Modules et axes de petits moteurs linéaires en tant que système modulaire de Faulhaber

Par Mike Santora | 4 avril 2022

Depuis le début de la crise du coronavirus au plus tard, l'industrie pharmaceutique et les laboratoires sont sous pression pour atteindre les niveaux d'automatisation les plus élevés possibles. Il faut ici un certain nombre de nouveaux appareils d'analyse et de test, de lignes de production ainsi que de systèmes de remplissage et d'emballage, dont l'efficacité dépend du niveau d'automatisation. Les axes et modules de moteurs linéaires miniaturisés pour les applications à un ou plusieurs axes ouvrent ici de nouvelles possibilités. Conçus comme un système modulaire, ils conviennent à un large éventail de tâches dans l'automatisation de laboratoire et l'industrie pharmaceutique. Ils sont entraînés par des moteurs linéaires FAULHABER.

Les ingénieurs de Jung Antriebstechnik u. Automation GmbH JA2 a répondu aux appels de l'industrie pharmaceutique, du secteur de l'analyse et de l'industrie des technologies médicales pour des solutions d'automatisation petites mais fonctionnelles avec le développement d'un nouveau système mécatronique modulaire appelé QuickLab. Avec les petits modules de moteur linéaire QM02 pour une course jusqu'à 160 mm et les axes de moteur linéaire QA02 pour des courses jusqu'à 220 mm, les applications à course courte peuvent être réalisées avec une dynamique et une précision élevées, par exemple dans la technologie de laboratoire et d'analyse ou dans les systèmes d'essai. Grâce à la construction mécanique et aux guides de précision en combinaison avec deux chariots à billes, les modules et les axes sont très rigides et offrent une répétabilité élevée lors du positionnement de +/- 50 μm malgré leur construction légère et leur faible masse mobile. En fonction de la charge, des vitesses de déplacement jusqu'à 3 m/s et des accélérations jusqu'à 50 m/s2 sont possibles. Les axes et les modules peuvent être combinés individuellement les uns avec les autres. De cette façon, des applications pick-and-place peuvent être réalisées ainsi que des solutions automatiques pour séparer, grouper, tester ou étaler des échantillons ou d'autres produits sensibles. Avec une largeur de 22 mm, QuickLab couvre parfaitement le besoin de systèmes miniaturisés de manipulation mono- et multi-axes. De plus, les accessoires appropriés tels que la compensation de force de poids, les freins de maintien magnétiques, les capteurs de position externes et les plaques d'adaptation sont proposés.

Haute dynamique et précision "Les moteurs linéaires sont le 'cœur' de notre système d'automatisation modulaire et les exigences qui leur sont imposées sont très élevées", explique Wilhelm Jung, directeur général de JA2. "Les moteurs doivent fonctionner de manière très dynamique, être contrôlables avec précision et avoir des dimensions appropriées. Les moteurs linéaires de FAULHABER convainquent ici par leur principe de fonctionnement innovant, qui diffère des solutions "classiques" : les moteurs linéaires peuvent être construits de différentes manières car tous les principes des moteurs électriques "rotatifs" peuvent généralement être mis en œuvre dans les moteurs linéaires en mappant l'entrefer rond sur une droite. Pour ce faire, les enroulements d'excitation électriques initialement disposés de manière circulaire sont mappés sur un chemin plat. Il existe cependant encore d'autres possibilités : les entraînements linéaires à courant continu LM2070 ne sont pas construits comme de tels "rotors de surface" avec chariot et guide. Au lieu de cela, la tige de force est guidée dans une bobine autoportante triphasée. "Cette conception produit une relation exceptionnellement bonne entre la force linéaire et le courant et une dynamique élevée. De plus, il n'y a pas de couples d'encoche, ce qui rend les moteurs linéaires idéaux pour une utilisation dans notre système modulaire QuickLab."

Performances maximales dans les plus petites dimensions Les moteurs linéaires LM2070 sont disponibles avec des longueurs de course de 40 à 220 mm. Malgré les dimensions compactes du stator de 20 x 20 x 70 mm (L x H x L), le petit servomoteur à courant continu linéaire présente des performances mécaniques impressionnantes. La force continue est de 9,2 N et jusqu'à 28 N de force maximale sont disponibles. Le palier lisse robuste de la tige de force gère sans problème les vitesses élevées jusqu'à 3 m/s. Dans le même temps, la petite centrale électrique peut être contrôlée très précisément. Déjà avec les capteurs Hall intégrés, la précision de positionnement absolue est de +/- 0,1 mm et la répétabilité de +/- 50 μm. Avec un capteur externe en option, ces chiffres peuvent être améliorés à +/- 0,01 mm et une répétabilité de +/- 1 μm. A cela s'ajoute un fonctionnement pratiquement sans entretien car le moteur ne comporte aucune pièce d'usure mobile. De plus, l'entraînement linéaire fonctionne presque sans bruit. "Ceci est important surtout si le personnel et les systèmes de manutention travaillent dans la même pièce, comme c'est souvent le cas dans les laboratoires", ajoute Wilhelm Jung.

Connexion de câble à chaîne traînante Un point important pour les systèmes de manutention est la technologie de connexion. Les moteurs linéaires sont normalement livrés avec une puissance max. Connexion par câble de 30 cm de long. Dans les systèmes d'automatisation, cependant, l'armoire électrique est généralement à une certaine distance de l'entraînement réel. "Entre le moteur et le contrôleur dans l'armoire électrique séparée, il peut alors y avoir 10, 20 mètres ou plus", explique Wilhelm Jung. Avec le système modulaire QuickLab, il existe donc un câble spécial à plusieurs blindages qui transfère la puissance du moteur et le signal du capteur de position entre le moteur et le contrôleur sans interférence jusqu'à 30 m. Il est fixé avec un couvercle directement sur le moteur avec décharge de traction, peut être branché et est également conçu pour une utilisation avec des chaînes porte-câbles, c'est-à-dire pour une utilisation mobile. La technologie monocâble simplifie l'installation grâce à la préfabrication des deux extrémités.

Le kit mécatronique sur mesure pour l'automatisation de laboratoire a déjà fait ses preuves dans la pratique. Wilhelm Jung le confirme : « Aujourd'hui, de nombreux fabricants et fournisseurs d'accessoires d'analyse font confiance à nos systèmes. La demande est actuellement énorme, y compris dans d'autres domaines tels que l'optique et la technologie de test. Toujours présents en tant que force motrice : les petits et puissants entraînements linéaires LM2070.www.faulhaber.com/en/markets/modular-mechatronic-system-quick-lab/

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