Kunden auf der ganzen Welt schätzen vor allem die Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit der Textilverarbeitungslösungen, mit dem blauen Mammut als Markenzeichen. Die Nähmaschinenfabrik Emil Stutznäcker aus Köln ist seit mehr als 140 Jahren spezialisiert auf die Fertigung qualitativ hochwertiger Nähmaschinen für die industrielle Steppung. Doch was macht eine gute Naht aus? „Sie muss immer gleich sein“, erklärt Olaf Offergeld aus der Elektronikentwicklung des Familienunternehmens treffend wie knapp. Gleich bedeutet zum Beispiel, den Faden bei jedem Stich immer mit der exakt gleichen Fadenspannung auf dem Material zu führen. Auch Fehlstiche beeinträchtigen die Qualität und sind die Folge ausgelassener Knoten auf der Unterseite.
Konstant das gleiche Nahtbild
Ausgelassene Knoten beim Steppstich werden auf der Oberseite sichtbar durch doppelte oder mehrfache Stichlängen. Die Ursache dafür kann unter anderem durch eine mangelnde Synchronität zwischen der Nadel des Nähkopfes und dem Greifer der Unterfadenspule hervorgerufen werden. Für beide Funktionen setzen die Kölner Antriebsregler der Reihe ARS 2000 SE von Metronix aus Braunschweig ein. „Die Servos haben wir mit Motoren und Getrieben zu einer Gesamtlösung kombiniert“, erzählt Thomas Hindrichs, Geschäftsführer des Ingenieurbüros Peter Hindrichs. Das Unternehmen aus Bergheim pflegt eine langjährige Zusammenarbeit mit Metronix und arbeitet als Engineeringpartner vor allem für OEM.
Präzision mit 3.000 Stichen pro Minute
Bei den Anlagen der Nähmaschinenfabrik Emil Stutznäcker bestand die besondere Herausforderung darin, eine Antriebsregelung zu konzipieren, die bei 3.000 Umdrehungen in der Minute eine Winkelgradabweichung im Verbund von unter 0,5 Grad erreicht. „Liegen wir darüber, nähen wir nicht mehr sicher“, meint Olaf Offergeld. „Der Greifer muss genau dann zur Stelle sein, wenn der Nadelfaden in der Aufwärtsbewegung eine Schlinge gebildet hat.“ Die gebotene Präzision ist auch dann gefragt, wenn etwa in den Vielnadelnähmaschinen Produktionsgeschwindigkeiten bis zu 1.700 Stiche in der Minute erreicht werden. „Bei einer Stichlänge von fünf Millimetern sind das achteinhalb Meter Naht pro Minute. Da kommt am Ende richtig was raus“, sagt Offergeld.
In einer anderen Maschinenlösung hat das Ingenieurbüro Peter Hindrichs die servomotorisch angetriebenen Nähköpfe in einen mehrachskoordinierten CNC-Verbund gebracht. Für die interpolierende Positionierung kommen ebenfalls Metronix ARS 2000 SE Regler zum Einsatz. Die Besonderheit dieser Anlage besteht vor allem darin, besonders dicke, schwere aber auch dünne Füllmaterialien flexibel verarbeiten zu können. Bis zu zwei Nähköpfe (Mammut P2A / P2S) sind auf dem Oberportal installiert, die Unterfadenführung folgt auf der Unterseite des Gewebes mit einer präzisen Linienführung. Die Besonderheit dabei: Der Greifer muss nicht nur stationär zur exakten Zeit zur Stelle sein, nachdem die Nadel das Gewebe durchdrungen hat – er muss auch räumlich präzise zur Stelle sein. Bis zu acht Servoachsen arbeiten dafür im Verbund. Aus Sicht der Antriebstechnik steckt nach Ansicht von Metronix-Vertriebsleiter Olaf Donner „dahinter eine anspruchsvolle Regelung für eine alles andere als alltägliche Anwendung“. Die Metronix Servoregler ARS 2000 SE punkten nach Auskunft von Donner vor allem mit ihren kurzen Abtastzeiten von unter 32 µsec im Stromregler. „Hier sind wir besonders schnell, was ein echter Vorteil ist.“
Thomas Hindrichs nutzt die ARS 2000 SE gerade in mehrachskoordinierten Motion Control Anwendungen, weil sich die Servoregler aus Braunschweig „so universell einsetzen lassen. Wir können damit entsprechend flexibel auch auf ganz spezielle Kundenwünsche eingehen“. Dabei mache die Parametriersoftware ‚Metronix ServoCommander‘ das Leben im Engineering vergleichsweise einfach – zumal die ARS 2000 SE „ohne Kauf von Optionskarten mit fast allen Gebersystemen klar kommen“. Linearantrieb, Torquemotor, Synchronservo: Unerheblich sei ebenfalls, welcher Motor letztlich auf der Aktorikseite angeschlossen ist.
Einfache Kodierung im Achsverbund
Eingebunden sind die bis zu acht Servoregler einer Nähmaschine per CAN-Bus Kommunikation in die CNC-Maschinensteuerung. Jede Achse erhält dabei eine definierte CAN-Knotennummer. Sie weist dem Regler seinen festen Platz innerhalb des Antriebsverbundes zu – sowohl räumlich, als auch funktional. Realisiert ist die Aufgabenzuordnung über eine binäre Kodierung im Anschlussstecker. Steht der Code beispielsweise auf 1001 weiß der Servo, dass er im Betrieb zum Beispiel als Greiferservo zu arbeiten hat. 1010 kann wiederum für den Antrieb eines Nähkopfes stehen.