Ziel des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) geförderten Projektvorhabens war es, zwei Prozessschritte beim hermetischen, hygienegerechten Verschrauben und Siegeln beispielsweise von Sterilprodukten in nur einem Arbeitsgang zusammenzuführen. „InduTwist vereint zwei Prozesswerkzeuge, eines für das Aufdrehen von Schraubverschlüssen auf die Verpackung und eines für das Induktionsversiegeln, in einem einzigen Arbeitsgang“, sagt Dipl.-Ing Klaus Baltes, Geschäftsführer der auf hygienischen Maschinenbau spezialisierten Firma Imagine Engineering in Bergheim. Und Dipl.-Ing. Katja Brodhun, ebenfalls Geschäftsführerin des Unternehmens, ergänzt: „Indem InduTwist die beiden Werkzeuge und Arbeitsschritte miteinander verbindet, kann das Erzeugen von Schmelze und Presskraft sicher ermittelt werden. Eine Prozesslösung, die bislang in dieser Form im Markt nicht verfügbar ist.“
Mit einem kompakten gehäuselosen Servomotor aus der Cyber Kit Line mit 85mm Außendurchmesser, einem Cyber-Simco-Drive-2-Servoregler mit Multi-Ethernet-Schnittstelle sowie einem Hutschienen-Netzteil der Cyber-Power-Supply-Reihe hatten die Verantwortlichen bei Imagine Engineering und bei Wittenstein Cyber Motor die passende, mechatronische Antriebslösung für den Induktions-Siegelverschrauber gefunden.
Antriebssystem aus einer Hand
Die Produktfamilie der gehäuselosen Servomotoren Cyber Kit Line Small bietet zahlreiche innovative Gestaltungsmöglichkeiten für Antriebslösungen in OEM-Maschinen. Zu den wichtigsten Vorteilen zählt die hohe Design-Flexibilität, die sich durch den Verzicht auf Gehäuse und Lagerung ergibt. Kompakte Abmessungen, die Reduzierung von Masse sowie höchste Leistungsdichte durch ein drehmoment-optimiertes Motordesign ermöglichen platzsparende und zugleich dynamische Antriebslösungen, beispielsweise in Verbindung mit der neuen Cyber-Simco-Drive-2-Reglerfamilie. Diese Regler gehören nicht nur zu den platzsparendsten Servoantriebsreglern ihrer Art am Markt, sondern bieten durch ihre Multi-Ethernet-Schnittstelle auch Konnektivität in eine Vielzahl von Feldbusumgebungen. Zudem sind sie offen für unterschiedliche Encoder- und Motor-Feedback-Lösungen. Dazu passen die leistungseffizienten Hutschienen-Netzteile der Reihe Cyber Power Supply, deren verschiedene Ausführungen über Wirkungsgrade von mehr als 95 Prozent verfügen und damit die Wärmeentwicklung in Gesamtsystemen reduzieren. Darüber hinaus verfügen sie durch einen hohen Überlastfaktor über Leistungspotenziale, die sie der Antriebslösung als zusätzliche Energie- und Leistungsreserven zur Erreichung hoher Beschleunigungen und kurzer Taktzyklen bereitstellen können.
Hohe Leistungsdichte, große Hohlwelle
Der Produktbaukasten zeichnet sich durch ein besonderes Design der Statoren aus – 24 Einzelzähne sind in Rundform gesteckt und mit einem hohen Kupferfüllfaktor vergossen. Dadurch erreichen die Servomotoren Dauerdrehmomente, die die Werte vergleichbarer Motoren am Markt deutlich übertreffen. Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal bei dieser Art gehäuseloser Motoren ist die große Hohlwelle. In Roboterachsen und anderen, platzkritischen Konstruktionen ermöglichen sie es, Kabel-, Druckluft-, Vakuum-, Lichtleiter- und Laserdurchführungen platzsparend und geschützt zu realisieren. „Für das Projekt InduTwist war neben der Kompaktheit des Motors die große Hohlwelle eine entscheidende Voraussetzung, da durch sie der Induktionsschweisskopf hindurchgeführt wird“, erklärt Dr. Jan Oberländer, tätig im Bereich Technology & Simulation bei Imagine Engineering. „Die anwenderfreundliche Konstruktion vereinfacht nicht nur die Integration und Installation im Inneren der Maschine, sondern kann auch in einem Servicefall für eine Zeit- und Kostenersparnis sorgen.“
Hygienisch Verschließen in einem Prozessschritt
Produktbehälter mit Schraubverschlüssen dienen in der Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie zum hygienischen Verpacken von Produkten. Um einen vollständig hermetischen Verschluss insbesondere für Sterilprodukte zu gewährleisten, werden im Schraubverschluss Siegelfolien aus Aluminium mit Polymerbeschichtung eingesetzt. Diese Siegelfolien stellen einen Barriereschutz des Produkts vor Umgebungseinflüssen dar.