Nauwkeurige grip op viscositeit

Viscositeit in productieprocessen

Bij veel producten is de viscositeit een belangrijk kwaliteitskenmerk, of is deze bepalend voor de werkzaamheid in het productieproces. Denk daarbij aan voedsel maar ook aan lakken, tabak, lijmen en chemische producten. Daarom zijn viscositeitsmetingen op vele gebieden nuttig, zowel bij de ontvangst van goederen als bij de kwaliteitscontrole, bij de optimalisatie van recepten of zelfs tussen de afzonderlijke productiestappen.

Om ervoor te zorgen dat deze analyses zo min mogelijk tijd in beslag nemen en met slechts kleine monsterhoeveelheden kunnen worden uitgevoerd, ontwikkelde het Duitse Brabender een nieuwe roterende viscositeitsmeter, de ViscoQuick. Afhankelijk van het monstermateriaal heeft het apparaat maar ongeveer 10 minuten nodig voor een complete meting. En dat kan met slechts 5 à 15 gram monstermateriaal (plus ongeveer 100 tot 110 g oplosmiddel).

Het viscositeitsgedrag van een groot aantal materialen wordt gemeten als functie van de temperatuur en de gelatinerende (verdikkende) eigenschappen zoals van zetmeel. De geïntegreerde verwarmings-/ koelfunctie regelt de temperaturen voor verschil
lende toepassingen. De herbruikbare roestvrijstalen meetpot is geschikt voor zowel zuren als basen. Het meetsysteem wordt softwarematig aangestuurd met MetaBridge. Daarmee kunnen de metingen direct worden geëvalueerd en grafisch weergegeven. De software is webgebaseerd en verbindt niet alleen de Brabender-apparatuur en de meetresultaten daarvan, maar ook de gebruikers onderling. Meerdere gebruikers kunnen tegelijkertijd inloggen en eenvoudig hun gegevens uitwisselen – op PC, Mac, tablet of smartphone.

Lineaire relatie tussen toerental en koppel

Om de veranderingen te bepalen, wordt het koppel gemeten aan het tweede aseinde van de motor. Hierdoor wordt de motor feitelijk een sensor, omdat de viscositeit kan worden bepaald aan de hand van het koppel. De relatie tussen het toerental en het koppel van de motor moet daarom voor gebruik in de ViscoQuick zo lineair mogelijk zijn. Vooral bij lage toerentallen. Afhankelijk van wat er moet worden geanalyseerd, liggen de toerentallen tussen de 0 en 500 omwentelingen per minuut. Daarom was het vinden van de juiste aandrijving cruciaal. En juist in deze lineariteit over een breed snelheidsbereik blinken Faulhaber motoren uit.

Motor

De 2-polige servomotor 4490BS is een driefasen borstelloze DC-servomotor met een breed toerentalen koppelbereik. De geïntegreerde lineaire Hall-sensoren maken de vereiste lage toerentallen mogelijk. Dankzij het ijzervrije ontwerp werkt de motor zonder cogging, met een absoluut lineaire relatie tussen belasting en toerental, stroom en koppel, en ook nog spanning en toerental. Daarbij heeft hij een zeer gevoelig stroomen koppelgedrag. Deze motoreigenschappen worden weerspiegeld in de meetresultaten. De viscositeit kan worden bepaald met een nauwkeurigheid tot 0,5 cmg in een meetbereik van 0 tot 2.500 cmg.

Duurzaam en compact

Andere belangrijke eisen aan de aandrijving waren een lange levensduur en compacte afmetingen. De motor moet immers gedurende de gehele levensduur van het apparaat betrouwbaar functioneren en eenvoudig te integreren zijn. De geselecteerde motor voldeed in beide opzichten overtuigend. Door de elektronische commutatie is de levensduur vooral afhankelijk van de levensduur van de motorlagers. Dat zijn in dit geval zeer nauwkeurige voorgespannen kogellagers, die hun betrouwbaarheid in de meest uiteenlopende toepassingsgebieden hebben bewezen.

Tegelijkertijd pasten de zeer compacte afmetingen van de 282 Watt motor – met een diameter van slechts 44 mm en een lengte van 90 mm – perfect in de beperkte inbouwruimte van de ViscoQuick, omdat deze zelf zeer compacte is ontworpen. „We waren dan ook erg blij dat FAULHABER met de MCBL 3006 ook een geschikte, plaatsbesparende controller in zijn productlijn heeft,“ zegt Krawez tevreden. Met zijn afmetingen van 58 mm bij 65 mm is de voetafdruk van deze controller, die perfect is afgestemd op de motor, zo groot als een creditcard – en hij is maar 27 mm hoog. Hij communiceert met de overkoepelende besturing van de viscositeits-meter via een RS232-interface, en kan ook worden bediend via CANopen.

De combinatie van FAULHABER motor en controller bleek voor de ViscoQuick zeer effectief. Brabender gebruikt dezelfde oplossing ook in andere meetinstrumenten, zoals in de Amylograph-E, die een betrouwbaar en reproduceerbaar beeld geeft van de enzymactiviteit (alfa-amylase) in meel en graankorrels. Ook hier worden veranderingen in het koppel gemeten en automatisch geregistreerd in een amylogram.

Meer informatie

Lees ook:
Medische robots
Nieuwe reeks frameless borstelloze motoren
Roestvrijstalen lineaire motor MagSpring
Lineaire motoren in RVS