Pequeños módulos y ejes de motores lineales como sistema modular

Automatización para la industria farmacéutica, laboratorios y análisis.

Desde el inicio de la crisis del coronavirus como máximo, la industria farmacéutica y los laboratorios han estado bajo presión para alcanzar los niveles de automatización más altos posibles. Por este motivo, presentamos aquí una serie de nuevos análisis y dispositivos de pruebas, líneas de producción y sistemas de llenado y embalaje cuya eficiencia depende del nivel de automatización. Los ejes y los módulos de motores lineales miniaturizados para aplicaciones de un solo eje o multieje abren un nuevo mundo de posibilidades. Están diseñados como sistemas modulares y son adecuados para una amplia gama de tareas en la automatización de laboratorios y en la industria farmacéutica. Además, están propulsados por motores lineales FAULHABER.

Los ingenieros de Jung Antriebstechnik u. Automation GmbH JA² respondieron a las llamadas de la industria farmacéutica, el sector de análisis y la industria de tecnología médica en busca de soluciones de automatización pequeñas pero funcionales con el desarrollo de un nuevo sistema de mecatrónica modular llamado QuickLab. Gracias a los pequeños módulos de motores lineales QM02 de hasta 160 mm de carrera y los ejes de motor lineal QA02 con carreras hasta 220 mm se pueden realizar aplicaciones de carrera corta con una elevada dinámica y precisión, por ejemplo, en tecnología de laboratorio y análisis o en sistemas de pruebas. Mediante la construcción mecánica y las guías de precisión combinados con dos carros de bolas, los módulos y ejes son muy rígidos y ofrecen una alta repetibilidad durante el posicionamiento de +/- 50 µm a pesar de su ligera construcción y bajo movimiento de masas. Según la carga, es posible alcanzar velocidades de desplazamiento de hasta 3 m/s y aceleraciones hasta 50 m/s2. Los ejes y los módulos se pueden combinar entre sí de manera independiente. De esta forma, las aplicaciones de coger y colocar se pueden crear como soluciones automáticas para separar, agrupar, probar o cultivar muestras u otros productos sensibles. Con una anchura de 22 mm, QuickLab satisface perfectamente las necesidades de los sistemas de manipulación miniaturizados de un solo eje y multieje. Además, están disponibles accesorios adecuados como compensadores de fuerza por peso, frenos magnéticos de detención, sensores externos de posición y placas adaptadoras.


Dinámica y precisión elevadas
"Los motores lineales son el 'corazón' de nuestro sistema de automatización modular y se les plantean unos requisitos muy elevados", explica Wilhelm Jung, director general en JA². "Los motores deben operar con una dinámica muy elevada, ser controlables con precisión y tener unas dimensiones adecuadas". Los motores lineales de FAULHABER convencieron por su principio de funcionamiento innovador que difiere de las soluciones "clásicas":

Los motores lineales se pueden fabricar de diferentes maneras porque todos los principios de "rotación" de los motores eléctricos se pueden implementar generalmente en motores lineales mapeando el espacio de aire a su alrededor en una línea recta. Para hacerlo, los devanados de excitación dispuestos en círculo se mapean en un recorrido plano. Así, el campo magnético tira del rotor a lo largo del recorrido. No obstante, hay otras posibilidades, por ejemplo los accionamientos lineales LM2070 DC no se fabrican como "rotores de superficie" con carro y guía. En vez de eso, la varilla de empuje está guiada por una bobina autoportante trifásica. "Este diseño ofrece una relación extraordinariamente buena entre fuerza lineal y corriente y elevada dinámica. Además, no hay pares de retención, y por consiguiente los motores lineales son ideales para utilizarlos en nuestro sistema modular QuickLab".

Los motores lineales LM2070 están disponibles con longitudes de carrera de 40 a 220 mm. A pesar de las compactas dimensiones del estator de 20x20x70 mm (ancho x alto x largo), el pequeño servomotor CC lineal tiene unos indicadores de rendimiento mecánico impresionantes. El par continuo es de 9,2 N y están disponibles hasta 28 N de par máximo. El robusto rodamiento plano de la varilla de empuje gestiona sin esfuerzo las elevadas velocidades de hasta 3 m/s. Al mismo tiempo, se puede controlar con mucha precisión la pequeña central de energía. La precisión absoluta de posicionamiento es de +/- 0,1 mm y la repetibilidad de +/- 50 µm, junto con sensores Hall ya integrados. Mediante sensores externos opcionales estas cifras pueden mejorarse hasta +/- 0,01 mm y una repetibilidad de +/- 1 µm. Por si esto fuera poco, el funcionamiento no tiene prácticamente mantenimiento ya que el motor no tiene piezas de desgaste en movimiento. Además, el accionamiento lineal funciona prácticamente sin ruido. "Esto es sobre todo importante si el personal y los sistemas de manipulación están en la misma sala, como suele ser a menudo el caso de los laboratorios", añade Wilhelm Jung.

Conexión ampliable de cable
Un punto importante de los sistemas de manipulación es la tecnología de conexión. Los motores lineales se suministran normalmente con una conexión de cable de 30 cm de longitud máximo. Sin embargo, en los sistemas de automatización el armario de conexión está generalmente separado del emplazamiento del accionamiento. "Entre el motor y el controlador del armario separado de conexión puede haber 10, 20 o más metros", dice Wilhelm Jung. Con el sistema modular QuickLab hay un cable multiapantallado que transfiere la energía del motor y la señal del sensor de posición entre el motor y el controlador sin interferencias hasta una distancia de 30 metros. Se sujeta con una cubierta directamente al motor con descarga de tracción, se puede enchufar y está también diseñado para usarlo con portacables para su uso móvil, por ejemplo. La tecnología de un solo cable simplifica la instalación gracias al premontaje de ambos extremos.


El kit de mecatrónica personalizado para la automatización del laboratorio ha demostrado ya su valía en casos prácticos. Wilhelm Jung lo confirma: "Muchos fabricantes y proveedores de accesorios de análisis confían hoy en día en nuestros sistemas. La demanda actualmente es enorme, y abarca también otros sectores como tecnología óptica y de pruebas". Siempre presentes como fuerza motora: los pequeños y potentes accionamientos lineales LM2070.

www.faulhaber.com/en/markets/modular-mechatronic-system-quick-lab/

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