Minijaturni i mikro drajvovi se mogu naći u gotovo svim oblastima tehnologije automatizacije i imaju odgovarajuću široku lepezu primena. Oni se kreću od medicinske tehnologije i laboratorijske automatizacije, kao i opšte mašinske konstrukcije i intralogistike do primena u vazduhoplovstvu. U svim oblastima, mali pogonski sistemi igraju ulogu u obezbeđivanju da pridružena rešenja za automatizaciju funkcionišu uz optimalnu sigurnost procesa, pouzdanost i isplativost. Ovo se takođe odnosi na rukovanje aplikacijama. U tankim, a opet okretno-rotacionim modulima visokog obrtnog momenta, ovi pogoni obezbeđuju da se čak i veliki radni komadi pomeraju precizno, kako u slučaju brzih odvijača, tako i u automatskim rotacionim sistemima za rukovanje, montažu i testiranje.
Svako ko traži efikasno rešenje koje štedi prostor za tipične sekvence pokreta koje se javljaju u tehnologiji rukovanja i montaže, kao što su okretanje, okretanje, zavrtanje, valjanje ili namotavanje, mogu biti zainteresovani za okretno-rotacione module serije ForTorque od JA² (Jung Antriebstechnik u. Automation), firme specijalizovane za kinematiku sa sedištem u Vettenbergu u Nemačkoj. To je zato što su tanke beskonačne rotacione jedinice (Slika 1) idealne za visoko dinamičku rotaciju velikih radnih komada visoke inercije i ekscentričnih hvataljki, kao i za upotrebu u tehnologiji uvrtanja i namotavanja.
Slika 1. Tanke beskonačne rotacione jedinice su pogodne za veoma dinamičnu rotaciju velikih radnih komada i ekscentričnih hvataljki, kao i za upotrebu u tehnologiji zavrtanja i namotavanja. (Autor: JA²)
Okretanje, okretanje, zavrtanje, namotavanje
Tipičan slučaj primene minijaturnih okretno-rotacionih modula je, na primer, zavrtanje čepova na malim kozmetičkim ili farmaceutskim pakovanjima u skučenim prostorima na potpuno automatizovanim linijama za pakovanje. Moduli su takođe pogodni u slučajevima kada hvataljke ili obradak treba da se okreću, npr. prilikom sklapanja ili razdvajanja proizvoda. Dizajniran kao modularni sistem, dostupan je šest veličina prečnika: 16, 20, 25, 35, 40 i 45 mm. Ovo pokriva vršne i kontinuirane obrtne momente od 0,3 i 0,14 Nm do 4,0 i 2,6 Nm respektivno. Inercije opterećenja mogu biti između 2,0 i 200 kgcm². Ovo pruža najpogodnije rešenje za precizno kretanje i pozicioniranje pod uglom za širok spektar različitih zadataka rukovanja i montaže.
Slika 2. Fluidni rotacioni spoj za pneumatiku ili vakuum, npr. za snabdevanje pneumatske hvataljke komprimovanim vazduhom. (Autorska prava: JA²)
Da bi se smanjilo opterećenje izlaznog vratila zupčanika u slučaju velikih spoljnih momenata inercije, izlazna ploča četiri veća modela modula ima izuzetno krut ležaj koji se sastoji od dva ležaja tankog preseka. Štaviše, okretno-rotacioni modul prečnika 40 mm može dodatno biti opremljen fluidnim rotacionim spojem za pneumatiku ili vakuum (slika 2), npr. za snabdevanje pneumatske hvataljke komprimovanim vazduhom. Specijalisti za kinematiku razvijaju modularni koncept još dalje: Zanimljiva mogućnost je kombinovanje brzih rotacionih jedinica sa linearnim osovinama, npr. serije QuickLab (slika 3). Odgovarajuće adapterske ploče su dostupne kao dodatna oprema. Rezultat su kompaktni sistemi za podizanje i okretanje do petoosnih sistema za rukovanje.
