anwenderreportage

Lenze i700: In einem Aufwasch - CompactFlow wäscht sämtliche Gewebe

Antriebstechnik macht Meter: Stoffe werden während ihrer Verarbeitung vom einzelnen Faden bis zum fertig gefärbten oder bedruckten Stoff immer wieder in Waschanlagen gereinigt. Sind für den Massenmarkt große Mengen gefragt, dann nutzt die Textilindustrie entsprechend dimensionierte Lösungen, die ordentlich Meter machen. Mit seiner "CompactFlow" hat der Anlagenbauer Menzel jetzt eine Anlage für Kleinmetragen entwickelt. Damit folgen die Bielefelder dem aktuellen Trend zu immer kleineren Losgrößen, die sich mit Großanlagen weder ökologisch noch wirtschaftlich vernünftig realisieren lassen. Das Engineering der Antriebs- und Steuerungstechnik für die CompactFlow ist in enger Zusammenarbeit mit Lenze entstanden.

Neben der Produktion großer Losgrößen ist der Textilmarkt immer mehr von kleinen Stoffmengen geprägt, die so effizient wie nur möglich zu waschen sind. Die mit Antriebstechnik von Lenze ausgerüstete CompactFlow ist genau darauf ausgerichtet.

Neben der Produktion großer Losgrößen ist der Textilmarkt immer mehr von kleinen Stoffmengen geprägt, die so effizient wie nur möglich zu waschen sind. Die mit Antriebstechnik von Lenze ausgerüstete CompactFlow ist genau darauf ausgerichtet.

Shortcut

Anforderung:
Automatisierung einer Waschanlage für unterschiedlichste Stoffarten.

Lösung:
Servoregler, Controller, Software Application Toolbox FAST von Lenze.

Nutzen:
Standardisierte und wiederverwendbare Softwaremodule verschaffen mehr Entwicklungszeit und den Test besonderer Maschinenfunktionen. FAST-Technologiemodule nutzen die gleichen standardisierten Schnittstellen, können beliebig kombiniert und mit eigenen, selbst erstellten Komponenten ergänzt werden. Fernwartung und Online-Monitoring wurden dadurch ebenso ermöglicht.

Über ein Einlauf-Imprägnierwerk wird die zu reinigende Ware über perforierte Trommeln geführt. Von dort geht es dann weiter zu einem Quetschwerk, danach in einen zweiten Waschbereich. „Um die Waschintensität auf kleinstem Raum zu vergrößern, sind in beiden Waschzonen elektrisch angetriebene Schaufelräder, sogenannte 'SplashRoller', eingebaut, die über Turbulenzen einen hohen Flottenaustausch in der Ware erzeugen“, erklärt Geschäftsführer Constantin Menzel. Mit diesem von Lenze-Servotechnik angetriebenen Verbund erreicht die CompactFlow die gleiche spezifische Waschleistung wie eine Großanlage.

Eine typische CompactFlow besteht üblicherweise aus zwei Modulen – also mit vier Wäschern. Sie sorgen dafür, dass der Ölanteil im Gewebe von anfangs ca. 3 % schrittweise auf 0,3 % sinkt. Das Öl wird vor dem Weben auf synthetische Fasern gebracht, um den Webprozess zu verbessern und Reibungen zu mindern.

Bei Naturfasern wird diese Funktion durch eine Schlichte übernommen: Sie fixiert die abstehenden Härchen auf den Faden und erhöht damit für das Weben die Gleitfähigkeit. Ob Öl bei Synthetikfasern oder Schlichte bei nativen Produkten – beides muss von den Stoffbahnen entfernt werden vor dem Bleichen, Färben oder dem digitalen Bedrucken. Und hier greifen jetzt die Mechanismen des „Sinnerschen Kreises“.

Getriebemotoren von Lenze treiben die Siebtrommeln und die SplashRoller an.

Getriebemotoren von Lenze treiben die Siebtrommeln und die SplashRoller an.

Constantin Menzel
Geschäftsführer der Karl Menzel Maschinenfabrik

„Bisher hat es keiner hinbekommen, z. B. sogenannte Gummibandware zum Laufen zu bringen. Wir haben die entscheidenden Zusammenhänge erkannt und diese gemeinsam mit Lenze in eine Automatisierung gebracht.“

Wirksam reinigen

Der Wirkungsmechanismus des Sinnerschen Kreises, der in vielen Reinigungsprozessen abläuft, in der industriellen Waschanlage wie in der häuslichen Wasch- und Geschirrspülmaschine, ist bestimmt von vier Faktoren: Chemie, Mechanik, Temperatur und Zeit. Alle vier Faktoren sind voneinander abhängig und in ihrer jeweiligen Größe veränderlich. Folglich lässt sich das Weniger in einem Bereich durch ein Mehr in einem anderen kompensieren, um das gleiche Waschergebnis zu erhalten. Geschirrspülmaschinen gleichen etwa im Eco-Mode die niedrigere Spültemperatur durch längeren Betrieb aus. Der Sinnersche Kreis – benannt nach dem ehemaligen Leiter der Anwendungstechnik bei Henkel, Tensidchemiker Herbert Sinner – greift auch bei der neuen Anlage von Menzel.

