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hochdynamische Tauchspulen (VCA)

Voice Coil Aktuatoren sind Tauchspulen oder Schwingspulen mit viel Kraft auf kleinem Bauraum. Die Ähnlichkeit zum Lautsprecher hat im englischen Sprachraum vermutlich zu der dort gebräuchlichen Bezeichnung geführt. Ein Voice Coil besteht aus zwei Komponenten: einer Spule (Coil) auf einem Träger (z.B. Kunststoff) und einem Zylinder mit Permanentmagneten. Die Kraft und Richtung des aktiven Teil ist direkt abhängig von der Richtung und der Stärke des Stromes (Lorentz-Kraft). Mit einem Voice Coil sind je nach Ausführung lineare (LVCA) oder rotatorische Bewegungen (RVCA) möglich. Letztere begrenzt auf einen Winkel.
Durch die geringe Masse des Coils lassen sich sehr hohe Beschleunigungen erzielen. Voraussetzung dafür ist eine entsprechend leichte Last. Aufgrund der notwendigen Isolierung im Coil ist ein VCA nicht unbedingt für den Einsatz im Vakuum geeignet. Jedoch lässt sich die Art der Ausgasung beeinflussen.
Eine weitere Unterscheidung ist die Ausführung mit oder ohne Gehäuse. Für ersteren Fall sind Führung und Messsystem nicht enthalten. Für den Betrieb eines Voice-Coil ist ein herkömmlicher analoger oder digitaler Servoregler für bürstenbehaftete Servomotoren ausreichend. Eine Ausnahme wäre zum Beispiel eine Anwendung mit sehr hoher Frequenz, dann müsste eventuell ein Regler mit ebenfalls sehr hoher Schaltfrequenz zum Einsatz kommen, was sich mit einem einfachen Radioverstärker verwirklichen lässt.

Gehäuselose rotatorische Voice Coil

Rotatorische VCA (RA) sind in vielen Applikationen einsetzbar. Darunter Z-Achsen in der Halbleiterfertigung, in Bestückungsautomaten oder Roboteranwendungen. Der Voice Coil hat einen Winkel von maximal ±60 ° und maximales Drehmoment von 20 Nm. Montiert wird er mittels Schrauben. Winkel und andere Maße sind durchaus entsprechend den Anforderungen anpassbar.

Eigenschaften

  • Direktantrieb
  • Minimales Trägheitsmoment, hohe Dynamik
  • verschleißfrei, ohne Abrieb
  • keine Wirbelstromverluste
  • Winkel bis ±60 ° (bogenförmig, rotativ)
  • hohe Wiederhol- und Positioniergenauigkeit (nm-Genau, nur sensorabhängig)
  • Dauerdrehmoment von 0,009 bis 1,76 Nm
  • Spitzendrehmoment von 0,2 bis 7 Nm
  • sehr hohe Beschleunigungswerte, z.B. 20 bis 50 g Langhub und bis zu 400 g Kurzhub
  • Frequenz bis 120 Hz (400 Hz maximal)
  • keine Kommmutierung notwendig
  • frei von Hysterese
  • einphasige Einheiten mit 2 Anschlüssen
  • rippelfreie Bewegungen (no cogging)
  • Polaritätswechsel verursacht Richtungswechsel der Bewegung

VCA Einsatzgebiete in der Medizintechnik

  • Laborgeräte
  • Beatmungsgeräte
  • Sauerstoffkonzentratoren
  • Blutdiagnostik
  • Zentrifugen
  • Pumpen
  • Ultraschall-Elastographie
  • Fokussierung in der Endoskopie

Modelle

Artikelbezeichnung

Spitzenmoment

(10 s) [Nm]

Dauermoment

[Nm]

Gesamthub

[Grad]

Momentkonstante

[Nm/W^-2]

Breite

[mm]

Länge

[mm]

 

RA27-10-000A

0,106

0,029

100

0,017

68,58

24,0

 

RA27-10-001A

0,106

0,029

100

0,017

68,58

24,0

 

RA29-11-002A

0,226

0,093

32

0,031

27,43

45,21

 

RA54-18-000A

1,85

0,798

7,5

0,209

45,72

60,96

 

RA60-10-001A

0,8473

0,396

30

0,097

30,48

38,1

 

RA68-12-001A

1,2

0,649

20

0,158

30,22

45,21

 

RA68-19-000A

7,06

1,76

14

0,376

46,48

55,88

 

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