Linearwegsensor erfasst Schneckenbewegung
Den Takt und die Größe der Tropfen regelt eine Blende an der Spitze der Austragseinheit. Der plastifizierte Kunststoff wird mit einigen hundert Bar Druck vor die Blende gespannt. „Dieser Druck wird mit der Plastifizierschnecke erzeugt und geregelt. Um die Tropfengröße bezüglich Viskositätsschwankungen des aufgeschmolzenen Materials konstant zu halten, wird mit dem sich extrem langsam verändernden Schneckenweg, gemessen am Li-Sensor, ein Korrekturmodell gerechnet“, so Faulhaber. Wären die Tropfen zu groß oder zu klein, würde das der Qualität des Bauteils schaden. Die Oberfläche des gedruckten Bauteils ist zwar nicht so glatt wie die eines spritzgegossenen Bauteils, allerdings sind die Tropfen sehr regelmäßig angeordnet, so dass die Abmessungen des späteren Bauteils exakt stimmen. Möglich wird das unter anderem durch den induktiven Linearwegsensor Li-Q25 von Turck, der die Bewegung der Schnecke im Freeformer erfasst. „Wir arbeiten auf 25µm genau. Der Li leistet dies über einen Weg von 500mm, ohne dass die Genauigkeit mit der Messlänge abnimmt. Diese Genauigkeit ist bei Sensoren mit Varan-Schnittstelle ein Alleinstellungsmerkmal. Die Positioniergenauigkeit und die Reproduzierbarkeit waren die entscheidenden Vorteile des Li“, beschreibt Werner Faulhaber die Gründe für die Wahl des Sensors. Die Li-Sensoren werden auch an Spritzgießmaschinen von Arburg eingesetzt. Obwohl sie in diesen Spritzgießmaschinen auch an der Schnecke verwendet werden, sind die Anforderungen hier anders gelagert: „Von der Performance her ist der Li an der Spritzgießmaschine eher belastet“, sagt Faulhaber. Die Geschwindigkeit der Signalausgabe ist beim Freeformer und der eher langsamen Bewegung der Schnecke unkritisch. „Hier war es aber wichtig, dass wir die Abtastrate erfüllen können, die die Servoachsen benötigten. Auch wenn die translatorische Bewegung der Schnecke selbst nicht sehr dynamisch ist, rufen wir den Wert sehr häufig ab.“ Arburg setzt in beiden Maschinentypen einen induktiven Linearwegsensor mit einer maximalen Abtastrate von 5kHz ein.
Aktorik und Sensorik über Varan angesteuert
„Der Freeformer ist komplett elektrisch angetrieben. Jede Achse – und das können bis zu dreizehn Servo-Achsen sein – steuern wir über Echtzeit-Ethernet an. Wir hatten die Vision, die komplette Aktorik und einen maßgeblichen Teil der Sensorik über Echtzeit-Ethernet anzubinden“, beschreibt Faulhaber die Entscheidung für das Highspeed-Ethernet-Protokoll Varan. Damit war ein weiteres Kriterium bei der Auswahl des geeigneten Linearwegsensors gesetzt. Arburg hat die Varan-Schnittstelle des Li 2012 für den Einsatz in elektrisch angetriebenen Spritzgussmaschinen mitentwickelt. Von dieser Entwicklung konnte Arburg im Freeformer erneut profitieren. „Wir haben den Vorteil, dass wir den Li-Sensor in dieser speziellen Ausführung so einfach einbinden können wie einen unserer eigenen Aktoren oder Messsysteme“, sagt der Abteilungsleiter im Hinblick auf die Integration des Sensors in die Maschinensteuerung. Seine Steuerungen entwickelt Arburg für alle Maschinentypen selbst. Angesichts des rein elektrisch angetriebenen Freeformers war die hohe EMV-Stabilität ein weiterer Pluspunkt des Sensors.
