In den Dosieranlagen von Bdtronic werden 1- und 2-komponentige Reaktionsgießharze mit hoher Präzision und Prozesssicherheit verarbeitet. (Bild: Wittenstein)
Prozessgenauigkeit ist beim Dosieren zwar das A und O, aber bei weitem nicht die einzige Herausforderung. Mit seinen bürstenlosen Kleinservomotoren aus der Baureihe Cyber Dynamic Line und dem Antriebsverstärker Simco Drive bietet der Antriebstechnik-Spezialist Wittenstein jetzt eine Komplettlösung.
Dosier- und Wiederholgenauigkeiten von über 98 Prozent, kombiniert mit höherer Dynamik, integrationsfreundlicher Bauform, ansprechendem Design, Einkabeltechnologie und echtzeitfähiger Netzwerkintegration: Die bürstenlosen Kleinservomotoren aus der Baureihe Cyber Dynamic Line und der Antriebsverstärker Simco Drive von Wittenstein sorgen in den vollautomatischen Dosieranlagen des Prozesslösungsanbieters Bdtronic für Leistung.
Die Kleinmotoren-Familie Cyber Dynamic Line im hochwertigen und reinigungsfreundlichen Edelstahl-Gehäuse wurde in den vier Baugrößen 17, 22, 32 und 40 Millimeter für Leistungsbereiche zwischen 25 und 335 Watt konzipiert. Bild: Wittenstein
Die Simco Drive-Antriebsverstärker zeichnen sich unter anderem durch ihre platz- und kabelsparende Montage, ihre einfache Bedienung sowie die Anbindungsmöglichkeit an Ethercat und andere echtzeitfähige Feldbusse aus. Die dreiphasigen, permanenterregten Synchron-Servomotoren der Produktfamilie Cyber Dynamic Line mit Baugrößen von 17 bis 40 Millimeter schlagen sich gut in puncto Dynamik, Drehmoment, Leistungsdichte und Integrationsfreundlichkeit. Als mechatronisches Antriebspaket aufeinander abgestimmt sind der Servoantriebsverstärker Simco Drive und der von Bdtronic eingesetzte Kleinservomotor Cyber Dynamic 40 eine Antriebslösung für schnelle, präzise und wiederholgenaue Dosieraufgaben.
Das Unternehmen Bdtronic ist ein Hersteller von Anlagensystemen und kompletten Prozesslösungen in den Bereichen Dosiertechnik, Imprägniertechnologie, Heißnieten, Niederdruck- und atmosphärische Plasmasysteme sowie der damit verbundenen Automatisierungstechnik. „Zu den Kunden zählen unter anderem Unternehmen der Automobil- sowie Automobilzulieferindustrie, Anbieter von E-Car- und Hybridantriebstechnik, die Elektro-, Elektronik- und Solar-Industrie sowie die Filter- und die Medizintechnik“, skizziert Markus Rieger die Branchen, an die Bdtronic bis heute weltweit mehr als 3000 Anlagen ausgeliefert hat. „Überall stellt der Markt immer wieder neue Anforderungen an die Dosier- und Wiederholgenauigkeit sowie die Beherrschbarkeit und die Kontrolle unserer Prozesslösungen“, beschreibt Rieger den globalen Trend. „Daher müssen wir beispielsweise unsere dosiertechnischen Lösungen zum statischen und dynamischen Mischen und Verarbeiten von ein- und zwei-komponentigen Reaktionsgießharzen immer wieder auf den Prüfstand stellen und kontinuierlich weiterentwickeln.“
In den Dosieranlagen von Bdtronic werden 1- und 2-komponentige Reaktionsgießharze mit hoher Präzision und Prozesssicherheit verarbeitet. Bild: Wittenstein
Unterschiedliche Lösungen
Hinzu kommt, dass kaum eine Prozesslösung gleich einer anderen ist: „Da spielen viele Parameter hinein“, erklärt Markus Rieger. „Unterschiedliche Prozesstechnologie wie zum Beispiel das Vergießen unter Atmosphäre oder im Vakuum, Applizierungsverfahren wie Dichten, Kleben, Sprühen, Schäumen, unterschiedliche Viskositäten und Füllstoffbeimengungen, verschiedene Reaktionsgießharze – und eigentlich gleiche oder gleichnamige Materialien von verschiedenen Herstellern, die dann im Prozess sehr unterschiedlich Eigenschaften aufweisen können.“ Um beim Verarbeiten von Polyurethanen, Siliconen, Epoxidharzen und thermisch leitfähigen Pasten immer die gewünschte Materialqualität – homogen, fließfähig und luftblasenfrei, die richtigen Mischungsverhältnisse und Austragsmengen und die vom Kunden erwarteten Dosierergebnisse zu erzielen, kommen in den statischen und dynamischen Dosiersystemen der Dosieranlagen bürstenlose Servomotoren vom Typ Cyber Dynamic 40 zum Einsatz. Sie treiben die Exzenterschneckenpumpen so an, dass auch kleinste Mengen im Mikroliter-Bereich sehr exakt dosiert werden können.
Exaktes Dosieren
Die Kleinservomotoren-Familie Cyber Dynamic Line im reinigungsfreundlichen Edelstahl-Gehäuse wurde in den vier Baugrößen 17, 22, 32 und 40 Millimeter für Leistungsbereiche zwischen 25 und 335 Watt konzipiert. Die Ausführung Cyber Dynamic 40 mit ihrem Außendurchmesser von 40 Millimetern und einem Maximaldrehmoment von 12 Newtonmetern in Verbindung mit einem hochpräzisen Planetengetriebe ist für Bdtronic die richtige Dosis Antriebstechnik. So passt die runde Bauform gut in die mechanische Ausführung und Anordnung der Dosierysteme.
Mit nur 81 Millimetern Motorlänge bietet der Cyber Dynamic 40 eine hohe Leistungsdichte und wiegt je nach angebautem Getriebe nur etwa 700 bis 900 Gramm. „Die bewegten Portalachsen, in die die Dosiersysteme häufig integriert sind, benötigen durch das Verhältnis von hohen Drehmomenten zu geringem Antriebsgewicht deutlich weniger kinetische Energie als mit vergleichbaren Servomotoren. Gleichzeitig erreichen sie eine höhere Dynamik beim Verfahren, da weniger Masse beschleunigt und gebremst werden muss. Zudem sparen uns die Servomotoren von Wittenstein Cyber Motor eine zusätzliche Umlenkmechanik ein, die bei anderen Antrieben aufgrund der größeren Abmaße zur Anbindung an die Dosierschnecken erforderlich ist“, erklärt Markus Rieger. Schließlich macht das hohe Drehmoment bei geringen Drehzahlen die Kleinmotoren nicht nur besonders regelungssteif, sondern auch langlebig und leise. Um den verschiedenen Vergusstechnologien, Applizierungsverfahren und Materialmerkmalen prozesstechnisch gerecht zu werden, werden bei Bdtronic je nach Viskosität der zu fördernden Medien unterschiedliche Übersetzungsvarianten mit ein- bis dreistufigen Getrieben und Übersetzungsverhältnissen von i=4 bis i=100 eingesetzt. So kann ein maximales Drehmoment von bis zu 12 Newtonmetern bei einem Durchmesser von 40 Millimetern erreicht werden.
Ein weiterer Pluspunkt der gesamten Produktfamilie ist das formschöne Design der Baureihe – für Bdtronic besonders relevant, weil die Dosiereinheit in den Anlagen von außen einsehbar ist. Wie die gesamte Produktfamilie verfügt auch der Cyber Dynamic 40 standardmäßig über einen kompakten und robusten Absolutwertgeber mit einer Auflösung von 12 Bit.
Je nach Viskosität der Reaktionsgiessharze kommen in den Motor-Getriebe-Einheiten unterschiedliche Übersetzungsvarianten mit ein- bis dreistufigen Getrieben und Drehmomenten bis 12 Newtonmeter zum Einsatz. Bild: Wittenstein
Die Motorleitungen in Einkabeltechnik zum Antriebsregler – zweifach geschirmte Hybridkabel für die simultane Leistungs- und Signalübertragung – reduzieren den Verdrahtungsaufwand zum Antriebsregler. Sie werden von Wittenstein Cyber Motor in variablen Längen vorkonfektioniert und sind schleppkettentauglich. Neben der eingesetzten Variante in IP54 stehen zudem Ausführungen in Volledelstahl mit Schutzarten bis IP96K zur Verfügung.
