Ringmotor met juiste koppel, snelheid en precisie

Door: Redactie - 11 december 2020 |

Ringmotor met uitgebalanceerde combinatie van snelheid en koppel

Veel toepassingen vragen om een aandrijving met een centrale opening om bijvoorbeeld licht, kabels of componenten doorheen te kunnen leiden. Goede voorbeelden zijn toepassingen in de optica en fotonica voor systemen voor lasergeleiding, maar ook in de automatisering en robotica voor halfgeleideraansturing. Tot voor kort leidde dit in conventionele aandrijfsystemen altijd tot compromissen. De holle assen waren vaak relatief klein, de aandrijvingen langzaam of zwaar, of de mechanische integratie was arbeidsintensief. Een nieuwe zogenaamde ringmotor biedt nu een veelbelovend alternatief. Met een grote openingsdiameter van 40 mm en moderne stappenmotortechnologie levert deze aandrijving een uitgebalanceerde combinatie van snelheid en koppel, bij een laag gewicht en een kleine omvang.

Er zijn veel aandrijftechnieken en oplossingen die algemeen geschikt zijn voor toepassingen die vragen om een centrale opening. In de praktijk heeft iedere variant echter zijn eigen nadelen. Bij hybride stappenmotoren bijvoorbeeld is de diameter van de holle as door de benodigde kopervulfactor of de magneetgaffel meestal beperkt tot zo’n 10 tot 12 millimeter.

Bij koppelmotoren laat het meerpolige ontwerp grotere openingen toe, maar door de grote bewegende massa zijn hogere toerentallen niet haalbaar. Bovendien zijn ze relatief duur en vaak lastig in te bouwen. Daarom maken veel toepassingen gebruik van draaitafels met een centrale opening, die worden aangedreven door een “standaard” motor. Maar voor dat soort constructies zijn versnellingen en complexe mechanica vereist. De speling die daar onvermijdelijk uit voortvloeit, moet met uitgebreide maatregelen worden gecompenseerd voordat dit type motor kan worden gebruikt in zeer nauwkeurige toepassingen. Hierdoor wordt de systeemintegratie significant ingewikkelder. Bovendien bevatten deze aandrijfoplossingen veel onderdelen die onderhevig zijn aan slijtage, waardoor ze veel onderhoud vereisen. De keus valt ook vaak op draaitafels die worden aangedreven door een hybride stappenmotor. Maar deze zijn groter, en bij hoge prestatievereisten worden ze ook zwaar.

Tot nu toe was het dus bepaald niet eenvoudig om een praktische oplossing te vinden voor toepassingen die vragen om een opening.

Nieuwe benadering – nieuwe mogelijkheden

De aandrijfspecialist FAULHABER heeft dit onderwerp aangepakt en een volledig nieuwe oplossing ontworpen, speciaal voor toepassingen die vragen om grote openingen: de ringmotor DM66200H. Dit is een stappenmotor met een totale diameter van 66 mm en een royale holle as met een binnendiameter van 40 mm. De ringmotor is 24 mm dik, bij een gewicht van slechts 218 gram. Hierdoor is er maar weinig inbouwruimte nodig voor deze compacte aandrijving en is hij eenvoudig te monteren. De rotor met de opening drijft het mechaniek rond de opening direct aan, zonder transmissie. Dit voorkomt mechanische speling, die zou moeten worden gecompenseerd.

Deze nieuwe aandrijving met holle as is oorspronkelijk ontworpen voor toepassingen in de optica en fotonica, maar creëert ook mogelijkheden in vele andere toepassingsgebieden, zoals wielaandrijvingen waarbij de aandrijfas uit ruimtelijke overwegingen door de motor wordt geleid, of in protheses met kunstgewrichten. In principe is de aandrijving overal te gebruiken waar kabels, gassen, vloeistoffen of lichtsignalen door de opening moeten worden geleid. Hij is dus uitstekend toepasbaar in de optica – bijvoorbeeld voor het instellen van microscopen, diafragma’s en zoomlenzen, het richten van laserstralen en meer – maar kan ook worden gebruikt voor diverse bedienings- en positioneringstaken. Typische toepassingen zijn onder andere draaitafels, antennevoeten en lucht- en gaskleppen.

De optimale combinatie van hoge prestatiewaarden

De ringmotor is gebaseerd op de bewezen technologie voor stappenmotoren van FAULHABER. De meerpolige tweefasemotor met permanente magneet levert 200 stappen per omwenteling. Met een hoge resolutie van 1,8° in volledige-stapmodus kan hij zeer nauwkeurige positioneringen uitvoeren bij een open regelkring. De motor haalt een dynamisch koppel tot 200 mNm en kan navenant zware lasten verplaatsen.

Het maximale statische koppel is 307 mNm en met boost is zelfs 581 mNm haalbaar. Hierdoor zijn remmen dus overbodig. De motor kan toerentallen behalen van 2000 omwentelingen per minuut. Voor veel toepassingen levert deze compacte directe aandrijving hiermee het perfecte evenwicht tussen toerental en koppel. Het enige slijtageonderdeel is het kogellager, zodat onderhoudsvrij continubedrijf mogelijk is. Op aanvraag kan de aandrijving worden aangepast voor specifieke toepassingen, bijvoorbeeld met speciale smeermiddelen, klantspecifieke wikkelingen, speciale kabels en connectoren of specifieke montageflenzen.

FAULHABER

FAULHABER is gespecialiseerd in het ontwikkelen, produceren en inzetten van hoognauwkeurige miniatuuraandrijvingssystemen, servocomponenten en aandrijfelektronica met tot wel 250 Watt uitgangsvermogen. Hierbij hoort naast het uitvoeren van klantspecifieke totaaloplossingen ook een uitgebreid aanbod aan standaardproducten zoals borstelloze motoren, DC-minituurmotoren, stappenmotoren, encoders en motion controllers.

Het FAULHABER-handelsmerk wordt over de hele wereld erkend als symbool van kwaliteit en betrouwbaarheid in complexe toepassingsgebieden zoals medische technologie, fabrieksautomatisering, precisie-optica, telecommunicatie, lucht- en ruimtevaart en robotica. Van de krachtige DC-motor met een continukoppel van 224 mNm tot aan de delicate microaandrijving met een buitendiameter van 1,9 mm omvat het portfolio van FAULHABER meer dan 25 miljoen mogelijkheden om voor elke toepassing een optimaal aandrijfsysteem samen te stellen.