Bürstenloser Servomotor für Verpackungsprozesse

Schnelligkeit, Flexibilität und hohe Qualitätsanforderungen sind Eigenschaften moderner Logistikprozesse. Dabei ist auch die Versandverpackung ein wichtiges Thema, denn nur bestmöglich geschützt können hochwertige Produkte sicher ihren Bestimmungsort erreichen. Elektrische Antriebe sind das Herzstück dieses Prozesses: Sie befördern Verpackungsmaterialien oder treiben die Werkzeuge beim Formen und Schließen der Verpackungen an. Gefragt sind kosteneffiziente und präzise Antriebssysteme, die im gesamten Verpackungsprozess für eine zuverlässige Automatisierung sorgen. Gleichzeitig müssen diese oft unter sehr beengten Verhältnissen beträchtliche Kräfte freisetzen, auch im Dauer- oder Start-and-stop-Betrieb zuverlässig arbeiten und dabei in manchen Fällen auch noch hochpräzise positionieren.

Antriebssysteme von Faulhaber haben hier nach eigenen Angaben ihre Leistungsfähigkeit in vielen Anwendungen bewiesen. Egal ob hohe Dynamik, präzise Positionierung oder besonders kompakte Abmessungen gefordert sind, im Produktportfolio mit mehr als 25 Mio. Kombinationsmöglichkeiten aus Kleinstantrieben, optischen, magnetischen oder absoluten Encodern sowie Speed- und Motion-Controllern mit unterschiedlichsten Schnittstellen, verspricht der Hersteller, immer eine passende Lösung zu haben.

Ein typischer Einsatzbereich für die vielseitigen Antriebssysteme sind Packstationen, wo die Produkte in passende Versandkartons gepackt werden. Sensoren erfassen dazu ihre Dimension. Automatische Packstationen falten dann aus einer Kartonbahn individuell die passende Hülle. Das spart nicht nur Material, sondern auch Versandkosten, da die Logistik-Dienstleister ihre Preise neben dem Gewicht auch am Volumen ausrichten. Die eigentliche Arbeit des Faltens erledigen kleine Hebel und Klappen in der Verpackungsmaschine. Um sie zu bewegen, sind nach Faulhaber bürstenlose DC-Servoantriebe mit integriertem Motion Controller gut geeignet. Sie sind kompakt und sollen sich dadurch auch bei beengten Einbauverhältnissen gut integrieren lassen.

Bei manchen Handlingaufgaben wie Weichen, Klappen oder Schiebern auf Förderbändern oder Rollenbahnen haben sich graphitkommutierte DC-Kleinstmotoren der CXR-Serie in Verbindung mit darauf abgestimmten Getrieben bewährt. Ihr Kommutierungssystem ist, so Faulhaber, sehr robust und eignet sich besonders für dynamische Hochleistungsapplikationen mit schnellem Start-Stopp-Betrieb, wie es bei vielen Packstationen gefordert ist. Die Gleichstrommotoren sollen sich durch ihre lineare Charakteristik zudem einfach regeln lassen. Kombiniert mit hochauflösenden Encodern sind sie damit für präzise Positionieraufgaben gut geeignet. Hochwertige Neodymmagnete und die bewährte Faulhaber-Wicklung versprechen zudem eine hohe Leistungsdichte bei kompakter Bauform. Sie lassen sich dadurch direkt in die Faltmechanismen der Packstationen einbauen. Dort können sie trotz ihrer geringen Baugröße beträchtliche Kräfte liefern, so Faulhaber.

Werden die Pakete dann zum Transport auf Paletten gestapelt, benötigen sie eine Fixierung. Meist benutzt man dafür Bänder aus faserverstärktem Kunststoff. Umreifungsgeräte spannen und verschweißen das Band, sodass es eng am Stapel anliegt und diesen sichert. Auch einzelne Pakete können so zusätzlich stabilisiert werden. Wenn diese Geräte in der Hand gehalten werden, kommt es hier besonders auf das Gewicht an, jedes Gramm weniger schont die Gesundheit der Mitarbeiter. Kleine, leichte Antriebe sind deshalb gefragt, zum Beispiel der bürstenlose DC-Servomotor 3274…BP4. Mit einem Durchmesser von nur 32 mm und 74 mm Länge erreicht er nach Faulhaber ein Spitzendrehmoment von über 1 Nm. Mit dieser Kraft lassen sich auch Bänder für schwere Lasten sicher spannen. Mit knapp 320 g bringt der Motor dabei weniger als die Hälfte an Gewicht auf die Waage wie vergleichbare Motoren und eignet sich für Anwendungen, in denen es auf hohe Leistung und dynamischen Start-Stopp-Betrieb bei möglichst geringem Gesamtgewicht ankommt.

Ist bei Verpackungsmaschinen der Einbauplatz in axialer Richtung knapp bemessen, bieten sich oft die drehmomentstarken Flachmotoren der BXT-Serie an. Dank innovativer Wickeltechnik und verbesserter Auslegung sind die Motoren nach Herstellerangaben selbst nur 14, 16 und 21 mm lang, liefern aber Drehmomente bis 134 mNm bei einem Durchmesser von 22,32 bzw. 42 mm. Zur exakten Drehzahlregelung oder bei hohen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit werden jetzt durchmesserkonforme magnetische Encoder oder Speed Controller vollständig in die gehäusten Motorvarianten integriert, wodurch sich der Antrieb lediglich um 6,2 mm verlängern soll.

Für die Drehzahlregelung werden in den Motoren integrierte, digitale Hallsensoren genutzt. Damit stehe ein breiter Drehzahlbereich von 200 U/min bis zu 10.000 U/min zur Verfügung. Die kompakte Antriebskombination ist, so Faulhaber, ideal für platzkritische Anwendungen und bietet eine einfache Installation und Inbetriebnahme. Die passenden Metall-Planetengetriebe der Baureihe GPT versprechen ebenfalls kurze Bauweise, hohes Drehmoment und feine Abstufungen der zahlreichen Untersetzungsverhältnisse. (ms)