Wirkmaschinen mit bis zu 96 integrierten Schrittmotoren

Karl Mayer setzt in seinen Wirkmaschinen bis zu 96 integrierte QuickStep-Schrittmotoren ein, die die Fadenspannung jedes einzelnen Musterfadens aktiv regeln. Die Intelligenz im Motor entlastet die SPS und spart Verkabelung.

Branche	Textilmaschinen
Antriebe	integrierte QuickStep-Schrittmotoren MIS232 (1,6 Nm) mit Controller
Achsen	2 bis 96 Musterfäden, je eine Achse
Kommunikation	CANopen zur SPS, Fadenzugsensor direkt am Motor

Die Anwendung

Eine Wirkmaschine stellt mit einem System aus Nadeln und Hilfselementen Maschenware her. Alle Nadeln bewegen sich gemeinsam und bilden aus einem oder mehreren Fäden eine Maschenreihe. Die Wirkmaschinen der Karl Mayer Textilmaschinenfabrik GmbH aus Obertshausen verarbeiten zwischen 2 und 96 Musterfäden, die im sogenannten Liberty-Gestell jeweils auf einer eigenen Fadenrolle sitzen. Jeder Faden braucht eine eigene, genau geregelte Fadenspannung – also ebenso viele Antriebsachsen.

Liberty-Gestell einer Wirkmaschine mit integrierten JVL-Schrittmotoren

Liberty-Gestell mit den Schrittmotoren für die Fadenzugregelung

Bisher: Fadenbremsen

Früher musste für jedes neue Muster oder jede geänderte Fadenspannung die jeweilige Fadenbremse im laufenden Betrieb von Hand justiert werden. Das erforderte viel Geschick, kostete Zeit und verbrauchte Material. Karl Mayer ersetzte die Bremsen deshalb durch Schrittmotoren: Die einmal festgelegten Werte werden schon vor dem Start per Bus an jeden Motor übertragen, und die Maschine läuft sofort mit den richtigen Einstellungen.

Intelligenz im Motor statt in der SPS

Alle bis zu 96 Achsen zentral über die SPS zu steuern, hätte zu viel Datenverkehr und Rechenlast erzeugt. Die JVL-Antriebe übernehmen die Rechenarbeit für den Motorbetrieb selbst; die SPS gibt nur noch das Musterprogramm vor. Zusätzlich wertet jede Antriebselektronik einen eigenen Fadenzugsensor aus – so werden kurze Regelzeiten für jede einzelne Achse eingehalten.

Statt großer Kabelstränge führen nur noch 24 V DC und die CANopen-Busleitung zum Liberty-Gestell.
Die Sensorauswertung vor Ort spart Platz im Schaltschrank.
Die SPS braucht weniger Leistungsreserven – ein Zeit- und Kostenvorteil bei Montage und Inbetriebnahme.

Tobias Kieser von Karl Mayer: „Der vor Ort am Motor angeschlossene Sensor zur Fadenspannungskontrolle sorgt bei den vielen Achsen, die überwacht werden müssen, für geringsten Verkabelungsaufwand. Die SPS wird durch die Motor-Controller vor Ort deutlich entlastet."

Aktive Fadenkontrolle

Eine Bremse kann den Faden nur verzögern, also den Zug erhöhen. Ein Schrittmotor dagegen kann ebenso feinfühlig bremsen wie beschleunigen. Das zeigt sich etwa bei Mustern für elastische Gewirke und lässt sich für besondere Effekte nutzen: Bei hohem Fadenzug zieht sich das Muster nach dem Wirken zusammen. Unterschiedliche Fadenmaterialien werden nach einmaliger Einstellung immer gleich aus dem SPS-Speicher verarbeitet – das verkürzt Rüstzeiten.

Der Antrieb

Integrierter QuickStep-Schrittmotor MIS232: 1,6 Nm, 57 × 57 mm Flansch, 118 mm Länge, 1,2 kg – kaum größer als ein konventioneller Motor.
Gehäuse in IP55, Anschlüsse über M12-Stecker.
Betrieb im Register-Modus: Positionen, Geschwindigkeiten, Drehmomente und Beschleunigungen liegen im Motor; ein einziges Bit über den Bus startet die passende Sequenz.
Einrichtung und Diagnose mit der kostenlosen Software MacTalk.

Grundlage: Fachartikel von JVL und Karl Mayer (2014), gekürzt und aktualisiert.

Viele Achsen, wenig Verkabelung?

Neben QuickStep gibt es heute die integrierten ServoStep-Motoren MIS mit Closed-Loop-Regelung, CANopen und allen gängigen Industrial-Ethernet-Protokollen. Wir beraten Sie gern.

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