Handhabungstechnik

Klangvoller Antrieb

Tauchspulenaktoren als Direktantriebe
Tauchspulen versehen seit vielen Jahrzehnten ihren zuverlässigen Dienst in Lautsprechern. Deutlich jünger ist die Idee, dieses Aktor-Prinzip als Direktantrieb einzusetzen. Die Maschinenfabrik Mönninghoff erweiterte jetzt ihre Produktgruppe hochdynamischer, elektromagnetischer Linearaktoren um die neue Baureihe Typ 810. Bei diesen Tauchspulenaktoren gelang es, durch innovative Ideen eine deutliche Leistungssteigerung bei gleichzeitiger Kostenreduzierung zu ­realisieren.

Die Tauchspulenaktoren des Bochumer Antriebstechnik-Spezialisten Mönninghoff sind nicht kommutierte Gleichstrom-Linearantriebe, die eine begrenzte gradlinige Bewegung mit annähernd konstantem Kraftverlauf über den gesamten Hubbereich ermöglichen. Wegen der direkten Proportionalität zwischen Spulenstrom und Axialkraft des Aktors lässt sich die nutzbare Betriebskraft exakt einstellen. Die Funktionsweise der Aktoren beruht auf dem physikalischen Prinzip der Lorentzkraft, nach dem eine stromdurchflossene Spule in einem Magnetfeld eine senkrecht zum Strom- und Feldverlauf gerichtete Kraft erfährt. Die Umkehr der axialen Bewegungsrichtung erfolgt durch Umpolung der Stromversorgung.

Die Tauchspulenaktoren des Typs 810 unterscheiden sich von ihrem Vorgängermodell vor allem in der magnetischen Flussführung. Dadurch kann man bei ähnlichen äußeren Abmessungen größere Axialkräfte und eine höhere Dynamik erzielen. Der zentral angeordnete, axial magnetisierte Ringmagnet bewirkt einen radialen Magnetfluss über den Umfang zweier Polscheiben, der sich über die äußere Hülse schließt. Das in den Luftspalt des Magnetteils eintauchende Spulenteil trägt zwei Wicklungsbereiche, die nur im Bereich der Polscheiben magnetisch durchflutet werden. Auf diese Weise addieren sich bei Bestromung des Tauchspulenaktors die auf beide Spulen wirkenden Axialkräfte. Das über den Führungsbolzen gleitgelagerte Spulenteil hat für beide Bewegungsrichtungen eine Anschlagdämpfung und lässt sich stirnseitig mit dem zu bewegenden Kundenteil verbinden. Die Lagerung kann alternativ auch über die angeschlossenen Kundenteile erfolgen.

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Besondere Beachtung fand die elektrische Anschlusstechnik, weil die Zuleitung bei hohen Hubfrequenzen mechanisch stark belastet wird. Standardmäßig werden die Tauchspulenaktoren mit speziellen, hochflexiblen Schaltlitzen ausgerüstet. Eine alternative, patentierte Stromversorgung über eine gekapselte, flexible Leiterfolie wurde bisher für die Tauchspulenaktoren des Vorgängertyps 800 entwickelt.

Präzise und dynamische Regelung

Aufgrund des physikalischen Wirkprinzips und der optimierten Konstruktion sind die Tauchspulenaktoren hysteresefrei, zeigen nahezu keine Geräuschentwicklung und weisen kleine elektrische und mechanische Zeitkonstanten auf. Sie eignen sich deshalb besonders für Antriebsaufgaben, die eine präzise und dynamische Kraft- oder Positionsregelung erfordern. Die Axialbewegung des Aktors wird gestoppt, sobald eine entsprechende Gegenkraft anliegt. Lässt man die Tauchspulenaktoren gegen eine Feder mit linear steigender Kennlinie arbeiten, können sie im offenen Regelkreis mit dem Strom als Stellgröße die jeweiligen Positionen innerhalb des Hubbereichs anfahren. Ohne Federgegenkraft lassen sich die Aktoren bei Verwendung einer Steuerung mit Weggeber als hochgenaue Positionierantriebe verwenden, deren Bewegungsparameter programmierbar sind.

Die Tauchspulenaktoren von Mönninghoff eignen sich aufgrund dieser Eigenschaften als hochdynamische, lineare Direktantriebe besonders für Pick-and-Place-Anwendungen, Montage- und Verpackungsmaschinen, Systeme zur Fertigung hochpräziser elektronischer oder optischer Bauteile sowie für Ventilantriebe. Pneumatikzylindern und Elektromagneten sind sie oft technisch überlegen.

Das Bochumer Unternehmen bietet die neuen Tauchspulenaktoren derzeit standardmäßig in vier Baugrößen an: mit fünf beziehungsweise zehn Millimeter Hub, Nennkräften bis 125 und Spitzenkräften bis 281 Newton. Als Sonderausführung lassen sich zahlreiche weitere Kombinationen aus Kraft, Hub und äußeren Abmessungen für viele Anwendungen realisieren. gm

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