Potrójna współpraca momentu obrotowego, prędkości i precyzji

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. Nowy bezpośredni napęd oferuje obiecującą alternatywę. Jego apertura ma średnicę 40 mm, a dzięki technologii silnika krokowego osiąga równowagę między 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 każda 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 magnetyczne. Z uwagi na ich wielobiegunową konstrukcję silniki obrotowe mogą być konstruowane z większą aperturą, jednak nie mogą osiągać wysokich prędkości ze względu na dużą 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 wymagają z kolei 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, co oznacza wysokie wymagania w zakresie konserwacji. Stoły obrotowe uruchamiane hybrydowym silnikiem krokowym również są często wybierane, jednak ich wadą jest duża wielkość oraz masa, niezbędne do osiągania wysokiej wydajności. Do tej pory niełatwo było znaleźć praktyczne rozwiązanie dla sytuacji, w których niezbędna była odpowiednio duża apertura.

Nowe podejście – nowe możliwości

Firma FAULHABER, specjalista w dziedzinie napędów (zob. ramka z informacjami o przedsiębiorstwie), podjęła się rozwiązania opisanego wcześniej problemu i stworzyła kompletnie nowe rozwiązanie napędowe. Wykorzystano w nim silnik krokowy z serii DM66200H, zaprojektowany specjalnie do zastosowań wymagających dużej apertury (fot. 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 wokół apertury, bez potrzeby transmisji (fot. 3). Dzięki temu nie ma luzu międzyzębowego, który musiałby być kompensowany.

Początkowo stworzony do zastosowań w optyce i fotonice, nowy napęd z drążonym wałem stwarza również interesujące możliwości w wielu innych obszarach, takich jak napędy kół – w których wały napędowe muszą przechodzić przez silnik ze względu na ograniczoną przestrzeń – lub przy tworzeniu protez kolan czy ramion. Można go użyć, gdy trzeba przeprowadzić kable przez aperturę lub w przypadku, 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. – można go zastosować do 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 w pętli otwartej. Silnik osiąga dynamiczny moment obrotowy wynoszący 200 mNm i może przenosić odpowiednio duże obciążenia. Maksymalny statyczny moment obrotowy to 307 mNm, a w przypadku wzmocnienia – nawet 581 mNm. Dzięki temu hamulce nie są potrzebne. Możliwe jest osiągnięcie prędkości do 2000 obrotów na minutę. Kompaktowy napęd bezpośredni oferuje idealną równowagę między prędkością a momentem obrotowym w wielu zastosowaniach. Pozwala na ciągłą pracę bez konieczności konserwacji, gdyż jedynym elementem zużywającym się są łożyska. Dostępne są modyfikacje dostosowane do konkretnych zastosowań, np. użycie określonych smarów, uzwojeń, kabli i łączników oraz listew mocujących.

FAULHABER POLSKA Sp. z o.o.
ul. Górki 7
60-204 Poznań
tel. 61 278 72 53, fax 61 278 72 54
e-mail: info@faulhaber.pl 
www.faulhaber.com 

źródło: Faulhaber