Wyzwania? Zapraszamy do środka!
Zapytaj o produkt
Wiele zastosowań wymaga napędu posiadającego centralny otwór, przez który mogą przechodzić np. kable, światło lub części urządzeń. Za przykłady mogą służyć takie dziedziny jak optyka i fotonika
Wiele zastosowań wymaga napędu posiadającego centralny otwór, przez który mogą przechodzić np. kable, światło lub części urządzeń. Za przykłady mogą służyć takie dziedziny jak optyka i fotonika, wykorzystywane w systemach sterowania laserowego oraz automatyka i robotyka z systemami operującymi półprzewodnikami (rysunek 1). Dotychczas zastosowanie tradycyjnych systemów zawsze oznaczało pójście na kompromis. Apertury w wydrążonych wałach zazwyczaj były dość małe, same napędy powolne i ciężkie, a mechaniczna integracja wymagała mnóstwa pracy. Teraz nowy bezpośredni napęd oferuje obiecującą alternatywę. Jego spora apertura posiada średnicę 40 mm, a dzięki technologii silnika krokowego osiąga równowagę pomiędzy prędkością i momentem obrotowym a wielkością i masą.
Istnieje wiele technologii napędów i rozwiązań dostępnych w przypadkach, w których potrzebna jest centralna apertura. W praktyce jednak każde z nich ma swoje wady. Przykładowo w hybrydowych silnikach krokowych średnica otworu w wale jest zazwyczaj ograniczona do około 10–12 mm ze względu na niezbędne elementy miedziane lub jarzmo magnetyczne. Z uwagi na ich wielobiegunową konstrukcję silniki obrotowe mogą być konstruowane z większą aperturą, jednak nie mogą osiągać wysokich prędkości ze względu na wysoką masę. W dodatku są stosunkowo drogie i niejednokrotnie trudne w integracji. Dlatego często stosowane są stoły obrotowe z otworem pośrodku, napędzane „zwykłymi” silnikami. Tego rodzaju rozwiązania z kolei wymagają przekładni oraz złożonych mechanizmów. Wynikający z tego nieunikniony luz międzyzębowy musi zostać zrównoważony za pomocą wyszukanych środków, zanim ten typ silnika zostanie wykorzystany do zastosowań wymagających dużej precyzji. W znaczący sposób wpływa to na integrację systemową. Co więcej, wykorzystuje się w nich wiele zużywających się części, w związku z czym mają wysokie wymagania dotyczące konserwacji. Stoły obrotowe uruchamiane hybrydowym silnikiem krokowym są również często wybierane, jednak ich wadą jest duża wielkość oraz masa niezbędne do osiągania wysokiej wydajności. Do tej pory nie było łatwo znaleźć praktycznego rozwiązania dla sytuacji, w których niezbędna była odpowiednio duża apertura.
Nowe podejście – nowe możliwości
FAULHABER, specjalista od napędów (zob. ramka z informacjami o przedsiębiorstwie), podjął się tego i stworzył kompletnie nowe rozwiązanie napędowe wykorzystujące silnik krokowy z serii DM66200H, zaprojektowany specjalnie do zastosowań wymagających dużej apertury (rysunek 2). Przy całkowitej średnicy 66 mm, wał ma bardzo duży otwór o średnicy 40 mm. Jego grubość wynosi jedynie 24 mm, a masa tylko 218 g. Taki kompaktowy napęd jest łatwy w montażu i wymaga bardzo niewiele przestrzeni. Wirnik z otworem bezpośrednio napędza układ mechaniczny, który rozłożony jest naokoło apertury, bez potrzeby transmisji (rysunek 3). Dzięki temu nie ma luzu międzyzębowego, który musiałby być kompensowany.
Początkowo stworzony do zastosowań w optyce i fotonice, nowy napęd z wydrążonym wałem stwarza również interesujące możliwości w wielu innych dziedzinach, takich jak napędy, w których wały muszą przechodzić przez silnik ze względu na ograniczoną przestrzeń lub przy tworzeniu protez kolan lub ramion. Można go użyć, gdy trzeba przeprowadzić kable przez aperturę lub w przypadku, gdy gazy, płyny lub sygnały świetlne mają przechodzić przez otwór (rysunek 4). Poza zastosowaniem w optyce – np. do stojaków do mikroskopu, przysłon fotograficznych, obiektywów zmiennoogniskowych, sterowników wiązki lasera itd. – można go zastosować w przypadku wielu innych zadań związanych ze sterowaniem i pozycjonowaniem. Typowe zastosowania obejmują także obrotnice, podstawy anten oraz wywietrzniki gazów i powietrza.
Wysoka wydajność w optymalnych kombinacjach
Bezpośredni napęd oparty jest na sprawdzonej technologii silników krokowych FAULHABER. Wielobiegunowy, dwufazowy silnik z magnesami stałymi osiąga 200 kroków na obrót. Wysoka rozdzielczość wynosząca 1,8° w trybie pełnego kroku umożliwia dokładne wykonanie pozycjonowania podczas działania z otwartą pętlą. Silnik osiąga dynamiczny moment obrotowy wynoszący 200 mNm i może przenosić odpowiednio duże obciążenia. Maksymalny statyczny moment obrotowy wynosi 307 mNm, a w przypadku wzmocnienia, nawet 581 mNm. Hamulce są więc niepotrzebne. Osiągalne są prędkości do 2000 obrotów na minutę. Kompaktowy napęd bezpośredni oferuje więc idealną równowagę pomiędzy prędkością a momentem obrotowym do wielu zastosowań. Pozwala na ciągłą pracę bez konieczności konserwacji, gdyż jedynym elementem zużywającym się są łożyska. Dostępne są modyfikacje dostosowane do konkretnych zastosowań, na przykład zastosowanie konkretnych smarów, dostosowanych do klienta uzwojeń, kabli i łączników oraz listew mocujących.
