Il dosaggio automatico di piccole quantità in modo mirato non è una questione semplice. Infatti, richiede un know-how dettagliato e un approccio innovativo. Specialista del dosaggio volumetrico di precisione con il marchio preeflow®, ViscoTec Pumpen- und Dosiertechnik GmbH, con sede a Töging am Inn in Alta Baviera, vanta entrambe queste qualità. Così, per non dover reinventare la ruota (dell'azionamento), gli specialisti del dosaggio si sono rivolti agli esperti degli azionamenti di FAULHABER. Insieme hanno messo a punto una soluzione di azionamento per i dosatori robusta e precisa.
Dosaggio volumetrico
Vi sono vari modi di dosare le quantità ultra piccole. Nella pratica, il dosaggio per volume si è dimostrato il metodo più semplice e flessibile. La sostanza trasportata deve essere «soltanto» condotta alla punta di dosaggio tramite pompe a flusso costante. Le quantità desiderate vengono quindi erogate in base alla quantità e al tempo di erogazione noti. Naturalmente, in questo così come in altri compiti complessi, l’insidia sta nei dettagli. Nella progettazione di dosatori si deve tener conto di fattori quali viscosità diverse, sostanze abrasive o più spalmabili, elasticità, tendenza al gocciolamento ecc. Nell’eco-PEN, questi e altri criteri sono soddisfatti sulla base dell’esperienza pratica. Il cuore del dosatore è un sistema di spostamento positivo rotante a completa autotenuta, composto da un rotore interno autosigillante e da uno statore esterno. Un movimento rotatorio controllato del rotore trasporta il fluido mediante spostamento positivo. Un invertitore permette al sistema di effettuare anche il trasporto all’indietro. Questo consente una separazione precisa e controllata del materiale senza gocciolamenti. Il fluido stesso viene trasportato in modo delicato, senza alterarne la struttura. Il sistema è progettato per essere autosigillante con acqua fino a una pressione di mandata di 2 bar. Man mano che la viscosità aumenta, aumenta anche l’effetto autosigillante. Questo consente di ottenere facilmente pressioni di dosaggio comprese fra 16 e 20 bar. A sua volta, quest’elevata pressione di mandata permette di utilizzare aghi e ugelli di sezione inferiore per le applicazioni più delicate. È inoltre possibile applicare una pressione preliminare di base per i fluidi ad alta viscosità. Ciò significa che per i fluidi autolivellanti non è necessario un recipiente a pressione. In questo modo, con soli tre modelli è possibile trasportare in modo continuo da 0,15 a 16,9 ml di fluido al minuto. Se è richiesto un dosaggio puntuale, è possibile dosare con precisione una quantità minima di 0,001 ml, 0,004 ml o 0,015 ml, a seconda del modello. Per migliorare la manutenzione e la pulizia in caso di cambio del prodotto, i dosatori volumetrici presentano un design modulare, composto da un’unità di azionamento e dal dosatore vero e proprio, con un controllo separato per l’azionamento.
Azionamento a coppia elevata
Ovviamente, l’alta pressione di erogazione nel modulo di dosaggio rende indispensabile un azionamento a coppia elevata. Date le dimensioni limitate dell’unità, l’unica opzione praticabile è un motore miniaturizzato dotato di riduttore. In collaborazione con FAULHABER, i progettisti hanno individuato in poco tempo il «mini powerpack» adatto alle loro esigenze. A fornire il miglior rapporto qualità/prezzo è stato un motore a spazzole con encoder e riduttore planetario. La commutazione a spazzole consente di eseguire con semplicità la regolazione della larghezza degli impulsi e l’inversione. L’inserimento dell’encoder e del riduttore planetario entro il diametro del motore ha permesso di mantenere un design snello. Gli ingranaggi e i cuscinetti del motore sono lubrificati a vita e non richiedono manutenzione. L’encoder integrato consente un dosaggio preciso della quantità e una separazione senza gocciolamenti del fluido grazie al feedback esatto della posizione del rotore dell’azionamento. La riduzione a ingranaggi migliora ulteriormente la risoluzione nel rotore del trasportatore del modulo di dosaggio. Il blocco di azionamento compatto, che comprende il motore con encoder e riduttore, ha un diametro di soli 22 mm, a seconda del modello di dosatore, mentre il motore è lungo 32 mm e la lunghezza degli ingranaggi va da 27 a 48 mm (da 9 a 23014:1). Il «fratello maggiore» presenta un diametro di 26 mm e una lunghezza di 42 mm, con una lunghezza degli ingranaggi da 28 a 60 mm (da 3,7 a 1526:1). I motori erogano una coppia continua di 10 mNm a 6-24 VCC, mentre quelli più grandi erogano 28 mNm a 12-48 VCC. All’occorrenza, questa coppia viene incrementata dall’ingranaggio specifico fino al livello necessario per il dosatore a una pressione di mandata di 20 bar. L’encoder plug-in fornisce da 64 a 512 impulsi per giro, a seconda del tipo; quindi, insieme al riduttore, produce una risoluzione precisa della posizione del rotore del trasportatore. Un cavo di collegamento personalizzato alimenta la tensione di esercizio e il segnale dell’encoder all’unità di controllo. Gli azionamenti miniaturizzati sono un’alternativa salvaspazio per molte delle attuali applicazioni di azionamento. Sono disponibili anche riduttori ed encoder adattati per potenza e dimensione, che consentono di integrare facilmente l’azionamento in molti sistemi. L’azionamento spesso sostituisce trasmissioni meccaniche costose e soggette a complessi interventi di manutenzione in loco o rende persino fattibile un concetto di design grazie alle sue dimensioni compatte.
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