Automatizálás a gyógyszeriparban, a laboratóriumokban és az elemzések terén
A koronavírus-járvány kezdete óta egyre nagyobb nyomás nehezedik a gyógyszeriparra és a laboratóriumokra, hogy a lehető legmagasabb szinten bevezessék az automatizálást. Ehhez számos új elemző- és vizsgálóberendezésre, gyártósorra, valamint töltő- és csomagolórendszerre van szükség, amelyek hatékonyságát jelentős mértékben meghatározza az automatizálás. Az egytengelyes és többtengelyes alkalmazásokhoz készült miniatürizált lineárismotor-tengelyek és -modulok számos új lehetőséget kínálnak ezen a területen. Ezek a megoldások moduláris kialakításuknak köszönhetően számos feladatra alkalmasak a laboratóriumi folyamatok automatizálásában és a gyógyszeriparban. Hajtásuk a FAULHABER lineáris motorjaival működik.
A Jung Antriebstechnik u. Automation GmbH JA² mérnökei a gyógyszeripar, valamint az elemzési és orvostechnológiai szektor igényeire alapozva kifejlesztett egy új moduláris mechatronikai rendszert: ez a QuickLab, egy kis méretű, mégis rendkívül praktikus automatizálási megoldás. A legfeljebb 160 mm-es lökethosszt kínáló kis méretű QM02 lineárismotor-modulok és a legfeljebb 220 mm-es lökethosszt kínáló QA02 lineárismotor-tengelyek révén kiváló dinamikájú és nagy pontosságú, rövid lökethosszú rendszerek alakíthatók ki, amelyek többek között laboratóriumokban, az elemzési szektorban vagy tesztrendszerekben alkalmazhatók. A mechanikai felépítésnek és a precíziós vezetősíneknek, valamint a két golyóskocsinak köszönhetően a modulok és a tengelyek rendkívül merevek, és kis tömegük és alacsony mozgó súlypontjuk ellenére kiválóan ismételhető, +/- 50 µm-es pontosságú pozicionálást tesznek lehetővé. Terheléstől függően akár 3 m/s-os sebességgel is képesek haladni, a gyorsulás során pedig az 50 m/s² elérése sem lehetetlen. A tengelyek és a modulok külön-külön is kombinálhatók. Így pick-and-place alkalmazások és automatikus megoldások is kialakíthatók minták és más érzékeny termékek szétválogatására, csoportosítására, tesztelésére és tálcán való elrendezésére. 22 mm-es szélességével a QuickLab tökéletesen lefedi a miniatürizált egy- és többtengelyes kezelőrendszerek igényeit. Ezenkívül megfelelő tartozékok, például súlyerő-kompenzálók, mágneses rögzítőfékek, külső pozícióérzékelők és adaptertálcák is elérhetők hozzá.
Kiváló dinamika, magas precizitás
„Moduláris automatizálási rendszerünk szívét a lineáris motorok jelentik, így igen szigorú elvárásokat támasztunk velük szemben” – magyarázza Wilhelm Jung, a JA² ügyvezető igazgatója. „Rendkívül dinamikusan kell működniük, de a pontos szabályozhatóság és a megfelelő méret is ugyanilyen fontos. A FAULHABER lineáris motorjai innovatív működési elvükkel győztek meg minket, amely eltér a hagyományostól: A lineáris motorok számos különböző módon készülhetnek, hiszen a kerek légrés egyenes vonalban történő kialakításával a forgó villanymotorok gyakorlatilag összes alapelve átültethető a lineáris motorokba. Ehhez az eredetileg kör alakban elrendezett elektromos gerjesztőtekercseket egyenes vonalban kell elhelyezni.
Ezeknél a termékeknél a mágneses mező végighúzza a forgórészt a haladási útvonalon. Más megoldások is elképzelhetők azonban: az LM2070 egyenáramú lineáris hajtások nem tartalmaznak vezetősínen futó kocsit és felületi forgórészeket. Ehelyett a rúd mozgatásáról egy háromfázisú, tehermentesített tekercs gondoskodik. „Ez a megoldás a lineáris erő és az áram rendkívül jó arányát kínálja, emellett a termék kiváló dinamikát is nyújt. Emellett nincs szükség nyomatékátadó fogaskerekre, így ezek a lineáris motorok kiválóan beépíthetők a moduláris QuickLab rendszerbe.”
