Piccoli moduli e assi di motori lineari come sistema modulare di Faulhaber

Di Mike Santora | 4 aprile 2022

Al più tardi dall’inizio della crisi del coronavirus, l’industria farmaceutica e i laboratori sono stati sotto pressione per realizzare il massimo livello di automazione possibile. Qui sono necessari una serie di nuovi dispositivi di analisi e test, linee di produzione nonché sistemi di riempimento e confezionamento, la cui efficienza dipende dal livello di automazione. Gli assi e i moduli di motori lineari miniaturizzati per applicazioni monoasse o multiasse aprono qui nuove possibilità. Progettati come sistema modulare, sono adatti per un'ampia gamma di compiti nell'automazione di laboratorio e nell'industria farmaceutica. Sono azionati da motori lineari FAULHABER.

Gli ingegneri della Jung Antriebstechnik u. Automation GmbH JA2 ha risposto alle richieste dell'industria farmaceutica, del settore dell'analisi e dell'industria della tecnologia medica per soluzioni di automazione piccole ma funzionali con lo sviluppo di un nuovo sistema meccatronico modulare chiamato QuickLab. Con i piccoli moduli di motori lineari QM02 per corse fino a 160 mm e gli assi di motori lineari QA02 per corse fino a 220 mm, è possibile realizzare applicazioni a corsa breve con elevata dinamica e precisione, ad esempio nella tecnologia di laboratorio e di analisi o nei test sistemi. Grazie alla costruzione meccanica e alle guide di precisione in combinazione con due carrelli a sfere, i moduli e gli assi sono molto rigidi e offrono un'elevata ripetibilità durante il posizionamento di +/- 50 μm nonostante la loro struttura leggera e la ridotta massa in movimento. A seconda del carico sono possibili velocità di traslazione fino a 3 m/s e accelerazioni fino a 50 m/s2. Gli assi e i moduli possono essere combinati individualmente tra loro. In questo modo è possibile realizzare applicazioni pick-and-place così come soluzioni automatiche per separare, raggruppare, testare o placcare campioni o altri prodotti sensibili. Con una larghezza di 22 mm, QuickLab copre perfettamente l'esigenza di sistemi di movimentazione miniaturizzati mono e multiasse. Inoltre vengono offerti gli accessori adatti come compensazione della forza peso, freni di stazionamento magnetici, sensori di posizione esterni e piastre adattatrici.

Elevata dinamica e precisione "I motori lineari sono il 'cuore' del nostro sistema di automazione modulare e i requisiti che essi ripongono sono molto elevati", spiega Wilhelm Jung, amministratore delegato di JA2. "I motori devono funzionare in modo altamente dinamico, essere controllabili con precisione e avere dimensioni adeguate. I motori lineari FAULHABER convincono qui con il loro principio di funzionamento innovativo, che si differenzia dalle soluzioni "classiche": i motori lineari possono essere costruiti in molti modi diversi perché tutti i principi dei motori elettrici "rotanti" possono essere generalmente implementati nei motori lineari mappando il traferro circolare su una linea retta. A tale scopo, gli avvolgimenti elettrici di eccitazione elettrici originariamente disposti circolarmente vengono mappati su un percorso piatto. Il campo magnetico quindi attira il rotore sopra il percorso di corsa. Esistono però anche altre possibilità: gli azionamenti lineari DC LM2070 non sono costruiti come tali "rotori di superficie" con carrello e guida. L'asta di spinta viene invece guidata all'interno di una bobina autoportante trifase "Questo design produce un rapporto eccezionalmente buono tra forza lineare e corrente e un'elevata dinamica. Inoltre, non sono presenti coppie di cogging, rendendo così i motori lineari ideali per l'uso nel nostro sistema modulare QuickLab."

Massime prestazioni nelle più piccole dimensioni I motori lineari LM2070 sono disponibili con lunghezze di corsa da 40 a 220 mm. Nonostante le dimensioni compatte dello statore di 20 x 20 x 70 mm (L x A x L), il piccolo servomotore lineare CC presenta indicatori di prestazione meccanica impressionanti. La forza continua è di 9,2 N e sono disponibili fino a 28 N di forza di picco. Il robusto cuscinetto a strisciamento dell'asta di spinta sopporta senza problemi velocità elevate fino a 3 m/s. Allo stesso tempo, la piccola centrale elettrica può essere controllata in modo molto preciso. Già con i sensori Hall integrati la precisione di posizionamento assoluta è di +/- 0,1 mm e la ripetibilità è di +/- 50 μm. Con un sensore esterno opzionale, questi valori possono essere migliorati fino a +/- 0,01 mm e una ripetibilità di +/- 1 μm. A tutto ciò si aggiunge un funzionamento praticamente esente da manutenzione poiché il motore non ha parti mobili soggette ad usura. Inoltre, l'azionamento lineare funziona quasi senza rumore. "Ciò è importante soprattutto se il personale e i sistemi di movimentazione lavorano nella stessa stanza, come spesso accade nei laboratori", aggiunge Wilhelm Jung.