Maßgeschneiderte Verpackungen

Praktisch alle modernen Produkte benötigen für Transport und Handling eine schützende Verpackung. Nummer eins bei der Materialwahl ist dabei immer noch Papier. Als Pappe oder (Well-)Karton erlaubt es vielfältige individuelle Gestaltungsmöglichkeiten. Um Design und Funktionalität eines neuen Entwurfes schnell in der Praxis testen zu können sind Vorabmodelle unverzichtbar. Von Hand bearbeitet ist das zu teuer und ungenau. Handliche Schneidplotter für den Büroeinsatz schaffen da Abhilfe. Die modernen Multitalente setzen CAD-Daten direkt in fertige Schnittmuster um.

Schneidanlagen für große Serien sind teuer, Stanzwerkzeuge kosten auch viel Geld. Daher bietet es sich an, ein neues Design erst einmal an Prototypen zu testen, bevor man teure Investitionen tätigt. Für solche Zwecke hat der Spezialist für Schneidgeräte, Lasercomb aus Notzingen, eine neue multifunktionale Plottergeneration entwickelt. Zuverlässigkeit, Präzi­sion und ein attraktiver Preis standen dabei im Lastenheft ganz oben.
Dazu bedarf es umfangreichen Know-hows in der Plottertechnik und leistungsfähiger Motoren für den kompakten Antrieb. Um diese Vorgaben umzusetzen, arbeitete der Hersteller auch hier mit seinem langjährigen Antriebslieferanten FAULHABER zu­sammen. So konnten zum einen bewährte Baugruppen übernommen und andererseits optimale Änderungen für das neue Konzept schnell und kompetent umgesetzt werden.

Kompakt und wartungsfreundlich

Am Anfang stand die Forderung, einen preiswerten kleinen Plotter mit den Eigenschaften der großen Brüder zu entwickeln. Eine einfache Übernahme des ­Konzepts in kleinerer Ausführung war aber nicht möglich; allein die Kosten für die Verkabelung hätten den Preisrahmen gesprengt. So entschied man sich hier, eine kompakte CNC-Steuerung im Hutschienenmodul zu verwenden. Als zweite Neuerung minimieren zwei CANopen-Knoten den Verkabelungsaufwand. Während ein Knoten als Steuerbus für die Ein-/Ausgänge zuständig ist, arbeitet der andere, höher getaktete, als Steuerbus für die Antriebe. So ist eine schnelle und exakte Nachführung der Werkzeuge am Werkzeugkopf gewährleistet. Gleichzeitig konnte die Zahl der nötigen Schleppkabel zum Kopf von 17 im ersten Entwurf auf nur ein Kabel inklusive Energieversorgung verringert werden.
Trotz des äußerst kompakten Aufbaus leistet der ProDigi-Plotter Großes: Je nach Modell können Arbeitsflächen von 800 x 1.300 mm bis 3.100 x 1.700 mm vom Werkzeugkopf mit bis zu 100 m/min (1,66 m/s) und einer Beschleunigung von 5 m/s überfahren werden, das spart Zeit bei Leerfahrten. Im harten Schneidbetrieb erreicht er immer noch bis zu 30 m/min und als Zeichenplotter sogar 50 m/min. Ein einfacher Werkzeugwechsel am Kopf reicht für die Umrüstung aus, die Elektronik stellt dann über die feinfühlig regelbaren Motoren die passenden Schneid- oder Zeichenparameter nach. Das alles mit einem sehr geringen, bürotauglichen Betriebsgeräusch. Die vom Plotter und den Werkzeugen benötigte Antriebsenergie liefern moderne DC-Motoren. Es gibt Anwender, die auf diesen robusten ProDigi-Plottern sogar ihre Kleinserien fertigen.

DC-Kleinantriebe nach Maß

Nachdem die Eigenschaften des Plotters festgelegt waren, mussten die Konstrukteure die Antriebskomponenten nach diesen Vorgaben auswählen. Wie schon seit mehr als 10 Jahren, arbeitete man auch hier wieder von Anfang an mit FAULHABER zusammen. Wichtig waren in diesem Fall die kompakten Abmessungen der Motoren im Werkzeugkopf. Hier müssen auf begrenztem Raum vier Motoren für die Steuerung der Z-Achse = Messerhubbewegung und der C-Achse = Horizontalbewegung des Kopfes untergebracht werden. Je ein Motorpaar ist dabei für eine Werkzeugaufnahme zuständig. Alle Motoren sind fertig konfiguriert mit Anschlusskabeln und Inkrementalgebern. Die An­­schluss­stecker werden dann einfach auf eine sogenannte Rangierplatine aufgesteckt. Diese trägt einerseits die Anschlüsse für die Motoren und Zusatzbauteile und andererseits die spezielle Steckerkonfiguration zur Steuerungsseite. Vorteil dieser Lösung: Im Ernstfall kann der Kunde den Motor per Plug-and-play selbst austauschen, das früher übliche Umlöten auf spezielle Anschlüsse entfällt. Eine Abdichtung gegen den zwangsläufig auftretenden Papierstaub verbessert die Lebensdauer der robusten Motoren zusätzlich – so kann die Reibpaarung Bürste/Kollektor ohne störende Fremdkörper verschleißarm laufen.
Um das Schneidmesser exakt in der Höhe zu führen, ist im Kopf ein 28 W-Motor mit 180 mNm Drehmoment bei 35 mm Durchmesser und 57 mm Länge eingebaut. Über eine Hubspindel als selbstsperrende Untersetzung lässt sich so das Schneidmesser spielarm und exakt positionieren. Für die C-Achse dagegen sind komplette Motor Getriebeeinheiten aus 80 W-Motor mit 530 mNm und angeflanschtem Metallplanetengetriebe im Einsatz. Dank der hohen Dynamik der DC-Motoren ist über die gesamte Arbeitsfläche eine digitale Tischhöhenkompensation (vertikale Werkzeugnachführung überlagert) und so eine hohe Präzision möglich. Es wird ein immer gleichbleibender Abstand vom Werkzeug zum Vakuumtisch und damit auch zum zu verarbeitenden Material sichergestellt.
Kleinantriebe lassen sich heute, wie ihre großen Brüder, individuell auf die ge­­wünschten Anforderungen einstellen. Stimmt man von Anfang an den Antrieb mit den Anwendungsanforderungen ab, lassen sich so viele Probleme und Kompromisse bei der Konstruktion umgehen, die bei Standardmotoren auftreten können. Auch spezielle Eigenschaften in Bauform, Leistung, EMV-Verträglichkeit, Plug-and-play oder Abdichtung gegen bestimmte Medien sind so leicht umzusetzen. Der Anwender spart eigene Entwicklungszeit und ist schneller mit seinem Produkt am Markt – ein Vorteil, der sonst nur schwer zu erreichen ist.

Steuerung und Kleinantriebe erfordern andere Lösungen: optimal umgesetzt reicht nun ein einziges Schleppkabel für Steuerung und Stromversorgung aus
Kompakter Werkzeugkopf mit vier Motoren für Zwei-Achsensteuerung. Der Antrieb versteckt sich platzsparend unter der Abdeckung