Elektromotoren sind in der Regel keine Einzelkämpfer, sondern werden mit Getrieben zur Drehzahluntersetzung sowie Encodern kombiniert. Damit die Komponenten aufeinander abgestimmt sind und der Montageaufwand möglichst gering bleibt, empfiehlt es sich, die Komponenten als Komplettlösung aus einer Hand zu beziehen.
Der Schönaicher Antriebsspezialist Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG hat in diesem Sinn seine BXT-Flachmotorenbaureihe erweitert: Passende Getriebe und integrierte Encoder sowie Speed Controller, die wie die Motoren in axialer Richtung ungewöhnlich kurz ausfallen, ergänzen die Antriebe.
Mit drei Baugrößen sind viele unterschiedliche Antriebsaufgaben lösbar. Für eine Unterarm-Prothese bietet sich beispielsweise der kleinste Antrieb mit 22 Millimeter Durchmesser für die Hand an und der 16 Millimeter lange Motor für den Ellenbogen. Auch für die Biorobotik für motorisierte – also kraftunterstützende – Hand-Exoskelette kommen die kleinen kompakten Antriebssysteme in Frage. Bei Dialysegeräten oder medizinischen Pumpen stehen die guten Gleichlaufeigenschaften im Vordergrund.
Kompakte Motoren bieten ein großes Drehmoment
Die Motoren basieren auf der klassischen Außenläufer-Bauweise. Dank innovativer Wicklungstechnik und verbesserter Auslegung liefern die bürstenlosen DC-Servomotoren Drehmomente bis zu 134 Millinewtonmeter bei einem Durchmesser von 22, 32 oder 42 Millimetern. Sie haben einen hohen Wirkungsgrad und bieten eine Dauerleistung von bis zu 100 Watt. Damit übertreffen die kompakten Motoren die in dieser Antriebsklasse üblichen Standards, vor allem im Hinblick auf das Verhältnis von Drehmoment zu Bauraum und zu Gewicht. Die Motoren, die mit Drehzahlen bis zu 10.000 min–1 arbeiten, werden mit oder ohne Gehäuse angeboten.
Für die Drehzahluntersetzung der Flachmotoren eignet sich die Metall-Planetengetriebe-Familie GPT. Die ausschließlich aus Metall bestehenden Getriebe erreichen Leistungswerte, die mit denen vergleichbar sind, die sonst mit keramischen Komponenten erreicht werden. Sie bieten in bis zu vier Stufen fein abgestufte Untersetzungsverhältnisse von 3:1 bis 1294:1. Die Getriebe erreichen je nach Durchmesser Dauerdrehmomente von 1,8 oder 18 Newtonmeter. Kurzzeitig sind auch höhere Drehmomente möglich. Die einstufige 22-Millimeter-Ausführung ist etwa 18 Millimeter lang, die vierstufige ungefähr 37 Millimeter.
Alle BXT-Motoren sind mit digitalen Hallsensoren ausgestattet und können dank ihrer hohen Polzahl so bereits genau in der Drehzahl geregelt werden. Für präzise Positionieraufgaben steht der magnetische Encoder IEF3-4096 zur Verfügung. Er wird vollständig in die gehäusten Motorvarianten integriert, wobei sich der gesamte Antrieb lediglich um 6,2 Millimeter verlängert. Trotz der flachen Bauform bietet er drei Kanäle mit Indexfunktion, einen Line Driver und eine hohe Auflösung bis 4096 Impulse pro Umdrehung.
Seit April 2020 gibt es auch Speed Controller für die BXT-Motoren. Sie sind in die gehäusten Versionen der BXT-Motoren integriert und verlängern diese ebenfalls um lediglich 6,2 Millimeter. Die kompakte Kombination aus Motor und Speed Controller ist ideal für platzkritische Anwendungen und bietet eine einfache Installation und Inbetriebnahme.
In der Laborautomation sind leistungsstarke und kompakte Antriebssysteme besonders gefragt(Bild: Faulhaber)
Antriebe für die Laborautomatisierung
Dass an der Laborautomatisierung kein Weg vorbeiführt, zeigt die Coronavirus-Pandemie deutlich: Der Druck, zuverlässig schnelle Ergebnisse zu liefern, ist immens. Die Automatisierung verspricht hier schnelle Daten, geringere Fehleranfälligkeit, höheren Durchsatz und sinkende Personalkosten. Bei der Untersuchung von Corona-Abstrichen, die in großer Zahl nach standardisiertem Protokoll mit geringer Flexibilität abgearbeitet werden, sind die Vorteile durch die Automatisierung besonders groß.
In solchen Laboranwendungen sind kleine, leichte, präzise Antriebe gefragt. Bei Pick-and-Place- oder Pipettiervorgängen mit wiederholten Start-Stopp-Bewegungen müssen sie besonders dynamisch sein. Die DC-Kleinstmotoren der Serien 1524SR und 2224SR von Faulhaber sind für diese Aufgabe gut geeignet: Da sie ohne Eisenanker auskommen, sind sie kleiner und leichter als Antriebe mit vergleichbarer Leistung. Ein Encoder der IE2-Serie kann mit dem Antrieb kombiniert werden und verlängert die gesamte Einheit um lediglich 2 Millimeter.
Glockenankermotoren der Serien 2657 und 2224 mit integriertem Encoder bieten im Labor ebenfalls hohe Leistung auf kleinem Raum. Die graphit-kommutierten Motoren der Serie 2657 erreichen eine Wirkungsgrad von 85 Prozent. Mit 44 Millinewtonmeter Dauerdrehmoment und 285 Millinewtonmeter Anhaltemoment kann der 156 Gramm schwere Antrieb auch kiloschwere Aktoren dynamisch in Bewegung setzen oder abbremsen.
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