\“Mit einer antriebstechnischen Komplettlösung von Wittenstein ist es uns möglich, die stetig wachsenden Kundenerwartungen an die Prozessgenauigkeit beim Positionieren und Dosieren wie auch an die Produktivität unserer Anlagensysteme zu erfüllen\“, sagt Markus Rieger, Vertriebsleiter Deutschland beim Dosiertechnik-Anbieter BDTronic. Die Simco-Drive-Antriebsverstärker zeichnen sich u.a. durch platz- und kabelsparende Montage, einfache Bedienung sowie die Anbindungsmöglichkeit an Ethercat und andere echtzeitfähige Feldbusse aus. Die dreiphasigen, permanenterregten Synchronservomotoren der Produktfamilie Cyber Dynamic Line mit Baugrößen von 17 bis 40mm bieten hohe Dynamik, Drehmoment, Leistungsdichte und Integrationsfreundlichkeit. Als mechatronisches Antriebspaket sind der Servoantriebsverstärker und der eingesetzte Kleinservomotor mit 40mm aufeinander abgestimmt.
Globaler Prozesslösungsanbieter
BDTronic ist Hersteller von Anlagensystemen und Prozesslösungen in den Bereichen Dosiertechnik, Imprägniertechnik, Heißnieten, Niederdruck- und atmosphärische Plasmasysteme sowie der damit verbundenen Automatisierungstechnik. \“Zu den Kunden zählen u.a. Unternehmen der Automobil- und Zulieferindustrie, Anbieter von E-Car- und Hybridantriebstechnik, die Elektro-, Elektronik- und Solarindustrie sowie die Filter- und die Medizintechnik\“, skizziert Rieger die Branchen, an die das Unternehmen insgesamt bereits 3.000 Anlagen ausgeliefert hat. \“Überall stellt der Markt 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 Zweikomponenten-Reaktionsgießharzen immer wieder auf den Prüfstand stellen und kontinuierlich weiterentwickeln.\“ Hinzu kommt, dass kaum eine Prozesslösung gleich einer anderen ist. \“Da spielen viele Parameter hinein\“, erklärt Rieger, \“Unterschiedliche Prozesse wie z.B. das Vergießen unter Atmosphäre oder im Vakuum, Applizierungsverfahren wie Dichten, Kleben, Sprühen, Schäumen, unterschiedliche Viskositäten und Füllstoffbeimengungen, verschiedene Gießharze – und eigentlich gleiche bzw. gleichnamige Materialien von verschiedenen Herstellern, die dann im Prozess sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können.\“ Um letztlich beim Verarbeiten von Polyurethan, Silikon, Epoxidharz 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 BDTronic-Dosieranlagen bürstenlose Servomotoren vom Typ Cyber Dynamic 40 zum Einsatz.
Kleinservomotoren für exaktes Dosieren
Die Kleinservomotoren-Familie im reinigungsfreundlichen Edelstahlgehäuse wurde in den vier Baugrößen 17, 22, 32 und 40mm für Leistungsbereiche zwischen 25 und 335W konzipiert. Die Ausführung Cyber Dynamic 40 mit 40mm Außendurchmesser und einem Maximaldrehmoment von 12Nm in Verbindung mit einem Planetengetriebe ist bei BDTronic die passende \’Dosis Antriebstechnik\‘. Die runde Bauform ist geeignet für die mechanische Ausführung und Anordnung der Dosiersysteme. Mit nur 81mm Motorlänge bietet der Antrieb eine hohe Leistungsdichte – und wiegt je nach angebautem Getriebe etwa 700 bis 900g. \“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\“, so Rieger. \“Zudem sparen uns die Servomotoren eine zusätzliche Umlenkmechanik ein, die bei anderen Antrieben aufgrund der größeren Abmaße zur Anbindung an die Dosierschnecken erforderlich ist.\“ Schließlich macht das hohe Drehmoment bei geringen Drehzahlen die Kleinmotoren nicht nur besonders regelungssteif, sondern auch langlebig und leise. Um den verschiedenen Vergusskonzepten, 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 12Nm bei einem Durchmesser von 40mm erreicht werden. Wie die gesamte Produktfamilie verfügt auch der cyber dynamic 40 standardmäßig über einen kompakten und robusten Absolutwertgeber mit einer Auflösung von 12Bit. Die Motorleitungen in Einkabeltechnik zum Antriebsregler – zweifach geschirmte Hybridkabel für die simultane Leistungs- und Signalübertragung – reduzieren den Verdrahtungsaufwand zum Antriebsregler enorm. Sie werden von Wittenstein in variablen Längen vorkonfektioniert und sind schleppkettentauglich. Neben der dort eingesetzten Variante in IP54 stehen zudem Ausführungen in Volledelstahl mit Schutzarten bis IP69K zur Verfügung.
Dynamische Regelung der Dosierantriebe
Den zweiten Teil der mechatronischen Antriebslösung für die Dosieranlagen ist der Servoantriebsverstärker Simco Drive. Entwickelt für sinuskommutierte Servomotoren mit einer Dauerleistung bis 500W und einer Spitzenleistung bis 1kW über 5s zeichnet sich die Baureihe messtechnisch durch eine hochauflösende Stromregelung mit bis zu 16Bit und eine schnelle Strommessung unter 8µs aus – passend für eine genaue Drehmomentregelung und hohe Dynamik im Stromregelkreis. \“Diese Merkmale ermöglichen es, selbst bei variablen Verfahrgeschwindigkeiten der Portalachsen auch sehr geringe Mengen mit hoher Exaktheit zu fördern\“, bestätigt Markus Rieger. \“Durch die präzise Steuerung können wir Dosiermengen individuell regeln, Mengentoleranzen minimieren und die Dosierergebnisse wiederholbar verbessern.\“ 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. \“Durch seine Kompaktheit und Montagemöglichkeit über einen Hutschienenclip kann der Simco Drive schnell im Schaltschrank montiert werden\“, erläutert Rieger. Regelungstechnisch können die Verstärker im eigenständigen Positionierbetrieb mit definierbaren Trajektorien und Fahrsatztabellen eingesetzt werden, aber auch im geschlossenen Regelkreis mit Echtzeit-Führungskommunikation. Für die Feldbusintegration steht zudem je eine Verstärkerausführung mit CANopen- bzw. mit Profinet-Interface zur Verfügung. Mit STO (Safe Torque off) existiert auch die Option einer integrierter Safety-Funktionen gemäß SIL3 (Zertifizierung folgt). Die grafische Benutzerschnittstelle MotionGUI sorgt für die intuitive Führung des Bedieners der Anlage bei der Inbetriebnahme, der Diagnose sowie im Servicefall. Dadurch können ein Condition Monitoring wie auch Integrations- und Wartungsarbeiten effizient und zeitsparend durchgeführt werden.
