Präzision dank hoher Wiederholgenauigkeit

Für die feine Dosierung ist eine Mikrozahnringpumpe zuständig, eine miniaturisierte Gerotorpumpe mit einem Außen-und einem Innenrotor. Dabei hat der Zahnring auf dem Innenrotor einen Zahn weniger als der äußere Zahn­ring. Es entstehen also Kammern mit einem fest definierten Verdrängungsvolumen. Die gewünschte Farbmenge wird volumetrisch über die Veränderung der Drehzahl dosiert. So lässt sich bei gleichbleibender Dosierzeit die Farbmenge einstellen. „Die Farbmenge hängt also von der Drehzahl und der Dosierzeit ab“, erläutert O. Lang. „Je schneller sich die Rotoren drehen, desto mehr Farbe wird in derselben Zeit gefördert, wobei die Drehzahl der Pumpe an die Dosierzeit der Spritzgießmaschine angepasst wird. Die Taktzeit beinhaltet auch das Auskühlen und Auswerfendes Werkstücks. Während dessen steht die Pumpe kurz still. Die Farbdosie­rung ist also ein sehr dynamischer Prozess.“ Gleichzeitig kommt es bei der Dosierung auf die Wiederholgenauigkeit an. Damit die Produkte immer dieselbe Farbe haben, muss auch die Farbmenge pro Schuss immer exakt gleich sein.

Im colorDoS wird eine modulare Pumpe vom Typ mzr-7245 eingesetzt. Deren kleinste Dosiermenge beträgt 20 μl je Schuss. Das ist weniger als ein Regentropfen, aber durch die spezielle Dosierdüsengeometrie kann diese sehr kleine Menge mit hoher Präzision und Reproduzierbarkeit abgege­ben werden. „Hier spielt die Qualität des Pumpenantriebs eine entscheidende Rolle und darin kommt es neben dem Motor besonders auf die analogen Hallsensoren an“, betont Lutz Nowotka, Antriebspezialist bei HNP Mikrosysteme. „Wir beziehen bereits seit vielen Jahren Kleinstmotoren aus Schönaich. Für colorDoS haben wir uns für einen bürstenlosen DC-Servo­motor der Serie BX4 der Firma Faul­haber [2] entschieden.“

Guter Gleichlauf und hohes Drehmoment

Zu den Stärken des Motors mit der Bezeichnung 3268…BX4 CS gehören neben dem hohen Drehmoment von 96 mNm auch der kleine Bauraum, eine besonders lange Lebensdauer und die integrierte, hochpräzise Positions­regelung (Bild 3). „Die analogen Hall­sensoren im Motor ermöglichen eine exakte Positionierung des Antriebs und somit auch der Rotoren an 3 000 Positionen pro Umdrehung. So dosiert unsere Pumpe auch im μl-Bereich hochpräzise“, erklärt L. Nowotka. „Hier kommt es auf einen guten Gleichlauf und ein hohes Drehmoment selbst bei sehr niedriger Drehzahl an. Der kleinste Bewegungsimpuls muss ohne Rucken und Rasten umgesetzt werden.“

Kommunikativer Antrieb

Die Anwender profitieren darüber hinaus von weiteren Stärken des colorDoS Systems. In der Farbcodeverwaltung kann man wiederkehrendeFarbrezepturen hinterlegen. Ein Alarmmanager warnt bei niedrigem Farbfüllstand und stoppt bei einer Störung den Spritzgießprozess. Die Display­steuerung kommuniziert direkt mit der Spritzgießmaschine und zeigt zum Beispiel die Restlaufzeit bis zum nächsten Gebindewechsel an. Als ebenso kommunikativ erweist sich der Antrieb für die Farbdosierung: Alle Informationen über den Motor, wie Stromaufnahme, Drehzahl, Position, Abweichung und Temperatur, werden hochgenau erfasst und übereine serielle Schnittstelle an die Steuerung übergeben, die den Spritzguss-Prozess steuert. Die Daten stehen aber auch für die vorbeugende Instandhaltung bereit, um War­tungsbedarf lange vor einem Ausfall zu erkennen. Damit sind sowohl die exakte Dosierung der Farbe als auch der zuverlässige Betrieb gewährleistet. Kein Wunder, dass HNP die vom Faulhaber-Motor angetriebene Mikrozahnring­pumpe aus eigener Konstruktion als das Herzstück von colorDoS bezeichnet.

Literatur

1.  HNP Mikrosysteme GmbH, Schwerin: www.hnp-mikrosysteme.de
2.  Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG, Schönaich: www.faulhaber.de