Slika 3. Brze rotacione jedinice se mogu kombinovati sa linearnim osovinama. Rezultat su kompaktni sistemi za podizanje i okretanje do petoosnih sistema za rukovanje. (Autor: JA²)
Visoka dinamika i preciznost
„Pogoni su srce našeg modularnog sistema automatizacije i zahtevi koji se postavljaju pred njih su veoma visoki“, objašnjava Vilhelm Jung, generalni direktor kompanije JA². „Motori moraju da rade veoma dinamično, da se mogu precizno kontrolisati i da imaju odgovarajuće dimenzije.“ U slučaju ForTorque modula, na primer, DC-motori bez četkica serije B i BX4 iz FAULHABER-a pokazali su se ubedljivim (slika 4). Motori sa svojom dvopolnom i četvoropolnom tehnologijom su izuzetno kompaktni. Korišćene varijante B serije sa prečnikima od 16, 20 i 35 mm su dugačke samo 28, 36 i 68 mm, ali isporučuju kontinuirani obrtni moment do 168 mN u slučaju najveće varijante. Slično važi i za seriju BKS4. „Ovde koristimo motore prečnika 22 mm ili 32 mm i kontinualnih obrtnih momenta od 18 i 53 mNm respektivno“, kaže Vilhelm Jung.
Slika 4. DC-motori bez četkica u dvopolnoj i četvoropolnoj tehnologiji: Oni su izuzetno kompaktni, ali isporučuju visoke kontinuirane obrtne momente. (Autorska prava: FAULHABER)
Motori se koriste u ForTorques-u do brzina od 8.000 o/min. Različite glave zupčanika, uključujući planetarne zupčanike sa nultim zazorom od FAULHABER-a, obezbeđuju redukciju stepena prenosa. Konačno, tehnologija glave zupčanika sa odgovarajućom maksimalnom ulaznom brzinom određuje ograničenje za maksimalnu brzinu motora. „Tada biramo odnos smanjenja prema aplikaciji“, nastavlja Vilhelm Jung. „Na ovaj način možemo uticati na to u kojoj meri se spoljni moment inercije smanjuje kvadratom redukcije. Motor se tada može precizno regulisati bez uticaja poluge. Prilikom izbora zupčanika posebnu pažnju smo obratili na efikasnost. jer što je bolja efikasnost, to preciznije se obrtni moment primenjen na izlazu zupčanika može odrediti iz struje motora. Ovo je ključna karakteristika posebno u slučaju primene zavrtnja gde treba da budu osetljivi (plastični) delovi. pričvršćen sa definisanim obrtnim momentom.“
Tehnologija sa jednim kablom za kontrolu bez greške
Svi okretno-rotacioni moduli su povezani i kontrolisani pomoću standardizovanog bajonet konektora, tehnologije jednog kabla i kontrolera pokreta. U sistemima automatizacije, međutim, razvodni ormar je obično na određenoj udaljenosti od stvarnog pogona. „Između motora i kontrolera u posebnom razvodnom ormaru tada može biti 10, 20 ili više metara“, kaže Vilhelm Jung. Zbog toga postoji poseban, višestruko oklopljeni kabl koji prenosi snagu motora i signal senzora položaja između motora i kontrolera do 30 m bez smetnji. Kabl je pričvršćen sa vučnim rasterećenjem, može se uključiti i takođe je dizajniran za upotrebu sa kablovskim lancima, odnosno za mobilnu upotrebu. Štaviše, zahvaljujući dostupnim unapred montiranim setovima kablova, tehnologija jednog kabla pojednostavljuje instalaciju.
Slika 5. DC linearni pogoni serije LM2070: Gurajuća šipka je vođena unutar 3-faznog samonosećeg namotaja.
(Autorska prava: FAULHABER)
Sa kontrolerima pokreta, korisnik ima izbor jer su korišćeni motori kompatibilni sa različitim kontrolerima. „Nudimo i kontrolere pokreta iz FAULHABER-a“, dodaje Vilhelm Jung. Dve kompanije, na kraju krajeva, uživaju u uspešnoj saradnji dugi niz godina. U gore navedenim QuickLab linearnim osovinama, na primer, koriste se DC linearni pogoni LM2070 i LM1247 (slika 5). Nisu dizajnirani kao klasični „surface rotori“ sa kolicima i vođicama. Umesto toga, silazna šipka se vodi unutar 3-fazne samonoseće zavojnice. „Ovaj dizajn proizvodi izuzetno dobar odnos između linearne sile i struje i visoke dinamike. Pored toga, nema obrtnih momenta na zupčanici, što čini linearne motore idealnim za upotrebu u našem modularnom QuickLab sistemu“, zaključuje Vilhelm Jung.
FAULHABER MINIMOTOR SA
Zona Artigianale 8
Madonna del Piano
6980 Croglio
Tel.: +41 (0)91 611 31 00
info@faulhaber.ch
Sa pozadinom u električnom inženjeringu i dugom istorijom rada u stručnim časopisima, on se fokusira na ključnom sadržaju magazina Mehatronika i stoji iza brojnih inicijativa.