小型直线电机模块和模块化轴

制药行业、实验室和分析领域自动化

随着全球性新冠肺炎疫情的爆发，为实现尽可能高的自动化程度，制药和实验室行业承受着巨大压力。为此他们需要新增大量分析和检测仪器、生产线以及灌装和包装设备，而这些仪器设备的效率又最终取决于它们的自动化程度。适用于单轴或多轴应用的微直线电机轴和模块开辟新天地。它们采用模块化设计，适用于实验室自动化和制药业领域的众多应用场合。FAULHABER直线电机提供它们的动力来源。

顺应制药、分析以及医疗科技行业对小型高效自动化方案的需求，Jung Antriebstechnik u. Automation GmbH JA²有限公司的工程设计人员研制出新型QuickLab机电模块系统。最大行程160 mm的小型QM02直线电机模块以及最大行程220 mm的QA02直线电机轴尤其适合于需要高动态和高精确度的短行程应用，比如实验室和分析技术或检测设备。模块和轴的机械设计采用精密导向装置，同时配置两个球座，虽然重量轻，移动质量小，但仍然能够实现+/- 50 µm的重复定位高精确度。根据负载情况，运行速度最高可达3 m/s，加速度高达50 m/s²。轴和模块可以任意组合。这样，样本或其它敏感料品的抓取和摆放应用，以及分离、分组、检测和摆放自动化过程就能够得到实现。QuickLab宽度仅22 mm，可以完全满足单轴和多轴微型处理设备的应用需求。除此之外，还有重力补偿、电磁制动器、外部定位传感器和适配板等合适的配件可供选用。

高动态和高精度
“直线电机是我们模块化自动系统的核心，因此我们对它的要求非常高，”JA²公司总经理Wilhelm Jung解释道。“电机必须具有高运行动态，控制精确，尺寸适合。我们之所以选择FAULHABER的直线电机，正是因为它有别于传统方案的创新工作原理。

直线电机有很多不同的设计方式。只要能将圆形气隙转化为直线，旋转式电机的所有工作原理都适用于直线电机。为了达到该目的，就需要将原本呈圆形排列的励磁绕组布置在一个平面上。在电磁场的作用下，转子就沿着轨迹运行。但这并不是唯一的方法。LM2070直流直线驱动并不是采用这种带滑座和导向件的“平面转子”的设计方式。相反，转子导条位于一个自承式三相绕组内。“这种设计方式带来了最佳的力度/电流线性化参数特征以及高动态。此外，直线电机的齿槽转矩为零，因此非常适合我们的模块化QuickLab系统。”


最小的尺寸最大的效率
LM2070直线电机的行程范围在40到220 mm之间。虽然定子尺寸仅为20 x 20 x 70 mm（宽 x 高 x 长），但这款小型直线直流伺服电机具有出色的机械参数。持续力度为9.2 N，最大峰值力度28 N。转子导条的滑动轴承坚固耐用，完全能够承受最大3 m/s的高速度。与此同时，这个“大力小子”的控制还非常精确。仅仅凭借内置的霍尔传感器，绝对定位精度就可达+/- 0.1 mm，重复精度达+/- 50 µm。如果额外采用外部传感器，以上参数还可以提升到+/- 0.01 mm和+/- 1 µm。由于电机内没有移动的磨损件，因此无需维护。而且直线驱动的运行过程中几乎没有噪音。“对于实验室等应用场合来说，由于工作人员与处理设备通常都在一个房间内，因此这一特性尤为重要，”Wilhelm Jung补充说道。

拖链式电缆连接
对于处理设备来说，连接技术是一个要点。直线电机的标准连接电缆长度通常为30 cm。但是在自动化设备当中，电控柜与驱动装置之间通常有很长的距离。“在电机与电控柜内的控制器之间可能有10米、20米甚至更大的距离，”Wilhelm Jung说道。因此在QuickLab模块化系统的电机与控制器之间，就需要铺设一条长达30米，用于无干扰传输电机功率和定位传感器信号的特殊多层屏蔽电缆。电缆带有外罩，直接固定在电机上，既可以采用插头连接，也可以采用适合移动使用的拖链式设计。单体复合式电缆的端头经过预制，简化安装过程。


如今，专为实验室自动化技术打造的模块化机电系统已在实践中得到证实。Wilhelm Jung对此给予了积极评价：“当今很多分析仪器的制造商和供应商都采用我们的系统。目前的市场需求非常大，还包括光学和检测技术领域。”LM2070直线驱动体积小，功率大，无论何处都能够派上大用场。

型QuickLab机电模块系统 (faulhaber.com.cn)

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