Bewegingen testen. Innovaties Teweegbrengen.

Nieuwe producten komen steeds sneller op de markt. Vooral in de autobranche speelt deze trend heel duidelijk: duurde het voorheen nog zeven, acht jaar voordat een auto klaar was om in productie te worden genomen, tegenwoordig is dat nog slechts tweeënhalf tot drie jaar. Dit stelt hoge eisen aan de ontwikkelingsteams. Voertuigfuncties, zoals het veelvuldig openen en sluiten van een deur, moeten snel en zorgvuldig worden getest en geëvalueerd, om eventuele aanpassingen op korte termijn te kunnen doorvoeren. Hiervoor zijn krachtige aandrijfoplossingen nodig die eenvoudig in de testfaciliteiten kunnen worden geïntegreerd en betrouwbaar en gebruiksvriendelijk zijn.

Kübrich Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG ontwikkelt en vervaardigt testsystemen voor het controleren en waarborgen van de werking en kwaliteit van complexe mechatronische eenheden. In combinatie met intelligente software, bewezen hardware en uiterst precieze mechanische onderdelen bouwt de in Priesendorf gevestigde onderneming automatisch werkende testfaciliteiten voor het testen van verschillende toepassingen, variërend van elektrische raambedieningsmechanismen tot automatisch verstelbare spiegels, complete autostoelen en meer. Een typisch voorbeeld hiervan is de nieuwe actuator μAct, die wordt gebruikt voor het testen van zonnekleppen, deurgrepen, verschillende ontgrendelingen, bedieningselementen, etc.

Microactuator met breed toepassingsgebied

De μAct bestaat uit een compleet aandrijfsysteem in een robuuste behuizing, een flexibele mechanische interface voor de koppeling, regelelektronica, een businterface en een hub voor het aansluiten van extra sensorsystemen. Deze compacte eenheid is bovendien bestand tegen vibraties en vocht, wat bijvoorbeeld belangrijk is bij dynamische onderdelentests onder klimatologische omstandigheden. Omdat verschillende toepassingen een verschillend vermogen vereisen, is de actuator verkrijgbaar in twee uitvoeringen. Door de geïntegreerde processor kunnen de systemen in combinatie met de bijbehorende testsoftware (TiS) zelfstandig series bewegingen uitvoeren. Daarbij wordt nogal wat van de actuator gevergd. Afhankelijk van de toepassing kunnen er tot wel een miljoen testcycli nodig zijn; dat vereist dus een onberispelijk functioneren gedurende meerdere weken continubedrijf. De gebruikte onderdelen moeten dan ook aan hoge eisen voldoen, zo lang mogelijk meegaan en betrouwbaar en onderhoudsvrij functioneren.

De drijvende kracht

De drijvende kracht achter de microactuator zijn de borstelloze DC-servomotoren. De ontwikkelaars bij Kübrich hechten aan kwaliteit 'made in Germany'. Het wekt dan ook geen verbazing dat de keuze uiteindelijk viel op microaandrijfsystemen van FAULHABER. Deze zijn bij uitstek geschikt voor gebruik in testopstellingen, met name omdat ze worden aangeboden als functioneel aandrijfsysteem bestaande uit een motor, transmissie, rem en encoder. De afzonderlijke aandrijfonderdelen zijn optimaal op elkaar afgestemd en werken perfect samen, zodat ze extreem efficiënt zijn.
Vergeleken met elektromotoren met mechanische commutator gaat een borstelloze DC-servomotor aanzienlijk langer mee. Hij bestaat uit slechts enkele losse onderdelen: in principe uit een driefasen wikkeling (stator), een vierpolige permanente magneet (rotor) en het elektronische commutatiesysteem. De dynamisch uitgebalanceerde rotor zorgt voor een stille werking zonder restkoppel.

μAct : deze compacte combinatie bestaat uit een aandrijving, een flexibele mechanische interface voor de koppeling, regelelektronica, businterface en een hub voor het aansluiten van extra sensorsystemen.
(foto: Kübrich)

Compacte combinatie van motor en transmissie

In de beschreven toepassing worden, afhankelijk van de test en het benodigde koppel, twee verschillende types gebruikt van deze servomotoren: Voor de kleinere uitvoering van de μAct viel de keuze op de borstelloze DC-servomotor uit de serie 2250 BX4. Deze is slechts 52 mm lang, met een diameter van 22 mm. Dankzij de vierpooltechnologie beschikt hij ondanks deze compacte afmetingen echter over een hoog nominaal koppel van max. 32 mNm, terwijl hij bijzonder stil is in het gebruik. Het grotere testapparaat is voorzien van een eveneens vierpolige DCservomotor uit de serie 3268 BX4 of 3242 BX4. Met hun diameter van 32 mm en een lengte van 68 of 42 mm produceren deze motoren een koppel van 96 mNm of 53 mNm.
De borstelloze DC-servomotoren worden, afhankelijk van de test, gecombineerd met een planetaire reductor (serie 22F), die werkt met een overbrengverhouding van 1:25 of 1:51. Deze uiterst precieze planetaire reductoren zijn volledig van metaal en daardoor in combinatie met de DC-micromotoren bij uitstek geschikt voor toepassingen zoals deze die een hoog uitgangskoppel vereisen. Ze worden eenvoudig middels een opschroefbare flens aan de motor gekoppeld. Zo ontstaat een compacte aandrijfeenheid die goed in de toepassing kan worden geïntegreerd en weinig inbouwruimte nodig heeft. Voor taken waarvoor minder uitgangskoppel nodig is, zijn de planetaire reductoren ook in kunststof verkrijgbaar.
Ook in de nieuwe microactoren voor tests in de autobranche zullen deze FAULHABER borstelloze DC-servomotoren zich beslist betrouwbaar tonen. Ze hebben zich immers al in vele andere toepassingen bewezen, variërend van medische en cameratechnologie tot produktie automatisering, de robotica en ook testfaciliteiten. In hun verschillende groottes leveren ze een koppel van 0,1 tot 217 mNm, zijn ze combineerbaar met verschillende transmissies, encoders en besturingen en kunnen ze in geval van specifieke behoeften bovendien nog worden aangepast. Veelvoorkomende aanpassingen zijn bijvoorbeeld het geschikt maken voor vacuüm, het vergroten van het temperatuurbereik, het aanpassen van de motoras, andere spanningsvormen en klantspecifieke aansluitingen of stekkers.

Microactuator voor het testen van autodeuren (foto: Kübrich)
Afhankelijk van de toepassing kunnen er tot wel een miljoen testcycli nodig zijn; dat vereist dus een onberispelijk functioneren gedurende meerdere weken continubedrijf. (foto: Kübrich)
De borstelloze DC-servomotoren
worden, afhankelijk van het type test, gecombineerd met een planetaire reductor.