Er is bijna geen automatiseringstechnologie denkbaar zonder miniatuur- en microaandrijvingen. Toepassingen variëren van medische technologie en laboratoriumautomatisering tot algemene machinebouw, intralogistiek en ruimtevaart. En in elk van deze toepassingsgebieden zorgen de kleine aandrijfsystemen ervoor dat de automatiseringsoplossingen betrouwbaar, betrouwbaar en economisch werken.
Voor wie op zoek is naar een efficiënte en ruimtebesparende oplossing voor typische bewegingsreeksen zoals draaien, zwenken, schroeven, walsen of wikkelen in de handling- en assemblagetechniek, kunnen de draaibare roterende modules van de ForTorque-serie van de kinematicaspecialist Jung Antriebstechnik uit Wettenberg interessant zijn. De slanke draaimodules zijn namelijk geschikt voor het hoogdynamisch draaien van werkstukken met een hoog traagheidsmoment en excentrisch geplaatste grijpers en voor gebruik in de schroef- en wikkeltechnologie.
Draaien, zwenken, schroeven, verpakken
Een typische toepassing voor de kleinste roterende zwenkmodules is bijvoorbeeld het vastschroeven van kleine cosmetica- of farmaceutische verpakkingen in krappe ruimtes in volautomatische verpakkingslijnen. De modules zijn echter net zo geschikt wanneer grijpers of werkstukken gedraaid moeten worden, bijvoorbeeld voor het assembleren of scheiden van producten. Ontworpen als een modulair systeem, zijn er zes maten beschikbaar met diameters van 16, 20, 25, 35, 40 en 45 mm. Dit bestrijkt piek- en continue draaimomenten van 0,3 of 0,14 Nm tot 4,0 of 2,6 Nm.De traagheidsmomenten van de belastingen kunnen tussen 2,0 en 200 kgcm² liggen.Dit betekent dat er geschikte oplossingen zijn voor precieze hoekbewegingen en positionering voor een breed scala aan handling- en assemblagetaken.
Om de uitgaande as van de tandwielkast te ontlasten bij hoge externe traagheidsmomenten, hebben de vier grotere modulemodellen een zeer stijve lagering die bestaat uit twee lagers met dunne doorsnede op de uitgaande plaat. Bovendien kan de draaibare roterende module met een diameter van 40 mm ook worden uitgerust met een roterende vloeistofdoorvoer voor pneumatiek of vacuüm (fig. 2), bijvoorbeeld om een pneumatische grijper van perslucht te voorzien.De kinematica specialisten gaan echter nog een stap verder in het modulaire concept: een interessante optie is om de snelle rotators te combineren met lineaire assen, bijvoorbeeld uit de QuickLab serie (Fig. 3).Geschikte adapterplaten zijn te vinden in de accessoires.Dit resulteert in compacte slag-draai of slag-draai systemen tot en met handlingsystemen met vijf assen.
Hoge dynamiek en precisie
“De aandrijvingen vormen het hart van ons modulaire automatiseringssysteem en er worden zeer hoge eisen aan gesteld”, legt Wilhelm Jung (Afb. 4), Managing Director bij JA², uit.”De motoren moeten zeer dynamisch werken, nauwkeurig regelbaar zijn en ook qua afmetingen passen.”De borstelloze gelijkstroommotoren van de B- en BX4-serie van FAULHABER (zie kader) konden bijvoorbeeld de ForTorque-modules overtuigen (afb. 5).De motoren, die gebaseerd zijn op tweepolige of vierpolige technologie, zijn zeer compact. De gebruikte versies uit de B-serie zijn slechts 28, 36 en 68 mm lang met diameters van 16, 20 en 35 mm, maar leveren continue koppels tot 168 mN in de grootste versie. Hetzelfde geldt voor de BX4-serie.”Hier gebruiken we motoren met een diameter van 22 mm of 32 mm en continue koppels van 18 of 53 mNm,” meldt Wilhelm Jung. De motoren worden gebruikt in de ForTorques tot snelheden van 8.000 toeren. Verschillende tandwielkasten, waaronder spelingsarme planetaire tandwielkasten van Faulhaber, zorgen voor de reductieverhouding.Uiteindelijk is de tandwielkasttechnologie met het respectieve maximale ingangstoerental de limiet voor het maximale motortoerental.
“Vervolgens selecteren we de reductieverhouding op basis van de toepassing,” vervolgt Wilhelm Jung. “Hierdoor kunnen we de mate waarin het externe traagheidsmoment wordt gereduceerd beïnvloeden met het kwadraat van de reductieverhouding.De motor kan dan nauwkeurig worden aangestuurd zonder beïnvloed te worden door de hefboom. Bij het selecteren van de versnellingsbakken hebben we vooral gelet op hun efficiëntie.Hoe beter het rendement, hoe nauwkeuriger het koppel dat op de uitgang van de tandwielkast wordt uitgeoefend, kan worden afgeleid uit de motorstroom.Dit is een cruciale eigenschap, vooral bij schroeftoepassingen waarbij gevoelige (kunststof) onderdelen met een gedefinieerd koppel in elkaar geschroefd moeten worden.”
Technologie met één kabel voor probleemloze besturing
Alle zwenkbare roterende modules worden aangesloten en aangestuurd via een gestandaardiseerde bajonetaansluiting, technologie met één kabel en een motion controller. In automatiseringssystemen bevindt de schakelkast zich echter meestal op afstand van de eigenlijke aandrijving.”Er kan 10, 20 of zelfs meer meter liggen tussen de motor en de controller in de externe schakelkast”, zegt Wilhelm Jung.Daarom is er een speciale, meervoudig afgeschermde kabel die het motorvermogen en het signaal van de positiesensor tussen de motor en de besturing tot 30 meter storingsvrij doorgeeft.De kabel is voorzien van trekontlasting, kan in het stopcontact worden gestoken en is ook geschikt voor slepen, d.w.z. ontworpen voor mobiel gebruik. De technologie met één kabel vereenvoudigt ook de installatie dankzij de beschikbare voorgemonteerde kabelsets. Wat motion controllers betreft, heeft de gebruiker de keuze omdat de gebruikte motoren met verschillende controllers kunnen werken. “We bieden ook motion controllers van Faulhaber“, voegt Wilhelm Jung toe. De twee bedrijven werken tenslotte al vele jaren succesvol samen. De LM2070 en LM1247 DC lineaire aandrijvingen worden bijvoorbeeld gebruikt in de bovengenoemde QuickLab lineaire assen (Fig. 6). Ze zijn niet ontworpen als klassieke “vlakke glijders” met geleiders en geleiders. In plaats daarvan wordt de schuifstang geleid binnen een zelfdragende driefasige spoel. “Dit ontwerp resulteert in een extreem goede lineaire kracht/stroomverhouding en een hoge dynamiek. Bovendien zijn er geen coggingmomenten, waardoor de lineaire motoren bijzonder geschikt zijn voor gebruik in ons modulaire QuickLab systeem,” besluit Wilhelm Jung.
Wellicht ook interessant:
