LinMot silniki liniowe oraz liniowo-obrotowe w ofercie firmy Multiprojekt Ruch liniowo-obrotowy jest potrzebny w wielu aplikacjach, takich jak zamykanie, zakręcanie lub przenoszenie oraz układy pick & place. Firma LinMot połączyła silnik liniowy z serwomotorem obrotowym w jedno kompaktowe urządzenie, które ma istotną przewagę w stosunku do czysto mechanicznych, pneumatycznych czy częściowo obecnie dostępnych rozwiązań elektrycznych. Nowe silniki liniowo-obrotowe mogą wykonywać wszelkie żądane połączenia ruchów liniowych i obrotowych, a siła liniowa i moment obrotowy mogą być sterowane niezależnie od siebie nawzajem. Dla skomplikowanych zadań, takich jak gwintowanie, zamykanie, podnoszenie i układanie, spiętrzanie lub wyrównywanie, projektanci muszą zapewnić ruch liniowo-obrotowy. W przypadku maszyny do zamykania butelek PET zakrętka musi być umieszczona na butelce przy zastosowaniu ruchu liniowego wzdłuż osi pionowej, a następnie przykręcona na gwincie butelki dodatkowym ruchem obrotowym do chwili osiągnięcia określonego kąta lub określonego momentu obrotowego. Rozwiązanie tego zadania opierało się dotychczas na dwóch głównych koncepcjach. 1. Zarówno skok liniowy jak i obrót trzpienia zamykającego pochodzą i są czysto mechanicznie zsynchronizowane od obrotowego ruchu mechanizmu karuzelowego stosującego tarcze krzywkowe (skok liniowy) oraz biegów z magnetycznym sprzęg łem (obrót). 2. Serwomotor jest stosowany do obrotu i poruszany jest w dół i w górę. Skok liniowy pochodzi z ruchu blatu stołu przy zastosowaniu krzywek tarczowych, tak jak w czysto mechanicznym podejściu. Ten typ maszyny zamykającej jest często nazywany serwozamykaczem. Wady poprzednich koncepcji napędu Te podejścia mają swoje niedogodności. Jedną z większych wad czysto mechanicznego rozwiązania jest to, że brakuje mu elastyczności w wyborze zmiennych procesu, takich jak moment dokręcający i siła nacisku. Moment obrotowy, krytyczny dla procesu zakręcania, można dostosowywać i modyfikować tylko za pomocą sprzęgła magnetycznego lub sprzęgła histerezowego na trzpieniu. Nie można wpływać na parametry procesu w trakcie obsługi. Ograniczony skok jest również wadą w wielu zastosowaniach. W praktyce, przy tej koncepcji napędu, często Rys. 1. Silniki liniowo-obrotowe LinMot PR01 34 Nr 4 2016 r.
Rys. 2. Zasada projektu silników liniowo-obrotowych PR01: bezpośredni napęd liniowy i obrotowy można uzyskać jedynie 80 do 150 mm, ponieważ większe skoki zbyt spowolniłyby proces zamykania. Jest też problematyczne, że operator maszyny nie może uzyskać żadnych informacji o procesie zużycia z układu napędowego. Wymaga to zatem dodatkowych czujników w celu monitorowania procesu. Dodatkowo proces zużycia dla czysto mechanicznej koncepcji zależy od prędkości mechanizmu karuzelowego z uwagi na bezpośrednie sprzęgło mechaniczne. Może to zmniejszyć stabilność procesu, szczególnie przy uruchamianiu i zatrzymywaniu układu. W bardziej nowoczesnych maszynach serwomotor na każdym trzpieniu zapewnia konieczny obrót. Jednak rozwiązuje to jedynie część problemów z czysto mechanicznym rozwiązaniem. Moment obrotowy można rzeczywiście dostosowywać elektrycznie i modyfikować w trakcie biegu maszyny. Rzeczywisty moment obrotowy może też być określany poprzez analizę danych napędu. Jednak te korzyści są możliwe kosztem nowych wad: ponieważ serwomotory muszą być poruszane razem z głowicą zamykającą, potrzebne są kosztowne kable elastyczne do zastosowania w łańcuchu prowadnicy kabli. Komplikuje to projekt, utrudnia czyszczenie oraz zmniejsza ogólną niezawodność maszyny. Skok i siła nacisku nie mogą być dostosowane elektrycznie, a maksymalny skok, jaki można uzyskać, pozostaje względnie mały, tj. 100 do 150 mm. Błędy takie, jak pogięte kapsle, można jednak wykryć tylko za pomocą kosztownych systemów dalszej kontroli. Połączony, dowolnie programowalny ruch liniowo-obrotowy Jedynie zastosowanie napędów elektrycznych do ruchu liniowego i obrotowego może tutaj pomóc. Użytkownicy mogą tu elastycznie dostosowywać nie tylko moment obrotowy i liczbę obrotów, ale też skok do wymogów procesu, nawet w czasie procesu zamykania, jeśli to konieczne. Operator maszyny może też postępować całkowicie elastycznie, jeśli chodzi o siłę nacisku. Możliwa jest na przykład zmiana rodzaju zamykania (obrót do momentu obrotowego, obrót do kąta, nacisk, udar) jednym przyciskiem. Układy liniowe mogą wykonywać większe skoki, tak aby zamykać butelki o dużej pojemności i aerozole Rys. 3. Przykład zastosowania dla silnika liniowo- -obrotowego LinMot PR01: zamykacze typu karuzelowego z zamykaniem na pompkę czy w spreju, tam gdzie długa rurka ssąca musi być umieszczona pionowo razem z nakrętką. Ruchy liniowe i obrotowe są uniezależnione od ruchu mechanizmu karuzelowego oraz od siebie nawzajem i mogą być dowolnie programowane. To zapewnia stałą jakość procesu we wszystkich trybach działania maszyny. Dodatkowo parametry krytyczne procesu, takie jak moment obrotowy dokręcania, siła nacisku oraz pozycja (np. pionowa pozycja nakrętki), mogą być uzyskane bezpośrednio z danych w układzie napędowym oraz wykorzystane ponownie dla różnych celów. Parametry, które były raz sprawdzone, mogą być zachowane i wywołane przy zastosowaniu systemu receptur. Oznacza to, że operatorzy maszyny mogą zmienić ustawienia szybciej. Układ elektryczny nie wymaga też żadnych ruchomych kabli. Nr 4 2016 r. 35
