Bei vielen Produkten ist die Viskosität ein wichtiges Qualitätsmerkmal oder zumindest ausschlaggebend für ihre Verarbeitbarkeit. Viskositätsmessungen sind deshalb in vielen Bereichen sinnvoll, beim Wareneingang ebenso wie bei der Qualitätskontrolle, bei der Optimierung von Rezepturen oder auch zwischen einzelnen Produktionsschritten. Damit diese Analysen möglichst wenig Zeit in Anspruch nehmen und mit kleinen Probenmengen auskommen, hat Brabender mit dem Viscoquick ein Rotationsviskosimeter entwickelt, mit dem eine Messung – abhängig vom Probenmaterial – etwa 10 min dauert. Dabei genügen lediglich 5–15 g Probenmaterial plus ca. 100–110 g Lösungsmittel.
„Unter dem Messtopf mit der Probe sitzt ein Motor, der das Paddel antreibt“, beschreibt Oleg Krawez, Systemarchitekt bei Brabender, die prinzipielle Funktionsweise des Rotationsviskosimeters. „Verändert sich die Viskosität der Probe, verändert sich bei gleichbleibender Geschwindigkeit auch das Drehmoment des Antriebs. Wenn beispielsweise Stärke verkleistert und dem Paddel mehr Widerstand entgegensetzt, steigt das Drehmoment.“
Viskosität durch Drehmoment
Um die Veränderungen zu bestimmen, wird am zweiten Wellenende des Motors das Drehmoment gemessen. Damit wird der Motor quasi zum Sensor, denn das Drehmoment erlaubt den Rückschluss auf die Viskosität. Die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des Motors muss deshalb möglichst linear sein, vor allem im niedrigen Drehzahlbereich. Je nach Analyseaufgabe liegen die Drehzahlen zwischen 0 und 500 Umdrehungen pro Minute.
Dafür galt es, den passenden Antrieb zu finden. „Nach ausführlichen Tests entschieden wir uns für einen bürstenlosen DC-Servomotor aus dem Faulhaber-Programm“, fährt Krawez fort. „Der Motor der Baureihe 4490…BS erfüllt unsere Anforderungen in jeder Hinsicht.“ Der zweipolige Servomotor ist ein dreiphasiger Außenläufermotor mit breitem Drehzahl- und Drehmomentbereich. Die integrierten linearen Hallsensoren ermöglichen die geforderten niedrigen Drehzahlen.
Der Motor arbeitet durch sein eisenloses Design rastmomentfrei, mit einem linearen Verhältnis von Last zu Drehzahl, Strom zu Drehmoment sowie Spannung zu Drehzahl und bietet ein hochempfindliches Strom-/Drehmomentverhalten. So lassen sich Viskositäten mit einer Genauigkeit von bis zu 0,5 cmg bei einem Messbereich von 0–2500 cmg bestimmen.
Langlebig und kompakt
Weitere wichtige Forderungen an den Antrieb waren Langlebigkeit und kompakte Abmessungen. In beiderlei Hinsicht konnte der bürstenlose Servomotor überzeugen. Durch die elektronische Kommutierung hängt seine Lebensdauer hauptsächlich von der des Motorlagers ab und hier sind hochpräzise vorgespannte Kugellager eingesetzt, die ihre Zuverlässigkeit in unterschiedlichen Anwendungsbereichen bewiesen haben.
Gleichzeitig kamen die mit 44 mm Durchmesser und 90 mm Länge sehr kompakten Abmessungen des 282-Watt-Motors den räumlichen Gegebenheiten im Viscoquick sehr entgegen, denn das Messgerät ist selbst nur 640 mm lang, 430 mm breit und 350 mm hoch. In seinem Inneren geht es deshalb eher eng zu, für die notwendigen Komponenten steht folglich wenig Einbauplatz zur Verfügung. „Wir waren deshalb froh, dass Faulhaber mit dem MCBL 3006 auch einen passenden, platzsparenden Controller im Programm hat“, freut sich Krawez. Mit seinen Abmessungen von 58 mm auf 65 mm entspricht die Grundfläche des perfekt auf den Motor abgestimmten Controllers etwa der Größe einer Scheckkarte; die Höhe beträgt lediglich 27 mm. Er kommuniziert mit der übergeordneten Steuerung des Viskosimeters über eine RS232-Schnittstelle; eine Ansteuerung über CANopen ist ebenfalls möglich.
Die Kombination aus bürstenlosem DC-Servomotor und darauf abgestimmtem Controller hat sich im Viscoquick bewährt und Brabender setzt die gleiche Lösung auch in weiteren Messgeräten ein, zum Beispiel im Amylograph-E, der ein zuverlässiges und reproduzierbares Bild der Enzymaktivität (Alpha-Amylase) in Mehlen und Schroten liefert. Auch hier werden Veränderungen des Drehmoments gemessen und automatisch in einem Amylogramm aufgezeichnet.
Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG
Daimlerstraße 23/25
71101 Schönaich
Die automatisierte Laboranalyse.Bild: Faulhaber
Corona: Faulhaber stellt Versorgung sicher
Aufgrund der Corona-Pandemie steigt die Nachfrage nach medizinischer Ausrüstung insbesondere der Beatmungs- oder Labortechnik. Die Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG leistet mit ihren Antriebssystemen in diesen nun besonders gefragten Anwendungen einen wichtigen Beitrag für den zuverlässigen Betrieb. Besonders für Anwendungen aus der Medizin- und Labortechnik wie zum Beispiel Beatmungsgeräte, Infrarotkameras zur Fieberkontrolle und automatisierte Probenanalyse- oder Laborsysteme steigt die Nachfrage nach Antrieben enorm.
Faulhaber trägt der aktuellen Situation Rechnung und unternimmt alles Notwendige, um den Betrieb während der Corona-Pandemie weiterhin aufrecht zu erhalten und seine Kunden mit Antriebssystemen zu versorgen. An den Produktionsstandorten wird unter Einhaltung der maximal möglichen Schutzmaßnahmen an der Erfüllung der Lieferaufträge gearbeitet. Angepasste Schichteinteilungen, virtuelle Besprechungen, Einschränkungen in der Nutzung von Sozialräumen sowie (wo möglich) Homeoffice halten das Ausfallrisiko so gering wie möglich. Alle diese Maßnahmen dienen dem Ziel, die eigenen Mitarbeiter zu schützen und dennoch produktions- und handlungsfähig zu bleiben und die so wichtige medizinische Versorgung sicherzustellen.
Analysetechnik für Chemie und Nahrungsmittel
Die Brabender GmbH & Co. KG mit Hauptsitz in Duisburg entwickelt, produziert und vertreibt Geräte und Ausrüstungen zur Prüfung unterschiedlicher Materialeigenschaften. Von der Laborausstattung bis hin zur Kleinproduktion eröffnet sich ein weites Anwendungsspektrum. Die Einsatzbereiche liegen in den Sektoren Qualitätssicherung sowie Forschung und Entwicklung.
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