Małe moduły i osie silników liniowych w systemie modułowym
FaulhaberCo najmniej od początku kryzysu związanego z koronawirusem przemysł farmaceutyczny znajduje się pod presją osiągania najwyższego możliwego poziomu automatyzacji. Proces ten wymaga szeregu nowych urządzeń analityczno-badawczych, linii produkcyjnych oraz systemów napełniania i pakowania. Nowe możliwości w tym zakresie otwierają zminiaturyzowane osie silników liniowych i moduły do zastosowań jedno- lub wieloosiowych. Ponieważ zostały zaprojektowane jako system modułowy, można wykorzystać je do realizacji szerokiego zakresu zadań w automatyce laboratoryjnej i przemyśle farmaceutycznym. Są zasilane przez silniki liniowe Faulhaber
Inżynierowie z firmy Jung Antriebstechnik u. Automation JA odpowiedzieli na zapotrzebowanie branży farmaceutycznej, sektora analitycznego oraz technologii medycznej na niewielkie, lecz funkcjonalne rozwiązania automatyczne, tworząc nowy modułowy system mechatroniczny QuickLab. Małe moduły silników liniowych QM02 o skoku do 160 mm i osie silnika liniowego QA02 dla skoków do 220 mm pozwalają przy zachowaniu wysokiej dynamiki i dokładności realizować zastosowania o krótkim skoku, np. w technologii laboratoryjnej i analitycznej lub w systemach testowania.
Dzięki konstrukcji mechanicznej i precyzyjnym prowadnicom połączonym z dwoma wózkami kulkowymi moduły i osie zyskują dużą sztywność i zapewniają wysoką powtarzalność podczas pozycjonowania w zakresie +/- 50 µm pomimo lekkiej konstrukcji i niewielkiej poruszającej się masy. W zależności od obciążenia możliwe są prędkości jazdy do 3 m/s i przyspieszenia do 50 m/s². Dzięki możliwości indywidualnego łączenia osi i modułów można realizować procesy obejmujące chwytanie i umieszczanie, jak również automatyczne rozwiązania do oddzielania, grupowania, testowania lub powlekania próbek lub innych wrażliwych produktów.
Wysoka dynamika i precyzja
– Silniki liniowe są sercem naszego modułowego systemu automatyki, a stawiane przed nimi wymagania są bardzo wysokie – wyjaśnia Wilhelm Jung, dyrektor zarządzający JA. – Silniki muszą pracować bardzo dynamicznie, być sterowane w sposób precyzyjny i mieć odpowiednie wymiary.
Silniki liniowe można konstruować na wiele różnych sposobów, ponieważ, ogólnie rzecz biorąc, wszystkie zasady „obrotowych” silników elektrycznych można zastosować w silnikach liniowych poprzez odwzorowanie okrągłej szczeliny powietrznej na linii prostej. W tym celu ułożone kołowo elektryczne uzwojenia wzbudzające są odwzorowywane na płaskiej powierzchni. Następnie pole magnetyczne ciągnie wirnik po torze jazdy. Istnieją też inne możliwości: Napędy liniowe LM2070 DC nie są konstruowane jako „wirniki powierzchniowe” z podwoziem i prowadnicą. Zamiast tego ruchomy pręt jest ciągniony w 3-fazowym samonośnym uzwojeniu.
Maksymalna wydajność przy najmniejszych wymiarach
Silniki liniowe LM2070 są dostępne z długością skoku od 40 do 220 mm. Pomimo kompaktowych wymiarów stojana wynoszących 20 x 20 x 70 mm, niewielki liniowy serwomotor DC wyróżnia się imponującymi wskaźnikami wydajności mechanicznej. Zapewnia siłę ciągłą 9,2 N oraz nawet 28 N siły szczytowej. Solidne łożysko ślizgowe ruchomego pręta pozwala z łatwością obsługiwać duże prędkości do 3 m/s. Jednocześnie ten niewielki moduł napędowy można kontrolować z dużą precyzją. Już przy zastosowaniu zintegrowanych czujników Halla bezwzględna dokładność pozycjonowania wynosi +/- 0,1 mm, a powtarzalność +/- 50 µm. Zastosowanie opcjonalnego czujnika zewnętrznego pozwala poprawić te wartości odpowiednio do +/- 0,01 mm oraz +/- 1 µm. Dodatkową zaletą jest praktycznie bezobsługowa praca silnika, ponieważ nie jest on wyposażony w ruchome zużywające się części. Poza tym ten liniowy silnik pracuje praktycznie bezszelestnie.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Połączenie kabla za pomocą prowadnicy wleczonej
Ważnym aspektem systemów obsługi jest technologia połączeń. Silniki liniowe są standardowo dostarczane z połączeniem kablowym o długości maks. 30 cm. W systemach automatyki szafa sterownicza znajduje się zazwyczaj w pewnej odległości od samego napędu. „Silnik i sterownik znajdujący się w oddzielnej szafie rozdzielczej mogą znajdować się 10, 20 lub więcej metrów od siebie” – mówi Wilhelm Jung. Modułowy system QuickLab zawiera specjalny, wieloekranowy kabel, który bez zakłóceń przekazuje moc silnika i sygnał czujnika położenia między silnikiem a sterownikiem na odległość do 30 m. Jest mocowany wraz z osłoną i zabezpieczeniem przed naprężeniami bezpośrednio do silnika, można go podłączyć do źródła zasilania i jest również przeznaczony do użytku z prowadnicami łańcuchami kablowymi, tj. do użytku mobilnego. Zastosowanie jednego kabla upraszcza instalację dzięki prefabrykowanym końcówkom.
Zestaw mechatroniczny pozwalający na automatyzację laboratorium sprawdził się już w praktyce. Potwierdza to Wilhelm Jung: „Nasze systemy są wykorzystywane przez wielu producentów i dostawców akcesoriów analitycznych. Aktualny popyt jest ogromny – dotyczy to również innych dziedzin, takich jak optyka i technologia testowania”. Zawsze dostępna siła napędowa: niewielkie, mocne napędy liniowe LM2070.
Źródło: Faulhaber
