Faulhaber のモジュラー システムとしての小型リニア モーター モジュールと軸

Dec 15, 2023

マイク・サントラ著 | 2022 年 4 月 4 日

遅くともコロナウイルス危機が始まって以来、製薬業界と研究所は可能な限り最高レベルの自動化を実現するというプレッシャーにさらされてきました。 ここでは、多くの新しい分析および試験装置、生産ライン、充填および包装システムが必要ですが、その効率は自動化のレベルに依存します。 単軸または多軸アプリケーション向けの小型リニア モーター軸とモジュールにより、新たな可能性が開かれます。 モジュール式システムとして設計されており、研究室オートメーションや製薬業界の幅広いタスクに適しています。 これらはFAULHABERリニアモーターによって駆動されます。

Jung Antriebstechnik u のエンジニア。 Automation GmbH JA2 は、QuickLab と呼ばれる新しいモジュラー メカトロニクス システムを開発することで、小規模ながら機能的なオートメーション ソリューションを求める製薬業界、分析部門、医療技術業界からの要望に応えました。 最大 160 mm のストロークに対応する小型 QM02 リニア モータ モジュールと、最大 220 mm のストロークに対応する QA02 リニア モータ軸を使用すると、研究室や分析技術、またはテストなどで、高いダイナミクスと精度を備えたショート ストローク アプリケーションを実現できます。システム。 2 つのボール キャリッジと組み合わせた機械的構造と精密ガイドにより、モジュールと軸は非常に剛性が高く、軽量構造と低い移動質量にもかかわらず、+/- 50 μm の位置決め中に高い再現性を実現します。 負荷に応じて、移動速度は最大 3 m/s、加速度は最大 50 m/s2 が可能です。 軸とモジュールは個別に相互に組み合わせることができます。 このようにして、サンプルやその他の敏感な製品を分離、グループ化、テスト、またはめっきするための自動ソリューションと同様に、ピックアンドプレース アプリケーションを実現できます。 幅 22 mm の QuickLab は、小型化された単軸および多軸ハンドリング システムのニーズを完全に満たします。 さらに、重量力補償、磁気保持ブレーキ、外部位置センサー、アダプター プレートなどの適切なアクセサリが提供されます。

高いダイナミクスと精度 JA2 のマネージング ディレクターである Wilhelm Jung 氏は、「リニア モーターは当社のモジュラー オートメーション システムの『心臓部』であり、リニア モーターに課せられる要件は非常に高いです」と説明します。 「モーターは高度に動的に動作し、正確に制御可能で、適切な寸法を持っている必要があります。FAULHABER のリニアモーターは、「古典的な」ソリューションとは異なる革新的な機能原理でここで確信を得ています。リニアモーターはさまざまな方法で構築できます。 「回転」電気モーターのすべての原理は、通常、円形の空隙を直線上にマッピングすることによってリニア モーターに実装できます。これを行うには、もともと円形に配置された電気励起巻線が平らな経路上にマッピングされます。その後、磁界がそのコイルを引っ張ります。 LM2070 DC リニアドライブは、キャリッジとガイドを備えた「表面ローター」として構成されておらず、代わりに、フォーサー ロッドが 3 相の自立コイル内でガイドされています。 「この設計は、線形力と電流および高いダイナミクスの間に非常に良好な関係を生み出します。 さらに、コギング トルクがないため、リニア モーターはモジュール式 QuickLab システムでの使用に最適です。」

最小の寸法で最大のパフォーマンスを実現 LM2070 リニアモーターは、40 ～ 220 mm のストローク長でご利用いただけます。 20 x 20 x 70 mm (幅 x 高さ x 長さ) のコンパクトなステータ寸法にもかかわらず、小型リニア DC サーボモータは優れた機械的性能指標を備えています。 連続力は 9.2 N、ピーク力は最大 28 N です。 フォーサーロッドの頑丈な滑り軸受けは、最大 3 m/s の高速速度にも簡単に対応します。 同時に、小型の発電所を非常に正確に制御することができます。 すでに統合されたホール センサーにより、絶対位置決め精度は +/- 0.1 mm、再現性は +/- 50 μm です。 オプションの外部センサーを使用すると、これらの数値を +/- 0.01 mm、再現性 +/- 1 μm まで改善できます。 さらに、モーターには可動摩耗部品がないため、実質的にメンテナンスフリーで動作します。 さらに、リニアドライブはほぼ騒音なく動作します。 「研究室でよくあることですが、担当者と処理システムが同じ部屋で作業している場合、これは何よりも重要です」と Wilhelm Jung 氏は付け加えます。

トレーリングチェーンケーブル接続システムを扱う上で重要なポイントとなるのが接続技術です。 リニアモーターは通常、最大定格で納入されます。 長さ30cmのケーブル接続。 ただし、オートメーション システムでは、通常、スイッチ キャビネットは実際のドライブからある程度の距離があります。 「別個のスイッチキャビネット内のモーターとコントローラーの間には、10、20、あるいはそれ以上のメートルが存在する可能性があります」と Wilhelm Jung 氏は言います。 したがって、QuickLab モジュラー システムでは、モーター電力と位置センサー信号をモーターとコントローラーの間で干渉なく最大 30 m 伝送する特別なマルチシールド ケーブルが使用されます。 カバーでストレインリリーフを備えたモーターに直接固定されており、プラグイン可能で、ケーブルチェーンとの併用、つまりモバイル用途向けにも設計されています。 シングルケーブル技術は両端が事前に製造されているため、設置が簡素化されます。

研究室のオートメーション向けにカスタマイズされたメカトロニクス キットは、すでに実用化されていることが実証されています。 Wilhelm Jung 氏はこれを認めています。「現在、分析アクセサリの多くのメーカーやサプライヤーが当社のシステムに依存しています。現在、光学や試験技術などの他の分野からの需要も含め、需要は膨大です。」 常に原動力として存在します: 小型で強力な LM2070 リニア ドライブ。www.faulhaber.com/en/markets/modular-mechatronic-system-quick-lab/

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