Antriebslösung für die Rundtischkinematik

Im Segmentrundlauf die Kapseln befüllt

Bilder: Harro Höfliger

Für die neuen Kapselfüllmaschinen der Baureihe Modu-C CS suchte der Produktionsmaschinenhersteller Harro Höfliger Verpackungsmaschinen eine integrierte und einbaufertige Antriebs einheit, die hohe Anforde­rungen an Präzision, Dynamik und ­Kompaktheit erfüllt. Alles Merkmale für eine leistungsfähige Umsetzung der Rundtischkinematik im begrenzten Bauraum.

Der Nullspiel-Aktuator Galaxie D135 von Wittenstein Galaxie erwies sich dabei als geeignete Lösung, da er sowohl in der Anwendung selbst als auch in Konstruktion, Montage und Service Vorteile bietet. Der kompakte Antrieb aus der Galaxie Robustness Line kombiniert Spielfreiheit, Steifigkeit, Tragfähigkeit, präzise Positionier­barkeit, ruhigen Lauf und eine große Hohl­welle. Diese Merkmale ermöglichen eine leistungsfähige Umsetzung der Rundtischkinematik im begrenzten Bauraum. „Die Kompaktheit des Antriebs gepaart mit diesen spezifischen Charakteristiken ermöglichen den perfekten Fit in die Anwendung und den vorhandenen Bauraum“, erklärt Florian Huhnen, Konstrukteur bei Harro Höfliger. „Durch die Entkopplung der Antriebe für die Rundtische und die bislang damit verbundenen Be­ar­beitungsstationen mit Hilfe des Nullspiel-­Aktuator ­ergeben sich zahlreiche Optionen für die flexible Lösung unterschiedlicher Anforderungen an dieser kunden­spezifisch optimierbaren Maschine.“

Auf der Kapselfüllmaschine Modu-C CS von Harro Höfliger können alle gängigen Pulver und Pellets in stündlich bis zu 43.500 Kapseln gefüllt werden.

Prozesslösung für Kleinchargen oder Auftragsfertigungen

Die Kapselfüllmaschinen der Modu-C-Reihe des Produk­tions­maschinenherstellers sind ein zentraler Bestand­teil des Maschinenportfolios. Die jüngste ­Entwicklung, die Modu-C CS, ist für kleinere bis mittlere Produktions­mengen konzipiert, etwa für Forschungs- und Entwick­lungsanwendungen, Kleinchargen oder Auftragsferti­gungen und erreicht bis zu 43.500 Kapseln pro Stunde.

Ein Segmentrundlauf führt die Kapseln durch die einzelnen Prozessstationen, während ein patentiertes Trolley-System den schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Dosiersystemen ermöglicht. Diese Auslegung stellt hohe Anforderungen an die Bewegungssteuerung und macht eine flexible und präzise Kinematik erforderlich.

Integrierte Antriebseinheit mit einfacher Systemanbindung

Im Rahmen der Entwicklung des elektrischen Antriebs­konzepts wurde nach einer Alternative zu konventio­nellen Schrittschaltgetrieben gesucht. Deren Nachteil besteht darin, dass bei einer Taktzahlreduzierung auch die Rundtischbewegung automatisch verlangsamt wird. Um die Bewegungen von Rundtisch und Bearbeitungs­stationen unabhängig voneinander steuern zu können, wurde eine neue Lösung angestrebt. Ein Antrieb über Zahnkranz und Doppelmotor schied aufgrund des höheren Aufwands und zusätzlicher Lagerung aus. Stattdessen wurde der Nullspiel-Aktuator gewählt – eine einbaufertige Antriebseinheit mit inte­grierter Lagerung und einer 45-mm-Hohlwelle. „Mit dem ­ Aktuator D135 konnten wir eine integrierte Antriebsein­heit inklusive Lagerung anbieten“, sagt Sven ­Sanitz, Business Development Manager bei Wittenstein ­Galaxie. „Das Unternehmen benötigt jetzt nur noch eine Komponente und reduziert dadurch den Aufwand in Be­schaffung, Kommissionierung, Bereitstellung, Qualitäts­sicherung und Montage.“ Der Aktuator ist mit einem Absolutgeber mit Hiperface-Schnittstelle ausgestattet. Über diese Schnittstelle werden Motorkenndaten, Serien- und Artikelnummern sowie weitere Informationen automatisch bereitgestellt. Das ermöglicht eine schnelle und reibungslose Integra­tion in die Steuerungsumgebung.

Die Antriebslösung mittels Galaxie D135 und dessen große Hohlwelle ermöglicht die Entkopplung von Tischrotation und Prozessantrieb über die spezifische Kurvenscheibe.

Bewegungsprofile individuell anpassbar

Mit dem neuen Servoaktuator konnte die geforderte Leistung der Kapselfüllmaschinen-Version realisiert werden. Bewegungsprofile lassen sich je nach Füllgut und Dosierverfahren anpassen, sodass die Kapseln unabhängig von ihrer Befüllung auch bei höheren Taktzahlen sicher befüllt und verschlossen werden. Verarbeitet werden Kapseln von der größten Dimension „000“ bis zur kleinsten „5“. Auf einem eigens eingerichteten Teststand wurde der Antrieb über mehrere hundert Stunden unter praxisnahen Bedingungen geprüft. „Dabei“, so Huhnen, „hat der Servoa­ktuator seine Eignung in vollem Umfang bewiesen. Gleichzeitig hat sich gezeigt, dass der hohe Wirkungsgrad des Antriebs wesentlich dazu beiträgt, dass aufgrund der nur geringen Wärmeentwicklung auf eine Wasserkühlung und deren Peripherie verzichtet werden kann.“

Wartung und Formatwechsel vereinfacht

Auch beim Betrieb und Service zeigt der Antrieb Vorteile. Servicepositionen der Kapselfüllmaschine ­lassen sich einfach anfahren, der Antrieb ist gut zugänglich und erleichtert Wartungsarbeiten. „Im Betrieb wird zudem der Formatwechsel erleichtert“, erklärt ­Huhnen.

„Bei Kalibrierroutinen werden die einzelnen ­Segmente auf Lücke gefahren, so dass die Formatteile nicht verschmutzt werden. Kurze Rüstzeiten und geringe Rei­nigungsdauer ermöglichen so minimierte Stillstands­zeiten und maximale Produktivität.“ Die Zusammenarbeit zwischen Maschinen- und Antriebs­spezialisten besteht seit mehr als 25 Jahren und umfasst die gemeinsame Entwicklung, Auslegung und Optimierung mechatronischer Antriebssysteme. Unter­stützung bei der Auswahl von Getrieben und Servoak­tuatoren, die Nutzung von Auslegungstools sowie Be­gleitung bei der Inbetrieb­nahme gehören ebenso dazu wie die Implementierung elektronischer Typenschilder für eine vereinfachte Integration. Das aktuelle Projekt markiert einen weiteren Schritt in dieser Kooperation und bildet die Grundlage für künftige Entwicklungen im Bereich präziser, effizienter und flexibel konfigurierbarer Antriebslösungen.