Damit der Verbrauch an Wasser, Wärmeenergie und Reinigungschemikalien reduziert wird, muss der Eintrag von mechanischer Energie entsprechend groß sein, um eine gute Reinigungswirkung bei weniger Zeitbedarf (damit höherer Produktionsgeschwindigkeit) zu erreichen. Diese Warenlaufgeschwindigkeit reicht auch bei der optimierten Kompaktmaschine nicht aus, waschintensive Turbulenzen zu erzeugen, weil hier im Bereich zwischen 5 bis 10 m/min gearbeitet wird. Die gleichmäßig über die Warenbreite erzeugten Turbulenzen in der Menzel CompactFlow werden durch sogenannte 'SplashRoller' (Propellerwalzen) erzeugt. Folglich können Wasser und Chemie die Warenbahn bis an die Einzelfaser wirksamer durchdringen. Die Antriebstechnik der SplashRoller, die in ihrer Wirkung über Drehzahlsteuerung einstellbar sind, hat Menzel mit Lenze-Antrieben realisiert. Zum Vergleich: Waschanlagen für die textile Massenproduktion von Geweben laufen mit Geschwindigkeiten von 50 bis 100 Meter in der Minute, „während wir bei der CompactFlow von 5 bis 10 Metern sprechen“, erklärt Wolfgang Fechner, technischer Vertriebsleiter bei Menzel.

Damit sich die neue Lösung von Menzel flexibel einsetzen lässt, besteht die CompactFlow aus einzelnen Modulen.

Damit sich die neue Lösung von Menzel flexibel einsetzen lässt, besteht die CompactFlow aus einzelnen Modulen.

Infos zum Anwender

Das in dritter Generation geführte Familienunternehmen Karl Menzel Maschinenfabrik GmbH & Co bietet Lösungen für die Produktion und Verarbeitung von bahnförmigen Materialien. In ihren Zielbranchen Textil, Folie, Nonwovens, Papier und Verbundwerkstoffe sind sie innovativer Partner für die Entwicklung, Produktion und weltweite Lieferung hochwertiger Sondermaschinen und Spezialanlagen. Zudem vertrauen zahlreiche andere Branchen wie z. B. die Medizin- und die Energietechnik auf die Kompetenz der Maschinenfabrik aus Bielefeld zur Entwicklung kundenindividueller Fertigungssysteme.

www.menzel-maschinenbau.de

Wirtschaftlich auch bei kleinen Losgrößen

„Während bei großen Anlagen mit kontinuierlich durchlaufenden Stoffen der Trend zu einem immer schneller und breiter geht“, laut Geschäftsführer Constantin Menzel, „so hat das Unternehmen mit der CompactFlow eine Maschine entwickelt, die in der Lage ist, auch Kleinmetragen wie 500 bis 1.000 Meter lange Stücke wirtschaftlich zu waschen.“ Die unterschiedlichen Produktionschargen unterscheiden sich nicht nur von ihrer Vorbehandlung, Farbgebung oder wie sie bedruckt sind. Maßgeblich für ein gleichermaßen warenschonendes wie effektives Waschergebnis ist auch die Art des Materials selbst. Gewebte Ware weist ganz andere Materialeigenschaften auf als gewirkte Ware – hier geht es um die Entscheidung, wie hoch die Zugkräfte sein dürfen, die in der Waschanlage auf die Ware wirken.

Betttuchstoffe für gewebte Waren und elastische Sportbekleidung für gewirkte Materialien mit hohem Elastananteil sind gute Beispiele für die anzuwendenden unterschiedlichen Waschverfahren. Die exakte Spannungsregelung zählt neben dem eigentlichen Waschprozess zur Kerntechnologie innerhalb der CompactFlow.

Lassen sich die Zugkräfte von Webwaren – z. B. einem zu bedruckenden Betttuch – vergleichsweise einfach festlegen und mit den bekannten Regelverfahren dauerhaft halten, sieht dies bei elastischen Artikeln ganz anders aus. „In der Vergangenheit hatten wir es deshalb auch mit zwei ganz unterschiedlichen Maschinen zu tun, weil Webwaren einfach zu handhaben sind und elastische Stoffe dafür umso komplizierter“, bringt es Constantin Menzel auf den Punkt. Die Maschinenbauer aus Bielefeld haben es mit der CompactFlow erstmals geschafft, auch diese zugempfindlichen Stoffe in einem kontinuierlichen, also durchlaufenden, Waschprozess zu reinigen. Gefragt sind dabei minimale Zugmomente, um die Ware in ihrer Elastizität nicht zu überdehnen. Deshalb muss die Antriebs- und Steuerungstechnik von Lenze auch so fein justiert sein. „Wir gehen runter bis auf Zugkräfte von 10 N pro Meter Warenbreite. Das ist quasi nichts“, verdeutlicht Wolfgang Fechner. Und genau hier liegt das besondere Know-how von Menzel, eben solche Artikel sicher in einer kontinuierlich arbeitenden Anlage zu beherrschen. Die Alternative sind diskontinuierliche Lösungen, die aber deutlich mehr Energie, Wasser, Zeit und Chemikalien benötigen.

