In dem schwarzen Gehäuseaufsatz von steckt die intelligente Elektronik, mit deren Hilfe Antriebsabläufe direkt in den Motor programmiert werden können.

In dem schwarzen Gehäuseaufsatz von steckt die intelligente Elektronik, mit deren Hilfe Antriebsabläufe direkt in den Motor programmiert werden können.CTX

Fullmo aus Markdorf am Bodensee entwickelt und vertreibt Steuerungs- und Antriebssysteme für den Maschinen- und Anlagenbau. Zu den jüngsten Entwicklungen der Markdorfer zählt der Movingcap, eine Steuerungslösung für kleine Elektromotoren, die vor allem in Druck-, Verpackungs- und Sondermaschinen sowie automatisierten Zutrittssystemen zum Einsatz kommt. Das Besondere an dem kleinen Steuerungsmodul: Es macht aus einem Standard-Elektroantrieb ein effizientes und variables Antriebsaggregat. „Da der Elektronikaufsatz eine eigene Ablaufsteuerung enthält, können komplette Kundenapplikationen direkt in den Motor programmiert werden“, erläutert Markus Heggelbacher, geschäftsführender Gesellschafter bei Fullmo. Diese Verlagerung der Intelligenz in den Antrieb entlastet übergeordnete Steuerungen. Zudem bieten die vom Hersteller oder dem Kunden so selbst erstellten Programme und Abläufe einen einfachen aber wirksamen Schutz vor Plagiaten. Da die internen Ablaufprogramme nicht ausgelesen werden können. Der Movingcap eignet sich als Zuarbeiter für direktangetriebene, dynamischen Linearmotoren.

Einteiliges Druckgussgehäuse lohnt sich

Das Konzept für den kompakten Stellantrieb sah zunächst die geschützte Unterbringung der Elektronik in einem kompakten, jedoch mehrteilig gefrästen Gehäuse vor. „Eine von uns initiierte Machbarkeitsstudie zeigte jedoch, dass aufgrund der Stückzahlnachfrage ein einteiliges Druckgussgehäuse die wirtschaftlichere Alternative sein würde, obwohl die Herstellung eines speziellen Gusswerkzeugs vergleichsweise kostenintensiv ist“, erklärt Markus Heggelbacher. „Mit einem solchen Prozessorgehäuse würden sich laut unserer Untersuchung die Anzahl der Teile sowie die Beschaffungs- und Montagekosten deutlich reduzieren und damit die Wirtschaftlichkeit des Movingcaps wesentlich steigern lassen.“ Finanziert wurde die Machbarkeitsstudie für den neuen Stellantrieb über einen Innovationsgutschein des baden-württembergischen Ministeriums für Finanzen und Wirtschaft. Das Bundesland fördert damit kleine innovative Unternehmen, die weder Personal für Forschung und Entwicklung bezahlen noch externe Leistungen wie Marktrecherchen, Machbarkeitsstudien oder die Prototypenerstellung in größerem Umfang finanzieren können.

Der Movingcap von Fullmo – hier als Stellantrieb für den Motor an einer zahnriemengetriebenen Linearachse.

Der Movingcap von Fullmo – hier als Stellantrieb für den Motor an einer zahnriemengetriebenen Linearachse.CTX

