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Tauchspulenmotor, Einheit mit Führung und Encoder
Voice Coil Aktuatoren Module
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GUT ZU WISSEN
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Voice Coil Aktuatoren Module – für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen
Die Voice Coil Aktuatoren Module sind spielfreie, eisenlose Direktantriebe mit eingebautem linearem Wegsensor und Kreuzrollenführung. Diese Tauchspulenmotoren eignen sich für Anwendungen mit mittlerer Traglast, bei denen eine hohe Bewegungsfrequenz, Genauigkeit und Wiederholbarkeit gefragt sind. Sie bieten auch bei niedriger Geschwindigkeit eine sanfte gleichmässige Bewegung. Dank der integrierten Führung kann die Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Steifigkeit gewährleistet werden. Diese Schwingspulen Module werden für Hochgeschwindigkeitsmaschinen wie Pick-and-Place, Inspektions-, Dosier- und Prüfgeräte oder jede andere allgemeine Industrieanwendung verwendet, bei der es auf Genauigkeit ankommt wie z.B. in Druckmaschinen, bei der Lasermarkierung oder dem Punktschweissen.
Die TGV Serie präsentiert eine Schwingspulmotorachse mit einem beeindruckenden Durchgangsloch, das für schnelle Reaktionszeiten und eine breite Anwendungspalette bei kurzhubigen, hochfrequenten Anwendungen sorgt. Die herausragende Eigenschaft der TGV Achse liegt in ihrem grosszügigen Durchgangsloch, welches eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten ermöglicht. Diese Schwingspulenachse zeichnet sich durch eine grosse Durchgangsbohrung aus und bietet einen Direktantrieb ohne Spiel und Rastkraft. Dank Lager mit geringer Reibung wird eine präzise und reibungslose Bewegung gewährleistet. Die lineare Encoderauflösung kann dabei flexibel auf 0,5 μm, 0,1 μm oder sogar 20 nm eingestellt werden. Die TGV Schwingspulmotorachse eignet sich besonders gut für Anwendungen, bei denen eine präzise Objektivfokussierung erforderlich ist, und bietet somit ideale Voraussetzungen für anspruchsvolle Anforderungen in diesem Bereich.
Der Voice Coil Aktuator ist ein zweipoliger nichtkommutierter Antriebsmechanismus mit limitiertem Weg oder Winkel. Er verfügt über eine lineare Kennlinie, eine hohe Wiederhol- und Positioniergenauigkeit und ist frei von Hysterese. Der Voice Coil Aktuator hat eine niedrige elektrische und mechanische Zeitkonstante und eine hohe Ausgangsleistung im Verhältnis zu seiner Masse und Volumen. Er ist somit ein ideales Servo-Antriebselement. Ein Voice Coil Aktuator besteht aus zwei Komponenten, einer auf ein nichtmagnetisches Stützelement gewickelten Spule und einem Magnetkreis aus Dauermagneten. Im eingebauten Zustand befindet sich die Spule in dem Luftspalt des Magnetkreises. Ein Element ist dabei mechanisch befestigt, um die Bewegung entlang des Kraftvektors (oder Drehmomentvektors) zu ermöglichen. Fliesst ein Spulenstrom, wird eine Kraft oder Drehmoment generiert. Richtung und Amplitude werden dabei von der Stromstärke und Stromrichtung bestimmt. Voice Coil Aktuatoren stehen in zwei Grundkonfigurationen zur Verfügung, linear (zylinderförmig oder rechteckig) und rotierend (zylinder- oder bogenförmig).
Motorparameter
Kraftkonstante: KNI N / Amperewindung
Die pro Amperewindung (= Stromstärke x Anzahl der Windungen) durch Spulenerregung erzeugte Kraft. Die durch die Schwingspule entwickelte Kraft entspricht dem Produkt aus Kraftkonstante und Erregung in Amperewindungen (die Angabe in Amperewindungen macht diese Grösse unabhängig von der Wicklung; die Anzahl der Windungen finden Sie bei den Wicklungsparametern).
Linearer Bereich: mm
Die Bewegungsstrecke, über die die entwickelte Kraft > 90% der Maximalkraft des Motors ist.
Wärmewiderstand: Rth ºC / W
Der Temperaturanstieg der Spule pro Watt Erregungsenergie (Magnettopf auf einen massiven Aluminiumsockel montiert).
Höchsttemperatur: Tmax ºC
Höchstzulässige Spulentemperatur für den Motor
Dauerkraft: F100 N
Maximalkraft, bei , der die Spule bei konstanter Bestromung ihre zulässige Höchsttemperatur erreicht (Magnettopf auf massivem Aluminiumblock (20°C) montiert). Die Dauerkraft für verschiedene Spulenwicklungsoptionen kann leicht variieren.
Dauerleistungsaufnahme: P100 W
Die Dauerleistungsaufnahme, die dazu führt, dass die vollständig in den Topf eingefahrene Spule ihre Höchsttemperatur erreicht (Magnettopf auf massivem Aluminiumblock bei 20°C montiert).
Verhalten
Das Verhalten eines Tauchspulenmotors kann anhand des klassischen physikalischen Problems eines stromführenden Drahtes in einem Magnetfeld erläutert werden.
Bei einer Magnetfeldstärke B, einem durch den Draht geführten Strom I und einer Länge des vom Feld betroffenen Drahtstückes l ergibt sich die entwickelte Kraft F gemäss der Gleichung F = B x I x l
Die entwickelte Kraft ist senkrecht zum Magnetfeld und dem durch den Draht fliessenden Strom.
Hysterese
Die Hysterese entspricht dem Schlupf in mechanischen Systemen und kann zu Positions- oder Kraftfehlern führen. Die Graphik zeigt, wie sich Hysterese in einem Positionierungssystem auswirkt: wird der Strom verändert, um die Bewegungsrichtung zu ändern, muss er in entgegen gesetzter Richtung verändert werden, um überhaupt Bewegung zu erzielen. In Hubmagneten kann die Hysterese in der Regel bis zu 10% der entwickelten Kraft oder mehr ausmachen, bei Tauchspulenmotoren liegt sie meist bei 1% der entwickelten Kraft. Geringe Hysterese ermöglicht präzise und wiederholbare Positionssteuerung.
