Molta potenza in uno spazio estremamente piccolo

Sistemi di azionamento evoluti. In linea generale, i motori elettrici non sono “lupi solitari”, ma per la maggior parte delle applicazioni devono essere combinati con riduttori di velocità ed encoder. Per garantire che i componenti siano perfettamente abbinati gli uni agli altri e per minimizzare il lavoro di installazione, si consiglia di acquistare i singoli componenti come soluzione completa da un unico fornitore. Anche nei casi in cui lo spazio di installazione è estremamente ridotto e sono richiesti azionamenti a coppia elevata il più corti possibile, esiste una soluzione orientata alla pratica che risulta essere particolarmente adatta per applicazioni nella robotica, nelle protesi articolari, nell’automazione di laboratorio, nelle pompe, nella tecnologia medica e nelle apparecchiature per le cabine degli aeromobili.

Figura: I sistemi di azionamento potenti e compatti sono ideali per applicazioni nella robotica, nelle protesi articolari, nell’automazione di laboratorio, nelle pompe, nella tecnologia medica o nelle apparecchiature per le cabine degli aeromobili. (Copyright: Schunk, FAULHABER)

Lo specialista di azionamenti FAULHABER ha dimostrato ancora una volta la sua competenza in qualità di fornitore di sistemi e ha ampliato la sua serie di motori piatti BXT aggiungendo riduttori compatibili, encoder integrati nonché controlli di velocità eccezionalmente corti in direzione assiale. Tutti i componenti sono stati ottimizzati in modo da funzionare perfettamente insieme. Le tre diverse dimensioni possono facilitare le differenti movimentazioni all’interno della stessa applicazione. Nel caso di una protesi dell’avambraccio, ad esempio, l’azionamento più piccolo con un diametro di 22 mm sarebbe ideale per la mano e il motore lungo 16 mm per il gomito. Altre possibili applicazioni per i sistemi di azionamento piccoli e compatti sono le pinze per robot, l’automazione industriale, i robot umanoidi e persino applicazioni di bio-robotica per esoscheletri motorizzati, cioè servoassistiti. Grazie alle loro ottime proprietà di controllo della velocità, sono adatti, per es., per macchine per dialisi o pompe mediche.

Figura: Sistema di azionamento compatto da un'unica fonte: La serie di motori piatti a coppia elevata è stata ampliata con l'aggiunta di riduttori compatibili di encoder e controlli di velocità integrati, anch'essi eccezionalmente corti nella direzione assiale. (Copyright: FAULHABER)

Tecnologia di avvolgimento innovativa per una coppia più elevata
I motori sono stati sviluppati in base al classico design del rotore esterno. Grazie all'innovativa tecnologia di avvolgimento e al design ottimizzato, i servomotori brushless CC producono coppie fino a 134 mNm con un diametro di 22 mm, 32 mm e 42 mm e forniscono una potenza di uscita continua fino a 100 W con un alto livello di efficienza. Ciò significa che i motori compatti superano significativamente gli standard usuali in questa classe di azionamenti. In particolare il rapporto tra coppia, spazio di installazione e peso è molto migliore rispetto a quanto comunemente offerto dal mercato. Grazie all’elevato fattore di riempimento in rame e al design delle espansioni polari, il campo magnetico è forte e il cogging ridotto. I motori, che funzionano a delle velocità fino a 10.000 giri/ min -1, sono disponibili con o senza carcassa, il che estende ulteriormente la gamma delle potenziali applicazioni.

Riduttori planetari metallici con numerosi rapporti di riduzione
La famiglia di riduttori planetari in metallo GPT, che si distingue per le dimensioni compatte e la coppia elevata, è adatta per la riduzione di velocità dei motori piatti. I riduttori in puro metallo raggiungono valori prestazionali comparabili a tecnologie più costose che utilizzano componenti ceramici. I riduttori epicicloidali sono disponibili con diametri conformi a quelli dei motori e offrono rapporti di riduzione finemente graduati da 3:1 a 1.294:1, in un massimo di quattro stadi. Ogni stadio è ottimizzato per ottenere le massime prestazioni in termini di coppia e velocità. A seconda del diametro, i riduttori raggiungono coppie continue di 1, 8 e 18 Nm. Sono possibili anche coppie più elevate per un breve periodo.

Inoltre, i riduttori sono estremamente robusti e tollerano carichi continui nonché cambi di carico rapidi. Sono stati sviluppati per uno spazio di installazione assiale limitato e sono notevolmente più corti rispetto ad altri modelli con lo stesso diametro. La versione a stadio singolo da 22 mm, ad esempio, è solo di ca. 18 mm di lunghezza mentre la versione a quattro stadi di ca. 37 mm. Con il riduttore da 42 mm, le lunghezze sono rispettivamente poco meno di 31 mm e 68 mm.

Encoder con carcassa con elevata precisione di posizionamento
Tutti i motori BXT sono dotati di sensori Hall digitali e, grazie al loro elevato numero di poli, la loro velocità può essere controllata in modo estremamente preciso. L'encoder magnetico IEF3-4096 è disponibile per compiti di posizionamento precisi. L'encoder è completamente integrato nella variante del motore con carcassa, aumentando così la lunghezza dell'intero azionamento di soli 6,2 mm. Nonostante il design piatto, offre tre canali con funzione d’indice, un Line Driver e un'alta risoluzione fino a 4.096 impulsi per giro. La combinazione di motore ed encoder è una soluzione di sistema ideale nei casi in cui il posizionamento estremamente preciso deve essere eseguito in spazi ristretti e, allo stesso tempo, sono richieste coppie elevate, ad es. nella robotica, nella tecnologia medica, nell’automazione di laboratorio o in quella industriale.

Controlli di velocità integrati completano la gamma di prodotti
A partire da aprile 2020, i controlli di velocità saranno disponibili anche per i motori BXT. Essi sono integrati nelle versioni con carcassa dei motori BXT, aumentandone la lunghezza di soli 6,2 mm. Il concept di design ben pensato consente sia all'encoder che al controllo di velocità di essere installati nella stessa carcassa e permette inoltre di utilizzare un gran numero di parti comuni identiche. Il controllo della velocità viene eseguito dai sensori Hall digitali integrati nei motori. Pertanto, è disponibile un'ampia gamma di velocità che va da 200 giri/ min -1 a 10.000 giri/ min -1. La combinazione compatta di motore e controllo di velocità è l' ideale per applicazioni in spazi ristretti e semplifica l'installazione e la messa in servizio.

Figura: I motori BXT forniscono coppie considerevolmente più elevate di quelle usuali in questa classe di azionamenti. (Copyright: FAULHABER)

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