Den zweiten Teil der mechatronischen Antriebslösung für die Dosieranlagen des Unternehmens stellt der Servoantriebsverstärker Simco Drive dar. Entwickelt für sinuskommutierte Servomotoren mit einer Dauerleistung bis zu 500 Watt und einer Spitzenleistung bis zu einem Kilowatt über fünf Sekunden zeichnet sich die Baureihe messtechnisch durch eine hochauflösende Stromregelung mit bis zu 16 Bit und eine schnelle Strommessung unter 8 Mikrosekunden aus – ideal für eine hochgenaue Drehmomentregelung und hohe Dynamik im Stromregelkreis. „Diese Merkmale ermöglichen es, selbst bei variablen Verfahrgeschwindigkeiten der Portalachsen auch kleinste Mengen mit hoher Exaktheit zu fördern. Durch die präzise Steuerung können wir Dosiermengen individuell regeln, Mengentoleranzen minimieren und die Dosierergebnisse wiederholbar optimieren“, bestätigt Markus Rieger.
Hintergrundinformation
Wittenstein Cyber Motor
Wittenstein Cyber Motor entwickelt, produziert und vertreibt Miniaturservomotoren und komplette Miniaturantriebssysteme; außerdem Sondermotoren für Ultrahochvakuum, radioaktive Umgebungen und Hochtemperaturbereiche. Cyber-Motoren sind speziell für die Branchen Robotik, Semiconductorfertigung, Holzverarbeitung und Automatisierungstechnik entwickelt worden. Darüber hinaus fertigt Wittenstein Cyber Motoren als kundenspezifische Sonderausführungen.
Rasche Montage im Schaltschrank
Der Antriebsverstärker ist als Schaltschrankvariante in IP20 und als dezentrale Variante mit Schutzart IP65 erhältlich, welche den dezentralen Einsatz im Feld ermöglicht. Bei Bdtronic hat man sich für den Servoantriebsverstärker in Schutzart IP20 entschieden. „Dank seiner Kompaktheit und Montagemöglichkeit über einen Hutschienenclip kann der Simco Drive schnell und platzsparend im Schaltschrank montiert werden“, erläutert Markus Rieger.
Regelungstechnisch können die Verstärker im eigenständigen Positionierbetrieb mit definierbaren Trajektorien und Fahrsatztabellen eingesetzt werden, aber auch – wie im vorliegenden Fall über den Ethercat-Bus – im geschlossenen Regelkreis mit Echtzeit-Führungskommunikation. Für die Feldbusintegration steht zudem je eine Verstärkerausführung mit Canopen- oder mit Profinet-Interface zur Verfügung.
Mit STO (Safe Torque off) exisitiert auch die Option einer integrierter Safety-Funktionen gemäß SIL3 (Zertifizierung folgt). Die grafische Benutzerschnittstelle Motion GUI des Simco Drive sorgt für die intuitive Führung des Bedieners der Anlage bei der Inbetriebnahme, der Diagnose sowie im Servicefall. Dadurch können Condition Monitoring wie auch Integrations- und Wartungsarbeiten effizient und zeitsparend durchgeführt werden.
Die Performance der Servoantriebsverstärker Simco Drive passt bestens zum Leistungspotenzial des Cyber Dynamic 40 mit seiner schnellen Stromregelung und hohen Stromauflösung. Bild: Wittenstein
Der mechatronischen Komplettlösung eröffnen sich eine Reihe interessanter Applikationen: Positionier- und Kurzhubachsen auch bei nebeneinander angeordneten Motoren mit kleinen Teilungsabständen in Verpackungsmaschinen gehören ebenso dazu wie die Bauteilebestückung oder das Drahtbonding in der Elektronikfertigung. Als Antriebslösung für Nadeln und Schneidevorrichtung in der Textil- oder Papierindustrie bilden Simco Drive und Cyber Dynamic Line ebenso eine gute Kombination wie in Pick & Place-Anwendungen oder an gewichtssensitiven Achsen in der Robotik und Automation. bf
