Die 2015 gegründete Roto Evolution GmbH aus Crimmitschau hat es sich zur Aufgabe gemacht, das Rotationsformen von Kunststoffhohlkörpern nicht nur für Industrie 4.0 weiterzuentwickeln. Beim Rotationsguss wird ein pulverförmiges thermoplastisches Material in einem biaxial rotierenden Hohlkörperwerkzeug aufgeschmolzen. Die Kunststoffschmelze lagert sich dabei Schicht für Schicht an den Innenflächen der Form ab und bildet die Außenkontur des Artikels ab. So entstehen gleichmäßige Wandstärken. Am Ende des Prozesses wird das zuvor erhitzte Hohlkörperwerkzeug wieder abgekühlt, bevor es aus der Form entnommen werden kann. Bisherige Rotationsanlagen sind sehr groß im Verhältnis zum herzustellenden Artikel und haben einen enormen Energieverbrauch. Außerdem lassen sie sich nur unter unverhältnismäßig hohem Aufwand automatisieren und sind nicht erweiterbar.
Das Team von Rotot Evolution setzt eine Idee für ein komplett neues Antriebskonzept des Rotationsprozesses um: Der Werkzeugträger des patentierten Verfahrens ist nicht mehr fest mit der Rotationsmaschine verbunden. Vielmehr wird er in einem kugelförmigen Käfig fixiert, der in der Maschine lose auf einem Antriebsrad aufliegt und frei rollen kann. Durch die Rotation des Antriebsrades dreht sich auch die Kugel. Gezielt zeitlich angesteuerte, verschiedene Drehzahlen und unterschiedliche Stellungen des Antriebsrades zur Kugel bewirken einen ständigen Wechsel der Rotationsachse.
Schleifring überbrückt virtuose Bewegung
Die Verbindung zwischen der Maschine und der drehbaren Platte, die das Antriebsrad ansteuert, stellt ein Schleifring her. Roto Evolution entschied sich nach einigen Versuchen für den Schleifring SVTS C 06-S-A-06/00–0500/0500 von Servotecnica. Der gekapselte Schleifring mit Schutzart IP51 integriert sechs Stromkreise für maximal 600 V Wechselstrom und bis zu 20 A je Kreis. Der Schleifring gewährleistet die Spannungsversorgung für das Antriebsrad und überträgt die Daten der nötigen Steuerungssignale. Für die Signalübertragung werden zwei Stromkreise des Schleifrings verwendet, was wegen der guten Übertragungsqualität der vergoldeten Schleifringkontakte problemlos möglich ist. Die restlichen Kontakte dienen der parallelen Spannungsversorgung. So lässt sich eine höhere Leistung übertragen als mit einem Stromkreis.
Bei dem neuen Rotationsprozess im sogenannten Roto-Tower 800 ergibt sich bei gleicher Ausbringung eine Zeitersparnis und eine deutliche Energieersparnis. Der Werkzeugwechsel erfolgt dank des innovativen Antriebskonzepts ohne Zeitverlust. Die Zykluszeiten und die Zahl der benötigten Werkzeuge werden ebenso minimiert wie Platz-, Zeit-, Energie- und Personalkosten. Durch den modularen Aufbau des Systems kann die Produktion bei Bedarf organisch mitwachsen.
Der Roto-Tower 800 mit Abmessungen von 1200 x 1750 x 2750 mm³ kann Werkzeuge mit maximal 656 mm Durchmesser, 794 mm Höhe und etwa 35 kg Gewicht aufnehmen. Der Kugeldurchmesser des Roto-Tower 800 beträgt 800 mm. Die nächste Generation soll 1100 mm erreichen.
Energieverbrauch sinkt um bis zu 50 Prozent
Ein großer Pluspunkt ist die geringe erforderliche Grundfläche. Die Antriebseinheit mit dem Schleifring ist im Hubgestell des Towers so untergebracht, dass die Kugel mit dem Werkzeug je nach Prozessphase in die darüberliegende Heiz- oder Kühlzone fährt.
Der gesamte Rotationsprozess ist als Baukastensystem aufgebaut. Neben kombinierten und einzelnen Heiz- und Kühlstationen können auch Stationen für das manuelle und semiautomatische Öffnen, zum Werkzeugwechsel und eine Ein- und Ausschleusstation für den Werkzeugwechsel integriert werden. Werden mehrere Roto-Tower in Kreisaufstellung im Verbund zur Roto-City verkettet und mit einem zentralen Sechsachsroboter be- und entladen, lässt sich die dreifache Produktausbringung pro Werkzeug erreichen und im Vergleich zu herkömmlichen Rotationsverfahren zwischen 30 bis 50 % an Energie einsparen. Der Gesamtaufwand der Produktion im Kugelrotationsverfahren ist nach aktuellem Erkenntnisstand mindestens 30 % geringer als bei den bisher bekannten Verfahren.
Schleifringe schaffen 100 Millionen Drehungen
Die erfolgreichen Hohlwellen-Schleifringe der Serie SVTS C mit Hohlwellen von 3 bis 100 mm Durchmesser haben sich mit ihren 13 Modellreihen und zahlreichen Baugrößen bereits für Anwendungen in Converting-, Verpackungs-, CNC- und Pharma-Maschinen bewährt. Die Schleifringe des Raunheimer Unternehmens Servotecnica können nicht nur elektrische Signale und Leistung übertragen, sondern auch mit Feldbussen und fluidischen Leitungen ausgestattet werden. Ausgelegt sind die robusten Schleifringe im Hartplastikgehäuse aus ABS und mit Kugellagern aus Stahl auf eine Lebensdauer von 100 Mio. Umdrehungen. Eingesetzt werden können sie bei Temperaturen von –20 °C bis +80 °C. Neben der Fertigung von Serienkomponenten setzt Servotecnica seine Fertigungskompetenz auch zur Herstellung kundenspezifischer Komplettpakete ein.
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