Oberflächenbearbeitung und Veredelung inklusive

Auf Basis der Studie überarbeitete Fullmo die ursprüngliche Konzeptidee und zog CTX Thermal Solutions (CTX) als Spezialisten für maßgeschneiderte Elektronikgehäuse hinzu. „Wir benötigten den Expertenrat hinsichtlich der Material- und Oberflächengüte sowie der Verarbeitbarkeit und Veredelungsmöglichkeiten von Aluminiumdruckgussgehäusen. Außerdem mussten wir sicherstellen, dass das fertige Prozessorgehäuse den Umweltbedingungen und Anforderungen im Maschinenbau absolut gerecht wird“, sagt Heggelbacher. Ziel war, ein möglichst harmonisches und optisch ansprechendes Gehäuse zu schaffen, in das sich die bereits existierende Leiterplatte unkompliziert integrieren lässt. Da das Elektronikgehäuse gleichzeitig auch als Motorflansch für den Anbau unterschiedlicher Getriebe und die direkte Installation an die Kundenapplikation fungieren sollte, stellten die Entwickler von Fullmo hohe Anforderungen an die Gehäuseoberfläche und die vorzusehenden Bohrungen. Speziell der direkte Getriebeanbau erforderte ein hohes Maß an Parallelität der Flanschflächen (0,05 mm) sowie einen präzise ausgeführten Zentrierbund nach h7-Spezifikation. Andernfalls wären Laufgeräusche und Verschleiß der Getriebe eine Folge unpräzise gefertigter Gehäuseteile.

Als Lieferant metallischer Elektronikgehäuse stand CTX bei der Konzeption des Gehäuses nicht nur beratend zur Seite, sondern konnte auch mit dem geeigneten Gussgehäuse dienen. Neben den genannten Vorgaben spielten bei der Auswahl auch Material, Stabilität, Baugröße und Optik eine wichtige Rolle. Das Ergebnis waren Aluminiumdruckgussgehäuse, die nach dem Guss einer CNC-Präzisionsbearbeitung unterzogen wurden, um an den Anbauflächen die erforderliche Oberflächenpräzision zu erreichen. Aus optischen Gründen wurden die Gehäuse anschließend pulverbeschichtet. Zudem stattet CTX die Prozessorgehäuse nach Zeichnungsvorgabe mit Bohrungen für die diversen Anschlüsse aus. Für die Herstellung der Gehäuse aus Aluminiumdruckguss sind spezielle Werkzeuge beziehungsweise Gussformen erforderlich. Da deren Anfertigung kostenintensiv ist, lohnt sich diese nur, wenn wie bei Fullmo größere Stückzahlen benötigt werden. „CTX hat uns bestmöglich bei der Entwicklung und Umsetzung der Movingcap-Gehäuse unterstützt. Das Ergebnis war eine bedarfsgerechte und gleichzeitig wirtschaftliche Lösung“, zieht Heggelbacher Bilanz.

Gehäuse nach Wunsch

Auf die jeweilige Applikation zugeschnittene Druckgussgehäuse für elektronische Bauteile wie der Movingcap-Steuerungsmodul gehören ebenso zum Produktspektrum von CTX wie maßgeschneiderte Frontplatten, Gehäuseteile in Profil- oder Stanzbiegetechnik sowie technische Aluminiumteile. Die extrudierten oder Druckgussgehäuse können wie im Fall von Fullmo einer speziellen Oberflächenbehandlung unterzogen und wahlweise eloxiert, lackiert, chromatiert oder pulverbeschichtet werden. Auch mit Sand oder Glasperlen gestrahlte Oberflächen sind lieferbar. Zudem lässt sich eine teilweise oder komplette CNC-Bearbeitung der Gehäuseteile realisieren. Die Gehäuse in Stanzbiegetechnik werden aus Aluminium, Edelstahl sowie unbehandeltem oder verzinktem Stahlblech gefertigt. Auch sie können bei Bedarf einer professionellen Oberflächenbehandlung unterzogen, wahlweise gestanzt, genibbelt und mit Einpressbolzen oder -buchsen versehen werden. Diese Bearbeitung gilt auch für die projektspezifisch ausgeführten technischen Aluminiumteile, die das Unternehmen auf Wunsch gelasert, abgekantet und mit integrierten Gewindebolzen ausgestattet liefert. Ein abziehbarer Einkomponentenlack schützt die Oberfläche vor Schäden. Frontplatten für Gehäuse liefert CTX nach Kundenwunsch inklusive Filmerstellung für Beschriftungen in ein- oder mehrfarbigem Siebdruck oder mit Lasergravur.