Praktiskt taget slitagefria glidlager för höga accelerationer i produktutkastare

I förpacknings- och fyllningsmaskiner samt inom transportteknik krävs produktutkastare som på ett tillförlitligt sätt kan separera och kasta ut enskilda felaktiga produkter från produktflödet vid mycket höga utmatningshastigheter. Tidigare användes pneumatiska cylindrar för detta ändamål, men dessa fungerar inte tillförlitligt i moderna höghastighetsmaskiner.
Jung Antriebstechnik und Automation GmbH levererar därför linjära motormoduler som UltraDynamikTM, som är utrustade med standardstyrskenor i stål och styrvagnar i vilka kulkedjor löper. Dessa system uppnår topphastigheter på upp till 5 m/s och accelerationer på upp till 150 m/s2 vid cykelhastigheter på ca 500 - 1.000 cykler per minut. De används av kunder i kontinuerlig drift.
Toppkrafterna för denna linjära motorteknik har kontinuerligt ökats genom förbättrade magnetiska material med samma motorstorlek. Den rörliga motormassan har dock förblivit nästan densamma. Detta resulterar i en drastiskt ökad accelerationskapacitet för dessa nya linjärmotorer.
Ur teknisk synvinkel kan denna höga motordynamik inte utnyttjas med konventionella styrningar, som tillverkas med rullagerteknik och stålmaterial. Orsakerna till detta är de relativt stora rörliga icke-motoriserade massorna hos stålkonstruktionselementen och framför allt de höga accelerationerna som gör det omöjligt för lagerelementen att "rulla" som avsett.
Automationsföretaget letade därför efter komponenter med en drastisk minskning av de rörliga icke-motoriserade strukturmassorna och efter en lager- och styrteknik som möjliggör accelerationer på upp till ca 250 m/s2 (25 g).

Den nya konstruktionen av ställdonet fokuserade på en radikal minskning av de rörliga massorna. Av detta skäl valdes två 10 mm CFRP-rör som styrelement och en frontplatta av CFRP. Genom att använda dessa material kunde de konstruktiva rörliga massorna minskas från 263 gram till 45 gram jämfört med den konventionellt (stål) konstruerade HighDynamic linjärmotormodulen. Det är endast genom att radikalt minska massan som det är möjligt att öka accelerationsvärdena.
När det gäller valet av lämpligt lager för styrning av CFRP-röret föll valet på iglidur J-lager, varvid totalt fyra lagerbussningar installerades i två lagerblock (se bilden nedan).
Med dessa komponenter kan det nykonstruerade ställdonet t.ex. utföra en slaglängd på 160 mm på endast 60 ms, styrt av banans kurva. Under en sådan rörelse uppnås hastigheter på 4 m/s och accelerationer på 200 m/s2 (20 g) även under denna korta slaglängd. Den rena accelerationen eller Bromsprocessen är avslutad efter en rörelse på bara 40 mm.
För att kunna uttala sig om den långsiktiga praktiska lämpligheten hos denna lösning startades en serie uthållighetstester hos Jung Antriebstechnik, där det nya ställdonet testades under mycket verkliga förhållanden. Detta visade att även efter flera miljoner slagcykler och en körsträcka på flera tusen kilometer kunde ingen betydande nötning och slitage upptäckas på CFRP-rören och iglidur J-lagren. På grund av de positiva resultaten av testerna presenterades produkten för allmänheten på MOTEK 2015 efter att testerna avslutats.