Maximális teljesítmény, minimális méret
Az LM2070 lineáris motorok 40 és 220 mm közötti lökethosszal kaphatók. A kompakt, 20x20x70 mm-es (SzxMxH) sztátor ellenére a kis méretű lineáris egyenáramú szervomotor lenyűgöző mechanikus teljesítményre képes. Képe folyamatosan 9,2 N-t leadni, csúcsereje pedig a 28 N-t is elérheti. A rúd masszív szemcsapágyának nem jelent nehézséget az akár 3 m/s-os sebesség. Ezzel együtt a kis méretű gépház igen precízen vezérelhető. A beépített Hall-érzékelővel ellátott egység abszolút pozicionálási pontossága +/- 0,1 mm, megismételhetősége pedig +/- 50 µm. Az opcionális külső érzékelővel ezek az értékek +/-0,01 mm-re, illetve +/- 1 µm megismételhetőségre javíthatók. Mindezen felül a motor gyakorlatilag karbantartásmentes, mivel nem tartalmaz mozgó, kopó alkatrészeket. A lineáris hajtás továbbá szinte zajmentesen üzemel. „Ez különösen akkor fontos, ha a dolgozók ugyanabban a teremben dolgoznak, ahol a kezelőrendszer is üzemel: ez főleg a laboratóriumokban gyakori” – teszi hozzá Wilhelm Jung.
Kábelláncos kapcsolat
A kezelőrendszerekkel kapcsolatban fontos kérdés a csatlakozási technológia. A lineáris motorokat jellemzően legfeljebb 30 cm-es kábelcsatlakozással szállítják. Az automatizálási rendszereknél azonban a kapcsolószekrény rendszerint távolabb helyezkedik el magától a hajtástól. „A motor és a külön kapcsolószekrényben elhelyezett vezérlő között 10, 20 vagy akár több méternyi távolság is lehet” – magyarázza Wilhelm Jung. A QuickLab moduláris rendszerhez ezért egy speciális, többszörösen árnyékolt kábel is jár, amellyel a motorteljesítmény és a pozícióérzékelő jele akár 30 méterre is zavarmentesen eljuttatható. A feszültségmentesítővel is ellátott kábel a burkolatán keresztül közvetlenül a motorra van rögzítve, bedugható, és kábelláncokkal is használható, vagyis mobil felhasználásra is alkalmas. Az egykábeles technológia és a mindkét végen előre kialakított részek leegyszerűsítik az üzembe helyezést.
A laboratóriumi folyamatok automatizálására tervezett mechatronikai készlet már a gyakorlatban is bizonyított. Ezt Wilhelm Jung is megerősíti: „Manapság az elemzőberendezések alkatrészeivel foglalkozó számos gyártó és beszállító támaszkodik a mi rendszereinkre. Hatalmas a kereslet – ezek a megoldások az optikai és tesztelési technológiák területén is rendkívül népszerűek.” A rendszerek lelke: a kis méretű, mégis rendkívül erős LM2070 lineáris hajtás.
www.faulhaber.com/en/markets/modular-mechatronic-system-quick-lab/
Vállalati információ: hajtástechnológiai szakértők Schönaich-ból
A FAULHABER nagy pontosságú, akár 250 watt kimeneti teljesítményű miniatürizált és miniatűr hajtásrendszerek, szervóalkatrészek és hajtáselektronikai termékek fejlesztésére, gyártására és telepítésére specializálódott. Ez magában foglalja az ügyfélspecifikus csomagmegoldásokat, valamint szabványosított termékek széles körét, például kefe nélküli motorokat, DC-mikromotorokat, útmérőket és mozgásvezérlőket. A FAULHABER védjegy világszerte a magas minőség és megbízhatóság szimbólumaként ismert olyan összetett és igényes alkalmazási területeken, mint többek között az orvosi technológia, az üzemi automatizálás, a precíziós optika, a telekommunikáció, a légi- és űripar, valamint a robotika. A nagy teljesítményű, 224 mNm folyamatos nyomatékú DC-motortól a karcsú, 1,9 mm külső átmérőjű mikromeghajtókig a FAULHABER standard sorozat több mint 25 millió különböző módon kombinálható az adott alkalmazáshoz megfelelő optimális hajtásrendszer létrehozásához. A műszaki konstrukciós készlet ugyanakkor olyan módosításokat is lehetővé tesz, amelyekkel speciális verziók konfigurálhatók az ügyfelek egyedi igényeinek kielégítésére.