Potrójna współpraca momentu obrotowego, prędkości i precyzji
| TechnikaW wielu zastosowaniach konieczne staje się zainstalowanie napędu mającego centralny otwór, przez który mogą przechodzić np. kable, światło lub części urządzeń. Przykładem są takie dziedziny, jak optyka i fotonika, wykorzystywane w systemach sterowania laserowego, oraz automatyka i robotyka z systemami operującymi półprzewodnikami. Sięgnięcie po tradycyjne rozwiązania oznaczało dotychczas 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 ma średnicę 40 mm, dzięki zaś technologii silnika krokowego osiągnięto równowagę między prędkością i momentem obrotowym a wielkością i masą.
Istnieje wiele technologii napędów i rozwiązań dostępnych wtedy, gdy potrzebna jest centralna apertura. W praktyce jednak każda z tych opcji 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 magnetyczne. Z uwagi na wielobiegunową konstrukcję silniki obrotowe mogą być tworzone z większą aperturą, jednak nie mogą osiągać wysokich prędkości z powodu dużej masy. W dodatku są stosunkowo drogie i niejednokrotnie trudne w integracji. Dlatego często stosuje się stoły obrotowe z otworem pośrodku, napędzane "zwykłymi" silnikami. Tego rodzaju rozwiązania wymagają jednak 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, mnogość zużywających się wówczas części przekłada się na wysokie wymagania dotyczące konserwacji. Równie często wybierane są stoły obrotowe uruchamiane hybrydowym silnikiem krokowym, jednak ich wadami są z kolei duża wielkość oraz masa niezbędne do osiągania wysokiej wydajności.
Do tej pory nie było więc łatwe znalezienie praktycznego rozwiązania, gdy niezbędna okazywała się odpowiednio duża apertura.
Nowe podejście – nowe możliwości
FAULHABER, specjalista od napędów, podjął się tego wyzwania i stworzył kompletnie nowe rozwiązanie napędowe, wykorzystujące silnik krokowy z serii DM66200H, zaprojektowany specjalnie do zastosowań wymagających dużej apertury. Przy całkowitej średnicy 66 mm wał ma tutaj 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. Dzięki temu nie ma luzu międzyzębowego, który musiałby być kompensowany.
Początkowo stworzony do zastosowań w optyce i fotonice, nowy napęd z drążonym wałem oferuje również interesujące możliwości w wielu innych dziedzinach – takich jak napędy kół, w których ze względu na ograniczoną przestrzeń wały napędowe muszą biec przez silnik, czy w protetyce kolan lub ramion. Można go użyć, gdy trzeba przeprowadzić kable przez aperturę albo gdy gazy, płyny lub sygnały świetlne mają przechodzić przez środek silnika. Poza zastosowaniem w optyce – np. do stojaków do mikroskopu, przysłon fotograficznych, obiektywów zmiennoogniskowych, sterowników wiązki lasera itd. – da się go użyć w wielu innych zadaniach związanych ze sterowaniem i pozycjonowaniem. Typowe opcje wykorzystania obejmują także obrotnice, podstawy anten oraz wywietrzniki gazów i powietrza.
Wysoka wydajność w optymalnych kombinacjach
Bezpośredni napęd oparty jest na sprawdzonej technologii silników krokowych firmy 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 w pętli otwartej. Silnik osiąga dynamiczny moment obrotowy (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. Prędkości dochodzą do 2 tys. obrotów na minutę.
Kompaktowy napęd bezpośredni oferuje idealną równowagę między prędkością a momentem obrotowym do wielu zastosowań. Pozwala na ciągłą pracę bez konieczności konserwacji, gdyż jedyny zużywający się element stanowią łożyska. Dostępne modyfikacje dopasowane są do konkretnych zastosowań, np. dla konkretnych smarów, modyfikacji uzwojeń, kabli i łączników oraz listew mocujących.
FAULHABER
www.faulhaber.pl
