Smart Protection: Ein hohes Last-Trägheitsverhältnis führt zu Schwingungen?! – Simulation hilft!

Stefan Hecht, Baumüller Nürnberg GmbH

Lesedauer ca. min.

Baumüller Smart Value
Holen Sie mit IoT mehr aus Ihrer Antriebstechnik raus: Baumüller Smart Value steht für den Mehrwert, den intelligente Antriebstechnik für Maschinenbau und Maschinenbetreiber bietet. Mit Baumüller Smart Value erweitern wir den Leistungsumfang unserer Servoantriebe: Auf Basis der schon vorhandenen Daten wie Leistung, Strom, Drehmoment, Drehzahl oder Position werden dem Anwender weitere wichtige Informationen z.B. zum Betriebszustand der Maschine geliefert oder direkt im Antrieb Entscheidungen getroffen, um Maschinenausfälle zu vermeiden. Das gleiche gilt für die zugehörige Auslege-Software: Mit ihr wird die Motor-Regler-Kombination optimal für die jeweilige Applikation dimensioniert und die Regler parametriert. Darüber hinaus kann über Simulation die Auslegung sofort am digitalen Zwilling verifiziert und direkt optimiert werden.

Treten Schwingungen dauerhaft auf, kann das negative Folgen für einzelne Antriebselemente wie die Kupplung oder das Getriebe haben. Ein Ausfall der Maschine droht.

Das Problem

In Applikationen mit einem ungünstigen Last-Trägheitsverhältnis zwischen Antrieb und angetriebener Mechanik kann es dazu kommen, dass Schwingungen im Antriebssystem auftreten. Neue Parametereinstellungen lassen sich nur schwer vornehmen.

Die Herausforderung

Use Case 1: Walzenantrieb

Im konkreten Beispiel treibt ein kleiner Motor eine große Walze an, um den Kleber für die Fertigung von Wellpappe aufzubringen und diese zum nächsten Verarbeitungsschritt zu befördern. Der Knackpunkt liegt hier bei einem hohen Last-Trägheitsverhältnis von 1:218, das die Parametrierung der Regler erschwert, da Standard-Einstellungen das Problem nicht beheben können. Die Anlage hat sich aufgeschwungen und Kupplung sowie Getriebe sind bereits kaputt gegangen. Neue Parametereinstellungen lassen sich nur schwer vornehmen.

Die Lösung

Im Betrieb der Maschine wurden Datensätze und Messwerte aufgezeichnet, die Auskunft über z.B. den Drehzahl- und Stromverlauf geben. Mit diesen Informationen konnte ein virtuelles Simulationsmodell erstellt werden. Anschließend wurden die Daten in die Simulation eingelesen. So ließ sich im ersten Schritt das Simulationsmodell mit der Realität abgleichen. Im zweiten Schritt wurde die optimale Reglereinstellung gefahrlos an dem Simulationsmodell ermittelt. So konnte ein sicherer Betrieb ermöglicht und das Regelverhalten der Glue-Roll optimiert werden.

Realer Antriebsdatensatz und reale Messung wurden direkt in ProSimulation eingelesen. Das Drehzahlverhalten der realen Maschine (pink) wird durch das Simulationsmodell (schwarz) detailliert abgebildet. In beiden Messungen ist die Schwingung zu erkennen.

Mit den in ProSimulation gefundenen Reglereinstellungen verläuft der Drehzahlistwert (schwarz) ohne Schwingungen und ermöglicht ein optimales Betriebsverhalten der Maschine. Dieser Datensatz kann exportiert und direkt auf den Antrieb geladen werden. Somit wurde mit ProSimulation die optimale Parametereinstellung gefunden.

Haben Sie noch Fragen?

Stefan Hecht
Simulation I Baumüller Nürnberg GmbH

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