Werkstoffe
Kompaktantriebe nicht nur für Hexapoden
Sie sind der Blickfang jeder Messe: Vielachsige Systeme, die der gewohnten parallelen und 90-Grad-Anordnung von Achsen zueinander Hohn sprechen. Dieses Prinzip ist unter anderem bei sechsachsigen Parallelkinematik-Mikrorobotern von Physik Instrumente verwirklicht, deren hoch auflösende Aktoren auf eine gemeinsame Plattform wirken. Deren Masse ist so gering, dass sich beim Positionieren extrem kurze Einschwingzeiten ergeben. Möglich wird das aber nur durch eine Miniaturbauweise; unter anderem müssen sich die Antriebskomponenten in die Beine der Hexapoden einbauen lassen. Zudem wird gefordert, dass die Antriebe über eine lange Betriebsdauer weitestgehend spielfrei arbeiten, raue Umgebungsbedingungen verkraften und immer noch Leistungen bis 19 Watt erbringen.
Diesem Pflichtenheft werden robuste DC-Kleinstmotoren von Faulhaber gerecht, wobei es sich um Glockenankermotoren mit eisenloser Rotorspule und Edelmetallkommutierung handelt. Sie arbeiten zuverlässig bei Temperaturen von -30 bis 125 Grad Celsius und bei Luftfeuchtigkeiten bis 98 Prozent. Nach dem Anlegen einer Spannung laufen sie sofort reaktionsschnell mit hohem Drehmoment an. Schließlich werden auch noch Wirkungsgrade bis über 80 Prozent erzielt.
Die DC-Motoren lassen sich mit spielarmen Stirnrad-Untersetzungsgetrieben in Ganzmetallausführung kombinieren. Sie zeigen ein gleichmäßig ruhiges Laufverhalten und sind vorgespannt, was Umkehrspiel vermeidet. Motor und Getriebe bilden eine Kompaktbaugruppe mit 25 Millimetern Durchmesser und knapp 60 Millimetern Länge. Sie ist von PC-Karten aus direkt und ohne Zusatzverstärker ansteuerbar. Alternativ können Servoverstärker mit Eingängen für pulsweitenmodulierte Signale die Motoren befehligen. Zum Erfassen der aktuellen Positionen beinhalten die Kleinstmotoren magnetische Impulsgeber mit 512 Impulsen pro Umdrehung und Vierfachinterpolation, woraus sich Auflösungen bis 0,005 Mikron ergeben. rm
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