KEB Drives mit integriertem Schneckenschutz und mehr für Extrusionstechnik
Bei der Herstellung von Produkten aus geformtem Kunststoff sind Extruder unverzichtbar. Umso wichtiger ist es, die Automatisierungs- und Antriebslösungen auf die spezifischen Anforderungen der Extrusionstechnik einzustellen. KEB Automation setzt bei der Umsetzung leistungsstarker Systemlösungen daher auf die Integration von Sonderfunktionen für die Kunststoffverarbeitung. Das Ziel: Prozesssicherheit und Effizienz von Extrudern sollen spürbar erhöht werden.
Kunststoffe aufschmelzen, homogenisieren und in eine definierte Form bringen – die Aufgaben von Extrudern sind vielfältig. Dabei können sie Produkte wie Rohre, Profile oder Kabelummantelungen grundsätzlich endlos produzieren und eine gleichmäßige Materialqualität sicherstellen. Denn Temperatur oder Druck können kontrolliert eingestellt werden. Hinter der Extrusionstechnik steckt das grundlegende Prinzip, dass festes Kunststoffgranulat durch eine rotierende Schnecke im beheizten Zylinder gefördert und plastifiziert wird. „Beim Extrudieren kommt es auf einen konstanten Volumenstrom an, um am Ende den größtmöglichen Materialausstoß zu erreichen. Einer der Schlüssel zum Erfolg liegt hierbei auf möglichst geringen Ausfallzeiten der Maschine“, sagt Tim Aufderheide, Vertriebsingenieur bei KEB Automation.
Für das Extrudieren des Werkstoffs werden unter anderem Drive Controller benötigt, die Leistungen bis in den Megawatt-Bereich erbringen. KEB realisiert diese Anforderungen mit den COMBIVERT F6 Drives und gegebenenfalls mit der Parallelschaltung von bis zu drei Geräten – ein Verfahren, bei dem mehrere Leistungsteile gemeinsam ein elektrisches Antriebssystem versorgen. Über die Umrichtertechnologie hinaus bietet KEB die Möglichkeit zur kompletten Automatisierung der Extruderanlage. Angefangen bei der Steuerungstechnik über den Drive Controller bis hin zu Motoren. Zur 360-Grad-Lösung von KEB für die Kunststoffverarbeitung zählt auch ein besonderer Clou: Speziell für den Betrieb von Extrudern sind in den Drives verschiedene Sonderfunktionen integriert, die die Prozesssicherheit und Effizienz der Anlagen merklich steigern.
Schneckenschutz
Die Schnecke befindet sich im Kern des Extrudierens. Umso wichtiger sind die entsprechenden Schutzfunktionen, die in den COMBIVERT F6 Drives integriert sind. Denn sie überwachen den Schneckenzustand engmaschig und tragen dazu bei, Schäden zu vermeiden. Relevant ist die Schneckenschutz-Funktion vor allem dann, wenn nach dem Abstellen des Extruders aufgeschmolzenes Polymer in der Schneckengeometrie zurückbleibt und dieses beispielsweise über Nacht oder über das Wochenende langsam abkühlt. Infolgedessen kristallisiert und schrumpft das Material und haftet stärker am Metall, wodurch letztlich inhomogene Restzonen auf der Schnecke entstehen. Wird die Schnecke neu gestartet, fördert diese kein homogenes Materialbett, sondern harte Reste und kalte Pfropfen. Es entsteht eine erhöhte Reibung zwischen Schnecke und Material und das Material, das noch nicht voll plastifiziert ist, wirkt wie ein Festkörper. Durch das höhere Schneckendrehmoment, ruckartiges Losbrechen und Momentspitzen läuft man ohne entsprechende Schutz-Funktionalitäten Gefahr, die Schnecke zu zerstören.
Geberlose Drehzahl- und Drehmomentregelung
Mit der präzisen Drehzahl- und Drehmomentregelung verfügen die COMBIVERT F6 und S6 Drives über die integrierte Funktion, das Schneckendrehmoment sowie die Drehzahl von Synchron- oder Synchronreluktanz-Motoren ohne Geber zu regeln. Durch die hohe Drehzahl- und Drehmomentgenauigkeit wird nicht nur die Produktqualität beziehungsweise eine konstante Qualität sichergestellt, sondern auch die Mechanik geschützt. „Für die geberlose Motorregelung stehen die von KEB entwickelten Regelverfahren SCL (Sensorless Closed Loop) und ASCL (Asynchronous Sensorless Closed Loop) zur Verfügung, die höchste Genauigkeit ermöglichen“, sagt Aufderheide.
Durch die Verfahren können Anwender die Kosten für Geber und Kabel einsparen, profitieren aber dennoch von maximaler Genauigkeit. Durch den geberlosen Betrieb verlieren sowohl das Ausfallrisiko des Gebers als auch die Einflüsse von Umgebungsbedingungen an Relevanz. (A)SCL nutzt Standard‑Antriebshardware, ist softwareseitig auswählbar und ermöglicht eine flexible Konfiguration unterschiedlicher Referenzierungsoptionen passend zur jeweiligen Anwendung.
E.UP-Unterdrückung
Die Fehlermeldung E.UP steht bei den COMBIVERT F6 Drive Controllern für eine Unterspannung im DC‑Zwischenkreis (Under Voltage Error). Sinkt die Zwischenkreisspannung unter einen definierten Grenzwert, würde der Umrichter ohne Zusatzfunktion sofort abschalten und den Fehler E.UP auslösen. Die E.UP‑Unterdrückung verhindert diese unmittelbare Abschaltung, wenn der Spannungseinbruch nur kurzzeitig auftritt, betriebsbedingt ist und der Antrieb weiterhin sicher beherrscht werden kann. Dadurch wird der F6 deutlich robuster gegenüber kurzzeitigen Netz‑ und Lastschwankungen.
Technisch überwacht die E.UP‑Unterdrückung die Zwischenkreisspannung kontinuierlich. Erkennt sie einen kurzzeitigen Einbruch, wird der Fehler maskiert oder zeitlich verzögert. Gleichzeitig reduziert der Umrichter intern Leistung und Drehmoment, um stabil weiterzulaufen. Nur beim dauerhaften Spannungseinbruch erfolgt eine Abschaltung. Für Extruder ist das besonders wichtig: Ohne E.UP‑Unterdrückung würden kurze Spannungseinbrüche zum sofortigen Stillstand führen – mit Prozessabbruch und Materialverlust. Mit aktivierter Funktion läuft der Antrieb weiter, gegebenenfalls mit leicht reduziertem Moment, und der Prozess bleibt stabil.
