Azionamenti Kollmorgen per un’applicazione nel settore medico

MEquadrat AG è una startup svizzera con sede a Root, nei pressi di Lucerna, che opera da quattro anni in ambito meccatronico come provider di soluzioni altamente specializzate per laboratori e per il settore medico. L’azienda sta collaborando con lo specialista degli azionamenti Kollmorgen nell’ambito di un modulo produttivo per il settore medico.

L’azionamento diretto senza gioco utilizzato, pur essendo una soluzione economica, consente di ottenere sincronismo e concentricità esatti con un’altissima precisione fino a 2 µm. Una particolare sfida per il modulo produttivo sviluppato e realizzato a Root è il bloccaggio bilaterale e senza torsioni di tubi di vetro o alluminio estremamente sensibili. Il diametro del prodotto va da circa 1 a 20 mm con spessori molto ridotti delle pareti che si aggirano intorno a un decimo di millimetro.

L’asse lineare può essere posizionato in maniera esatta con un pacchetto a cavo singolo AKD e AKM (inclusa unità di controllo). A questo si aggiunge un motore in kit KBM, responsabile del sincronismo dei tubi alimentati.

Sul materiale sensibile che costituisce la barretta cava vengono eseguiti processi di separazione e giunzione. Poiché il processo richiede un numero di giri elevato per il materiale bloccato sui due lati, è indispensabile la massima precisione a livello di sincronismo. Sviluppare l’intero modulo in maniera compatta ha richiesto un sistema di azionamento particolarmente complesso ed estremamente preciso per i mandrini del sistema di alimentazione pezzi e per le varie fasi di processo con il prodotto bloccato.

Già durante la fase di progettazione del sistema di azionamento, gli ingegneri di MEquadrat hanno pensato di scegliere un azionamento diretto. A questo scopo deve essere utilizzato, ove possibile, un sistema modulare esistente per mantenere la precisione richiesta e garantire un’implementazione rapida ed economica. La compattezza e l’elevata complessità di questo modulo hanno suggerito la necessità di utilizzare idealmente un rotore e uno statore con la funzionalità completa di un servoazionamento.

I servoamplificatori AKD sono veloci e flessibili, dispongono di un’ampia gamma di funzioni con comunicazione basata su Ethernet e possono quindi essere integrati rapidamente e semplicemente in ogni applicazione.

L’azionamento diretto, in combinazione con gli azionamenti AKD e i controller della National Instruments (NI), consente un posizionamento estremamente preciso. Nel regolatore di corrente i tempi ciclo sono di circa 670 ns, per il regolatore di velocità di soli 62,5 µs. I due assi sincronizzati raggiungono un’altissima precisione di concentricità pari a 2 µm.

Uno dei punti critici di questo progetto è stato anche l’elevato numero di giri. Per l’asse lineare della macchina è stata scelta una soluzione a cavo singolo e retroazione SFD con motore AKM. In questo caso occorreva solo collegare i componenti. La tecnica con resolver alla base della soluzione a cavo singolo rappresenta un punto di forza di Kollmorgen e consente di sfruttare la robustezza del revolver.

Il pacchetto AKD a cavo singolo viene utilizzato per l’alimentazione dei componenti dell’azionamento lineare. In questo caso il grosso vantaggio è la disponibilità immediata di un sistema.

L’azionamento diretto consente un posizionamento estremamente preciso. Il tempo ciclo del regolatore di corrente è di 670 ns, quello del regolatore di velocità di 62,5 µs

Vantaggi dell’applicazione: elevata flessibilità dei componenti sincronizzati; l’albero cavo integrato per applicazioni speciali prevede l’integrazione di un sistema che mantiene la forza di tensione anche a 3.000 giri/min; l’azionamento diretto senza gioco né componenti meccanici superflui consente un sincronismo e una concentricità con una precisione ottimale fino a 2 µm ed è resistente all’usura; EtherCat on board per una semplice implementazione e integrazione (hardware e software) – anche in LabView; facile ampliamento della dotazione con diametri diversi; elevata stabilità di processo, nonché aumento del livello di automazione, incremento di produttività e redditività.

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