Rótulas praticamente sem desgaste para acelerações elevadas em ejectores de produtos

Nas máquinas de embalagem e enchimento, bem como na tecnologia de transporte, são necessários ejectores de produtos que possam separar e ejetar, de forma fiável, produtos defeituosos individualmente do fluxo de produtos a taxas de produção muito elevadas. No passado, eram utilizados cilindros pneumáticos para este fim, mas estes não funcionam de forma fiável nas máquinas modernas de alta velocidade.
Por isso, a Jung Antriebstechnik und Automation GmbH fornece módulos de motores lineares, como o UltraDynamikTM, que estão equipados com sistemas de guiamento em aço normalizadas e carros de guia nos quais circulam correntes de esferas. Estes sistemas atingem velocidades máximas de até 5m/s e acelerações de até 150m/s2 com taxas de ciclo de aproximadamente 500 - 1.000 ciclos por minuto. São utilizados pelos clientes em funcionamento contínuo.
As forças de pico desta tecnologia de motores lineares têm sido continuamente aumentadas através de materiais magnéticos melhorados com o mesmo tamanho de motor. No entanto, as massas móveis do motor permaneceram praticamente as mesmas. Isto resulta numa capacidade de aceleração drasticamente aumentada para estes novos motores lineares.
Tecnicamente, esta elevada dinâmica do motor não pode ser utilizada com os guiamentos convencionais, que são fabricados com tecnologia de rolamentos de rolos e materiais de aço. As razões para isso são as massas móveis não motorizadas relativamente grandes dos elementos estruturais de aço e, acima de tudo, as acelerações elevadas que tornam impossível que os elementos de suporte "rolem" como pretendido.
A empresa de automação estava, portanto, à procura de componentes com uma redução drástica das massas estruturais móveis não motorizadas e de uma tecnologia de rolamentos e guias que permitisse acelerações de até aproximadamente 250m/s2 (25g).

O novo design do atuador centrou-se numa redução radical das massas móveis. Por esta razão, foram selecionados dois tubos de CFK de 10 mm como elementos de guia e uma placa frontal feita de CFK. Ao utilizar estes materiais, as massas móveis estruturais puderam ser reduzidas de 263 gramas para 45 gramas em comparação com o módulo do motor linear HighDynamic concebido convencionalmente (aço). Só reduzindo radicalmente a massa é possível aumentar os valores de aceleração.
No que diz respeito à seleção de um rolamento adequado para a orientação do tubo CFK, a decisão foi tomada a favor dos casquilhos deslizantes iglidur J, em que um total de quatro rolamentos foram instalados em dois blocos de suporte do parafuso de avanço (ver imagem abaixo).
Com estes componentes, o atuador recentemente concebido pode, por exemplo, realizar um curso de 160mm em apenas 60ms de tempo de viagem, controlado pela curva de percurso. Durante este processo de movimento, são atingidas velocidades de 4m/s e acelerações de 200m/s2 (20g), mesmo neste curso curto. A aceleração pura ou o processo de travagem é concluído após uma distância de viagem de apenas 40 mm.
Para poder fazer uma declaração sobre a adequação prática a longo prazo desta solução, foi iniciada uma série de testes de resistência na Jung Antriebstechnik, na qual o novo atuador foi testado em condições muito reais. Isto mostrou que, mesmo após vários milhões de ciclos de curso e uma distância de funcionamento de vários milhares de quilómetros, não foi possível detetar qualquer abrasão ou desgaste significativo nos tubos CFK e nas chumaceiras iglidur J. Devido aos resultados agradáveis dos testes, o produto foi apresentado ao público na MOTEK 2015 após o final dos testes.