Cuscinetti lisci praticamente esenti da usura per elevate accelerazioni negli espulsori di prodotto

Nelle macchine per imballaggio e riempimento e nella tecnologia di trasporto, sono richiesti espulsori di prodotto in grado di separare ed espellere in modo affidabile i prodotti difettosi singolarmente dal flusso di prodotti a velocità di produzione molto elevate. In passato, per questo scopo venivano utilizzati cilindri pneumatici, ma questi non funzionano in modo affidabile nelle moderne macchine ad alta velocità.
Jung Antriebstechnik und Automation GmbH fornisce quindi moduli motore lineare come UltraDynamikTM, che sono dotati di guide in acciaio standard e carrelli di guida in cui scorrono catene a sfere. Questi sistemi raggiungono velocità massime fino a 5 m/s e accelerazioni fino a 150 m/s2 a velocità di ciclo di circa 500 - 1.000 cicli al minuto. Sono utilizzati dai clienti in funzionamento continuo.
Le forze di picco di questa tecnologia di motore lineare sono state costantemente aumentate tramite materiali magnetici migliorati con le stesse dimensioni del motore. Tuttavia, le masse del motore in movimento sono rimaste pressoché le stesse. Ciò si traduce in una capacità di accelerazione drasticamente aumentata per questi nuovi motori lineari.
Tecnicamente, questa elevata dinamica del motore non può essere sfruttata con la guida convenzionale, che viene realizzata utilizzando la tecnologia dei cuscinetti a rulli e materiali in acciaio. Le ragioni di ciò sono le masse mobili non motorizzate relativamente grandi degli elementi strutturali in acciaio e, soprattutto, le elevate accelerazioni che rendono impossibile agli elementi di supporto di "rotolare" come previsto.
L'azienda di automazione era quindi alla ricerca di componenti con una drastica riduzione delle masse strutturali non motorizzate in movimento e di una tecnologia di cuscinetti e guide che consentisse accelerazioni fino a circa 250 m/s2 (25 g).

Il nuovo design dell'attuatore si è concentrato su una radicale riduzione delle masse in movimento. Per questo motivo, sono stati selezionati due tubi CFK da 10 mm come elementi di guida e una piastra frontale in CFK. Utilizzando questi materiali, le masse strutturali in movimento potrebbero essere ridotte da 263 grammi a 45 grammi rispetto al modulo motore lineare HighDynamic progettato in modo convenzionale (acciaio). Solo riducendo radicalmente la massa è possibile aumentare i valori di accelerazione.
Per quanto riguarda la selezione di un cuscinetto adatto per la guida del tubo CFK, la decisione è stata presa a favore dei cuscinetti semplici iglidur J, per cui sono stati installati un totale di quattro cuscinetti in due blocchi di supporto
della vite di comando (vedere l'immagine sotto). Con questi componenti, l'attuatore di nuova progettazione può, ad esempio, realizzare una corsa di 160 mm in soli 60 ms di tempo di percorrenza, controllato dalla curva del percorso. Durante tale processo di movimento, vengono raggiunte velocità di 4 m/s e accelerazioni di 200 m/s2 (20 g) anche su questa breve corsa. Il processo di accelerazione pura o di frenata si completa dopo una distanza di percorrenza di soli 40 mm.
Per poter fare una dichiarazione sull'idoneità pratica a lungo termine di questa soluzione, presso Jung Antriebstechnik è stata avviata una serie di test di resistenza, in cui il nuovo attuatore è stato testato in condizioni molto reali. Ciò ha dimostrato che anche dopo diversi milioni di cicli di corsa e una distanza di percorrenza di diverse migliaia di chilometri, non è stata rilevata alcuna abrasione o usura significativa sui tubi CFK e sui cuscinetti a strisciamento iglidur J. Grazie ai risultati soddisfacenti dei test, il prodotto è stato presentato al pubblico al MOTEK 2015 dopo la fine dei test.