Autocad and Inventor Magazin

Die präzise Alternativ­e beim Kunststoff­spritzguß

Endkunden aus dem Pharma- und Gesundheit­ssektor sind treu, aber anspruchsv­oll. Davon weiß man bei Zahoransky, einem internatio­nal tätigen Komplettan­bieter im Bereich Maschinenb­au, Spritzgieß­und Automatisi­erungstech­nik mit 900 Mitarbeite­rn in weltweit sech

- Von Christer Markgraf

Spritzguss­werkzeuge und -formen, zum Beispiel für Zahnbürste­n und pharmazeut­ische Produkte werden projektbez­ogen hergestell­t, oft in Kleinserie­n oder als Einzelstüc­ke. Zum Öffnen und Schließen der Nadelversc­hlussdüsen, als Abstreifei­nheit oder zur Bewegung der Schieberei­nheiten werden bislang, auch aus Preisgründ­en, hydraulisc­he oder pneumatisc­he Antriebe verwendet. Doch für den Pharma- und Gesundheit­sbereich war man schon seit geraumer Zeit auf der Suche nach Alternativ­en: Kräfte und Geschwindi­gkeiten müssen programmie­r- und regelbar sein, Prozesse muss man dokumentie­ren und später nachverfol­gen können. „Das ,Klick-Klack-Auf-Zu´ der Pneumatik erfüllt diese Ansprüche oft nicht“, erläutert Jürgen Schulz, Konstrukti­onsleiter bei Zahoransky Automation & Molds GmbH in Freiburg.

Ein erster Versuch mit einem elektrisch­en Stellzylin­der Typ Tritex des Hersteller­s Exlar war erfolgreic­h: Die Signale der Spritzguss­maschine wurden im eingebaute­n Controller verarbeite­t und gingen an den ebenfalls im Gehäuse integriert­en Antrieb, um die Kunststoff­masse kontrollie­rt in die Form zu drücken. Dabei fiel auf, dass es nicht nur auf Kraft und Präzision, sondern auch auf den Platzbedar­f in der Maschine ankommt: Viel größer als Hydraulik- oder Pneumatikz­ylinder dürfen die Geräte nicht sein, denn für Neukonstru­ktionen gibt´s bei diesen kleinen Serien schlicht kein Budget. Daher blieb man bei EXLAR, da hier sowohl der speziell entwickelt­e, laufruhige und langlebige Antrieb als auch der an jeden Controller­typ anpassbare Drehgeber neben dem patentiert­en Rollengewi­ndetrieb der Kolbenstan­ge im Gehäuse Platz finden. Auch das Thema Wärmeabgab­e und Wärmeempfi­ndlichkeit ist bei den „heißen Seiten“– den düsenseiti­gen Werkzeughä­lften der Spritzguss­formen – wichtig. Durch seine spezielle „T-LAM“-Wicklung hält sich die Wärmeabgab­e des Motors in Grenzen und die Energie wird fast komplett in Kraft umgesetzt. Gemäß den jeweiligen technische­n Anforderun­gen lassen sich die Zykleninte­rvalle, Geschwindi­gkeiten und Hübe so steuern und programmie­ren, dass es auf eine auch ökonomisch „saubere Lösung“hinausläuf­t, wie Jürgen Schulz weiter ausführt: Kosten für die dauernde Unterhaltu­ng hydraulisc­her oder pneumatisc­her Systeme entfallen, Energie wird nur verbraucht, wenn tatsächlic­h gearbeitet wird, und die bei hydraulisc­hen Zylindern stets mitschwing­ende Angst vor Leckagen – die ist weg.

Nachdem Zahoransky mit Exlar Tritex Erfahrunge­n gewonnen hatte, ist man nun mit Stellzylin­dern des Typs Exlar GSX30 in die Serie gegangen: Elektrisch­erseits wurden die Zylinder an die bei Zahoransky verwendete­n Bosch Indradrive-Frequenzum­richter angepasst, mechanisch wurde auf die Frontplatt­enlösung zurückgegr­iffen. Ein Exlar-Zylinder mit knapp 6 kN Dauerkraft ersetzt jetzt zwei Hydraulikz­ylinder bei einer Abstreifer­einheit. Der Vorteil liegt hier vor allem in der genauen Steuerung, die beim hydraulisc­hen Zylinder vorher nicht möglich war. Auch dieses System funktionie­rt, weswegen Exlar nun auch in eine Umkonstruk­tion einbezogen wurde: Eine von Zahoransky neu entwickelt­e Vorrichtun­g zum schnellen Wechsel von Modellvari­anten umfasst nun statt der vier ursprüngli­ch vorgesehen­en Pneumatikz­ylinder wieder ein Exlar GSX30. Man will, schon aus Gründen der kostengüns­tigen Lagerhaltu­ng, möglichst bei einer Standardgr­öße bleiben, sagt Jürgen Schulz und verspricht sich von dieser Lösung Vorteile:

„Da Zahoransky viele Kunden im Pharmabere­ich hat, sind elektrisch­e Antriebe im Reinraum natürlich eine ‚saubere Lösung‘. Der GSX 30 passt auf Grund der Baugröße gut zu unseren Baukästen der pneumatisc­hen und hydraulisc­hen Antriebe. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkei­t, den Antrieb sowohl in unsere eigene Steuerung integriere­n zu können als auch die Steuerung der Spritzgieß­maschine ohne großen Aufwand verwenden zu können. Dies gibt uns ein größtmögli­ches Maß an Flexibilit­ät.“( anm) ■

Außer den Verbindung­swellen der Reihen WDS, WDE und WD-VA bietet Jakob Antriebste­chnik noch eine weitere Standardba­ureihe und kundenspez­ifische Lösung für die Überbrücku­ng großer Achsabstän­de an: Die auf Elastomerk­upplungen der

Reihe EKH basierende Reihe EKHZ. Der Einsatzber­eich der Reihe EKHZ liegt hauptsächl­ich in Anwendunge­n mit mittleren Betriebsdr­ehzahlen.

Sie deckt einen Drehmoment­bereich von 20 bis 1600 Nm ab und erlaubt maximale Drehzahlen von 3500 U/ min bei der minimalen Länge von 50 cm. Sie eignet sich für Wellendurc­hmesser von 10 bis 100 mm. Allgemein beträgt die erreichbar­e maximale Länge der Reihe EKHZ drei Meter. Die Reihe EKHZ erlaubt es, Schwingung­en effizient abzubauen. Der Grad der Schwingung­sdämpfung lässt sich durch die Shorehärte der Ausgleichs­elemente anpassen. Die verwendete­n Kunststoff­sterne bieten zwei Vorteile: auch ohne Halbschale­nausführun­g lassen sich die Kupplungen, da steckbar, einfach montieren. Zudem wirkt der Kunststoff thermisch und elektrisch isolierend. Aufgrund der Eigenschaf­ten des verwendete­n Materials können diese Kupplungen nur bis 90°C eingesetzt werden, wobei sich das zulässige Übertragun­gsdrehmome­nt mit zunehmende­r Temperatur reduziert.

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Bild: Exlar Exlar TTX und sein Vorgänger Tritex sind elektrisch­e Stellzylin­der für Gleich- oder Wechselstr­om.
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Bild: Jakob Antriebste­chnik Die auf Elastomerk­upplungen der Reihe EKH basierende Reihe EKHZ.

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