch eine eher teurere und aufwendige Lösung. Bei Schlafhorst hat man sich deshalb nach Abwägung aller Alternativen für den Einsatz eines Distanz messenden Induktivsensors, den AlphaProx IWRM 18 von Baumer entschieden. Die IWRM 18 Sensoren erfüllen zu 100 Prozent die technischen Anforderungen. Ihre einfache Handhabung und ein sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis sind weitere Vorteile. Da die komplette Elektronik integriert ist, wird kein externer Verstärker benötigt, was die Installation des Sensors wesentlich vereinfacht.
Um schnellstmöglich zu einer effizienten Lösung zu gelangen, wurde ein Projektteam aufgestellt, welches aus Mitarbeitern von Schlafhorst und Baumer bestand. Nach internen Testreihen wurde der Sensor in die Serienproduktion des Flachrundförderers integriert. Der Sensorhersteller Baumer sorgte dabei nicht nur für das technische Know-how, sondern auch für eine schnelle Verfügbarkeit bei der Bemusterung und der Erstlieferung. Durch die gezielte Regelung kann die Förderleistung des Rundförderers nun sehr gut gesteuert werden und die Taktzeiten konnten in den nachgeschalteten Prozessen signifikant erhöht werden. Diese spezielle Lösung bedeutet für den Maschinenbauer eine Kosteneinsparung von bis zu 75 Prozent.