Der Name ist Programm: Die CompactFlow lässt sich auf engstem Raum einbauen.

Der Name ist Programm: Die CompactFlow lässt sich auf engstem Raum einbauen.

Constantin Menzel, Geschäftsführer bei Menzel (links) und Wolfgang Fechner, technischer Vertriebsleiter bei Menzel, freuen sich darüber, dass das Unternehmen es geschafft hat, auch elastische Stoffe in einem durchlaufenden Prozess waschen zu können.

Constantin Menzel, Geschäftsführer bei Menzel (links) und Wolfgang Fechner, technischer Vertriebsleiter bei Menzel, freuen sich darüber, dass das Unternehmen es geschafft hat, auch elastische Stoffe in einem durchlaufenden Prozess waschen zu können.

Gemeinsam entwickelte Automatisierung

Den Erfolg des Projekts sieht Constantin Menzel auch in der engen Zusammenarbeit mit Lenze begründet. Beide Unternehmen arbeiten schon über Jahrzehnte hinweg eng zusammen – was letztlich auch das Engineering beinhaltet. Bei der CompactFlow hat der Spezialist für Motion Centric Automation ebenfalls intensiv beratend mitgearbeitet. „Bisher hat es keiner hinbekommen, z. B. sogenannte Gummibandware (elastische Miederwaren mit hohem Elastananteil) zum Laufen zu bringen. Wir haben die entscheidenden Zusammenhänge erkannt und diese gemeinsam mit Lenze in eine Automatisierung gebracht. Mehr wird nicht verraten“, freut sich der Geschäftsführer.

Technisch realisiert ist das Ganze mit Servoreglern aus der Reihe i700 und dem Controller 3200 C als kompaktem Zentrum der Automation. Um eine hohe Achssynchronität der insgesamt zehn Antriebe zu gewährleisten, nutzt Lenze die Performance des Echtzeit-Ethernet-Busses Ethercat. Für die Software konnte das Projektteam vor allem bei den Standardfunktionen fertig programmierte Module aus der Application Toolbox FAST von Lenze verwenden. Typische Aufgaben sind hier Tänzerlageregelung, Kraftmessung, Wickeln und Gleichlauf. Die Maschinenbauer von Menzel rechnen fest damit, dass bei Standardanwendungen der Trend noch mehr dahin gehen wird, vorbereitete Softwaremodule einzusetzen. Hinter Lenze FAST stecken prinzipiell einfach einsetzbare Software-Module, die Standardfunktionen so weit wie möglich abdecken.

Der Vorteil: Standardisierte und wiederverwendbare Softwaremodule verschaffen Programmierern mehr Luft für die Entwicklung und den Test besonderer Maschinenfunktionen. Die FAST-Technologiemodule nutzen die gleichen standardisierten Schnittstellen, können beliebig und leicht kombiniert und mit eigenen selbst erstellten Komponenten ergänzt werden.

Apropos Standard: Zum Serienumfang der Automatisierung bei Menzel zählt die Fernwartung, da die Anlagen überwiegend im Ausland eingesetzt werden. Weil die Antriebs- und Automatisierungstechnik aus einem Guss ist und mit einem durchgängigen Bussystem arbeitet, hat der Service die Möglichkeit, die komplette Anlage bis hinunter zur Aktorik zu überwachen und zu optimieren. Fernwartung und Online-Monitoring gehören bei Menzel zum täglichen Geschäft – vor allem während einer Inbetriebnahme. „Wir können nicht wochenlang vor Ort sein“, unterstreicht Constantin Menzel. Optimierungen laufen deshalb über die Fernwartung und darum ist an dieser Stelle die Durchgängigkeit der Daten so wichtig. „Das Problem ist eher die Kommunikation mit dem Gerät beim Kunden, weil die Qualität der nationalen Netze sehr unterschiedlich ist“, muss Wolfgang Fechner immer wieder erleben.

Mit einer in einem gemeinsamen Engineering-Projekt erarbeiteten Motion-Control-Lösung hat es Menzel erreicht, in der CompactFlow auch Stoffe in einem durchlaufenden Prozess zu waschen, deren elastische Eigenschaften dies bis dato nicht zuließen. Die Durchgängigkeit der Motion Centric Automation von Lenze ermöglicht überdies, die Anlagen internationaler Kunden ohne teure Auslandsreisen per Fernwartung zu optimieren, um die Produktivität im laufenden Betrieb weiter zu steigern.

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