Höchste Leistung für kleinste Mengen

Der Trend zur Miniaturisierung zieht sich durch alle Branchen; immer kleinere Produktgrößen stellen die Automatisierungstechnik jedoch vor Herausforderungen, z.B. wenn es gilt, Lötpasten, Klebstoffe, Schmier-, Verguss- oder Dichtmittel gezielt und genau dosiert aufzubringen. Die Dosierung nach Volumen hat sich dabei in der Praxis als die einfachste und flexibelste Methode bewährt, denn die zu fördernde Substanz muss dabei „nur“ durch gleichmäßig fördernde Pumpen zur Dosierspitze hin bewegt werden. Solche Präzisionsdispenser sollten ebenfalls möglichst kompakt sein, damit sie sich an den Produktionsanlagen gut unterbringen lassen. Deshalb sind sie auf kleine, leistungsstarke Antriebe angewiesen, die eine möglichst hohe Dynamik bieten und sich präzise regeln lassen.

Die ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH stellt Dosieranlagen und Dosierkomponenten für halbautomatische und vollautomatische Produktionsanlagen sowie Montageprozesse her. Mit den Mikrovolumendosierern der Marke preeflow® hat das Unternehmen bereits vor knapp 10 Jahren im Bereich der Präzisionsdispenser Maßstäbe gesetzt.
Typische Anwendungen reichen von der Halbleiterund Elektronikfertigung über Optik und Photonik bis hin zu Biochemie oder Medizintechnik. Dosiert werden können viele unterschiedliche Flüssigkeiten. Die Bandbreite reicht von „A“ wie anaerobe Klebstoffe bis „Z“ wie Zinkchlorid-Lösungen.

Rotierendes, druckdichtes Verdrängersystem

Dabei ist die prinzipielle Funktionsweise der Präzisionsdosierer einfach zu verstehen: Herz der Dispensereinheit ist ein rotierendes, absolut druckdichtes Verdrängersystem. Es besteht aus einem selbstdichtenden, inneren Rotor und dem äußeren Stator. Über eine gesteuerte Drehbewegung des Rotors wird das Fördermedium durch Verdrängen gefördert. Das Wechseln der Drehrichtung erlaubt dem System auch rückwärts zu fördern. Dies ermöglicht einen sauberen, kontrollierten Materialabriss ohne Nachtropfen. Das Medium selbst wird dabei schonend ohne Veränderung in der Struktur transportiert. Außerdem ist das System so ausgelegt, dass es mit Wasser bis zu 2 bar Förderdruck selbstdichtend ist. Mit zunehmender Viskosität nimmt dann die Eigendichtung noch weiter zu. Dosierdrücke von 16 bis 20 bar sind so ohne Weiteres möglich. Dieser hohe Förderdruck wiederum erlaubt erst den Einsatz kleinerer Nadel und Düsenquerschnitte für feinere Auftragsflächen.

Herz der Dispensereinheit ist ein rotierendes, absolut druckdichtes Verdrängersystem.

Kompakter Antriebsblock aus Motor, Encoder und Getriebe

Ein hoher Förderdruck im Dispensermodul setzt natürlich zwingend einen drehmomentstarken Antrieb voraus. „Bei der beschränkten Baugröße der Einheit kam dafür nur ein Kleinmotor mit Vorsatzgetriebe in Frage“, erinnert sich Diringer. „Seit jetzt fast zehn Jahren arbeiten wir deshalb eng mit FAULHABER zusammen. Gemeinsam mit den Antriebsspezialisten aus Schönaich haben wir schnell den passenden Kraftzwerg gefunden. Kleine Abmessungen und hohe Leistungsdichte sind wichtig, damit die preeflow® eco-PENs selbst ebenfalls klein bauen und ohne Probleme im automatisierten Dosierprozess direkt am Roboter angebracht werden können.“
Das beste Preis-Leistungs-Verhältnis konnte ein DC-Kleinmotor mit Encoder und Planetenvorsatzgetriebe für sich verbuchen. Die Bürstenkommutierung ermöglicht eine einfache Pulsweitenregelung und Drehrichtungsumkehr. Encoder und Planetengetriebe im Motordurchmesser erlauben eine schlanke Bauform. Der kompakte Antriebsblock misst je nach Dispenserausführung nur 22 mm im Durchmesser bei 32 mm Baulänge für den Motor. Hinzu kommt das Getriebe, das Übersetzungen von 9:1 bis 23014:1 bei 27 bis 48 mm Länge bietet. Die kleineren Motoren liefern ein Dauerdrehmoment von 10 mNm, die größeren erreichen 28 mNm. Dieses Drehmoment wird durch das jeweilige Getriebe auf das für die Dispensereinheit bei 20 bar Förderdruck nötige Maß erhöht. Der aufsteckbare Encoder erhöht die Baulänge nur um 1,4 mm und liefert je nach Typ 64 bis 512 Impulse je Umdrehung. Das ermöglicht eine präzise Mengenzuteilung und einen tropffreien Abriss des Mediums durch die exakte Rückmeldung der Rotorposition des Antriebs. Getriebe und Motorlagerung sind auf Lebensdauer geschmiert und wartungsfrei. „Für unsere Mikrodispenser haben wir damit eine zuverlässige, robuste und dynamische Antriebslösung gefunden“, so Diringer abschließend.

Die kleinen Dosierer sind weltweit in den unterschiedlichsten Branchen im Einsatz, oft rund um die Uhr und sieben Tage in der Woche.