Pick & Place Capping Handling Printing Rys. 4. Zastosowania dla silników liniowo-obrotowych LinMot Gotowy, dostrojony element projektu LinMot, producent układów silników liniowych i obrotowych, opracował rodzinę silników liniowo-obrotowych LinMot PR01 do zastosowań takich, jak zadania przenoszenia oraz podnoszenia i umieszczania, jak również do zamykania i dokręcania. Silnik liniowo-obrotowy składa się z silnika liniowego o dużej mocy oraz silnika obrotowego, które mogą być sterowane niezależnie od siebie. Silniki tej rodziny zapewniają siłę do 1024 N, szczytowy moment obrotowy 7,5 Nm oraz prędkości do 2000 rpm przy skoku liniowym do 300 mm. Aktualnie dostępne są dwie rodziny, które różnią się maksymalnymi momentami Pobieranie nakrętek Silnik liniowy pozwala dynamicznie pobierać nakrętki z podajnika oraz wykrywa nieprawidłowe ich ułożenie Nakładnie nakrętek Programowalna oś liniowa może służyć do nakładania zakrętek na opakowanie dowolnej wysokości. Pozwala to na szybkie przezbrojenie linii produkcyjnej Nakładanie nakrętek z rurką (aerozole) Długi skok osi liniowej do 300 mm pozwala nakładać nakrętki z długą rurką, przykładowo na butelki z atomizerami Rys. 5. Przykłady zastosowania komponentów marki LinMot Zamykanie nakrętek bezpiecznych Pełna sekwencja dla zakrętek bezpiecznych może być dowolnie zdefiniowana. Parametry procesu, jak aktualna pozycja, siła i moment, mogą być monitorowane w dowolnym momencie 36 Nr 4 2016 r.
Zakręcanie zakrętek Prędkość obrotowa, moment i pionowa siła mogą być dowolnie zdefiniowane dla procesu zakręcania. Ponadto parametry te mogą być zmieniane w trakcie pracy Orientowanie i nakładanie zatyczki Silnik liniowo-obrotowy może precyzyjnie pobierać dowolnie obrócone zatyczki. Mogą być one łatwo nałożone i dociśnięte na opakowaniu, nawet przy wysokiej prędkości i dużej sile nacisku Sprawdzanie momentu Moment zakręcający może być zaprogramowany indywidualnie dla każdej operacji nakręcania. Silnik może sprawdzać jakość zakręcenia, przykładając moment kontrujący do gotowego zamknięcia Detekcja przesunięcia Informacja o pionowym położeniu nakrętki po procesie zakręcania może być użyta do wykrywania błędnego zamknięcia Rys. 6. Przykłady zastosowania komponentów marki LinMot obrotowymi dla silników obrotowych oraz siłami liniowymi dla silników liniowych. Dodatkowo dostępne są warianty z wydrążonymi wałkami do doprowadzenia mediów, takich jak podciśnienie lub sprężone powietrze. Do zastosowań higienicznych LinMot dodał też wariant w wykonaniu INOX. Kompletny pakiet dla konstruktorów maszyn LinMot oferuje szeroki zakres wyposażenia dla rodziny silników liniowo-obrotowych PR01, która ułatwia pracę projektanta maszyn. Obejmuje ono radiatory dla silnika liniowego, wentylatory chłodzące dla silnika obrotowego, kołnierz wielofunkcyjny oraz hamulec pneumatyczny i sprężyny magnetyczne (MagSpring). LinMot dostarcza również serwowzmacniacze do tych silników, łącznie z napędami modułowymi do montażu na maszynie, które mogą być zamontowane bezpośrednio na mechanizmie karuzelowym maszyny zamykającej. Oprogramowanie LinMot-Talk do konfiguracji napędów jest oczywiście dostępne bezpłatnie. Podsumowanie oraz przykłady zastosowań silników marki LinMot Nowe silniki liniowo-obrotowe w serii PR01, produkowane przez LinMot, mogą pomoc projektantom szybko i łatwo zaimplementować ruchy liniowe i obrotowe, które są wymagane w wielu nowoczesnych zastosowaniach maszynowych. Zarówno siła liniowa (siła nacisku), jak i moment obrotowy (moment dokręcania) mogą być sterowane i monitorowane niezależnie od siebie. Konstruktorzy mogą zatem zaadaptować sekwencje ruchu do profilu wymagań zadania o wiele łatwiej, zapewniając stałą jakość produktu. Ich kompaktowy rozmiar i bogate wyposażenie ułatwiają integrację z maszyną. Na rys. 4 6 przedstawiamy szereg przykładów zastosowania komponentów marki LinMot. Multiprojekt ul. Fabryczna 20 A 31-553 Kraków tel. 12-413 90 58 e-mail: info@multiprojekt.pl www.multiprojekt.pl Nr 4 2016 r. 37
Przykłady zastosowania serwosilników LinMot w artykule na stronie XX.