Zostań w domu, zamów taniej!
Nie wychodź z domu i zamów online swoje ulubione pisma 20% taniej. Skorzystaj z kodu rabatowego: czytajwdomu

Potrójna współpraca momentu obrotowego, prędkości i precyzji

Potrójna współpraca momentu obrotowego, prędkości i precyzji

Wiele zastosowań wymaga napędu mającego centralny otwór, przez który mogą przechodzić np. kable, światło lub części urządzeń. Za przykłady mogą służyć takie dziedziny jak optyka i fotonika, stosowane w systemach sterowania laserowego oraz automatyka i robotyka z systemami operującymi półprzewodnikami. Dotychczas stosowane systemy zawsze wymagały pójścia na kompromis. Apertury w wydrążonych wałach zazwyczaj były dość małe, same napędy powolne i ciężkie, a mechaniczna integracja wymagała mnóstwa pracy. Teraz, 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 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 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.

Często stosowane są stoły obrotowe z otworem pośrodku, napędzane klasycznymi silnikami. Takie rozwiązania wymagają przekładni oraz złożonych mechanizmów. Wynikający z tego nieunikniony luz między-zębowy musi zostać zrównoważony za pomocą wyszukanych środków, jeśli mechanizm ma się nadawać do zastosowań wymagających dużej precyzji. W znaczący sposób wpływa to na integrację systemową. Co więcej, wykorzystuje się w nich wiele zużywających się elementów, w związku z czym mają wysokie wymagania dotyczące 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 nie było łatwe znalezienie praktycznego rozwiązania dla sytuacji, w których niezbędna była odpowiednio duża apertura.

Nowe podejście – nowe możliwości

FAULHABER, specjalista od napędów, podjął się tego wyzwania i opracował kompletnie nowe rozwiązanie napędowe zawierające silnik krokowy z serii DM66200H, zaprojektowany specjalnie do zastosowań wymagających dużej apertury. 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. Dzięki temu nie ma luzu między-zębowego, który musiałby być kompensowany.

Początkowo stworzony do zastosowań w optyce i fotonice, nowy napęd z drążonym wałem stwarza również interesujące możliwości w wielu innych dziedzinach, takich jak napędy kół, w których wały napędowe 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 środek silnika. 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 w pętli otwartej. 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, modyfikacji uzwojeń, kabli i łączników oraz listew mocujących.

Więcej informacji:
 
Faulhaber Polska sp. z o.o., 60-204 Poznań, Górki 7, tel. 61 278 72 53, info@faulhaber.pl, www.faulhaber.com
Artykuł ukazał się w
Marzec 2021

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik luty 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio marzec 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje luty 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna luty 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich luty - marzec 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów