{"id":11858,"date":"2023-05-15T08:59:00","date_gmt":"2023-05-15T08:59:00","guid":{"rendered":"https:\/\/servotecnica.com\/?p=11858"},"modified":"2024-02-13T11:47:26","modified_gmt":"2024-02-13T11:47:26","slug":"direct-drive-tra-potenza-e-precisione-estrema","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/servotecnica.com\/en\/direct-drive-tra-potenza-e-precisione-estrema\/","title":{"rendered":"Direct drive tra potenza e precisione estrema"},"content":{"rendered":"\n

Macchine utensili, elettronica, stampa digitale e taglio laser sono le applicazioni chiave in cui i Direct Drive Tecnotion<\/a>, proposti in Italia da Servotecnica, dispiegano il massimo delle loro prestazioni in termini di elevate dinamiche, alta precisione e potenza superiore a parit\u00e0 di alimentazione e ingombro<\/em><\/p>\n\n\n\n

di Marco Zambelli<\/p>\n\n\n\n

Servotecnica \u00e8 stata la prima realt\u00e0 a introdurre la tecnologia dei direct drive sul mercato italiano, motori lineari e successivamente anche torque rotativi. L\u2019azienda in questo ambito propone in esclusiva per l\u2019Italia dal 2006 le soluzioni Tecnotion, realt\u00e0 olandese nata esattamente 25 anni fa come spin off di Philips per sviluppare in autonomia il business della progettazione e produzione di motori lineari, sfruttando la stessa tecnologia degli avvolgimenti bobina dei macchinari tomografici di Philips. La produzione di Tecnotion avviene oggi per la maggior parte nella fabbrica aperta in Cina 15 anni fa, a eccezione dei motori per il vuoto, realizzati in camera bianca presso la sede olandese, nella cui R&D e pre-production avviene anche la produzione dei nuovi motori prototipali. Magazzini in Stati Uniti ed Europa, tra cui in Italia grazie al servizio offerto da Servotecnica che include anche l\u2019imballaggio dei motori in kit macchina con tutti i componenti necessari a creare moduli lineari o rotativi completi, consentono di soddisfare le esigenze di consegna ai clienti in tutto il mondo. Nel 2023 \u00e8 inoltre previsto un ampliamento dei plant produttivi, con l\u2019apertura di un secondo sito in Europa dell\u2019est che affiancher\u00e0 quello in Cina, tra la fine di quest\u2019anno e inizio 2024.<\/p>\n\n\n\n

Bobine \u201cforti\u201d e ripetibili<\/h2>\n\n\n\n

La scelta strategica di Tecnotion di concentrarsi sulla vendita dei componenti comporta per il vendor la necessit\u00e0 di affidarsi a un partner come Servotecnica, che grazie alla sua lunga esperienza \u00e8 in grado di configurare pacchetti completi di motion sulle specifiche esigenze dei clienti. Attivit\u00e0 che comprende il dimensionamento e la scelta del tipo di motore pi\u00f9 adatto, in base alla forza necessaria e a eventuali vincoli geometrici nella meccanica, cos\u00ec come i necessari accorgimenti per il loro montaggio e quello degli altri componenti che creano il modulo: gli encoder, in cui l\u2019azienda offre valore grazie alla sinergia con partner tecnologici nei trasduttori (come ad esempio Flux<\/a>), e gli azionamenti, presenti nella proposta Servotecnica e di cui l\u2019azienda si fa garante grazie a un know how di oltre 40 anni. \u201cA rendere unica la tecnologia di Tecnotion \u00e8 la speciale tecnica degli avvolgimenti bobina, che \u00e8 la stessa usata per i macchinari tomografici Philips – spiega Massimo Redaelli, technical director Servotecnica -. L\u2019unicit\u00e0 del progetto elettromagnetico fa s\u00ec che il campo magnetico prodotto dalla bobina nella parte primaria del motore sia molto preciso, ripetibile e ben collimato. Ci\u00f2 significa che a parit\u00e0 di corrente, il motore sviluppa molto pi\u00f9 flusso rispetto alle bobine di altri costruttori, oltre a essere molto ripetibile e con linee di flusso perfettamente parallele\u201d. Posto che la forza o la coppia prodotte da un motore dipendono da due elementi, intensit\u00e0 del flusso magnetico prodotto dalla bobina e intensit\u00e0 del campo magnetico del magnete permanente, l\u2019avere una bobina forte ha permesso a Tecnotion di scegliere di impiegare magneti pi\u00f9 piccoli rispetto alla concorrenza. Con tutta una serie di vantaggi, a partire dal costo inferiore della parte secondaria del motore, ossia la sezione dove i magneti sono incollati e resinati sulla struttura portante di ferro. Ridotto risulta anche il passo magnetico tra un polo e l\u2019altro, pari a 24 mm mentre nella concorrenza parte dai 30-32 mm. \u201cMagneti pi\u00f9 piccoli significano una forza di attrazione minore, in alcuni casi anche della met\u00e0 – spiega poi Redaelli -: questo riduce l\u2019attrito sulle guide e il cogging, forza parassita non funzionale al movimento che genera un effetto di saltellamento, o pendolamento dovuto all\u2019attrazione del dente, il materiale ferromagnetico attorno a cui \u00e8 avvolta la bobina, mentre mi muovo lungo la via magnetica\u201d. Il cogging \u00e8 poi ulteriormente smorzato dalla tecnica di incollaggio inclinato dei magneti. Ancora, avere magneti pi\u00f9 piccoli permette di ridurre la sezione del ferro della guida magnetica che chiude il circuito per riflettere tutto il flusso di ogni magnete verso la bobina, evitando dispersioni. Ci\u00f2 riduce il peso della struttura, in media del 30%, con notevole risparmio sul costo del sistema e a favore di un aumento delle performances o, a parit\u00e0 di performances, di una riduzione della taglia dei motori nel caso delle macchine a portale per taglio laser.<\/p>\n\n\n\n

Forza e precisione<\/h2>\n\n\n\n

La gamma Tecnotion include motori lineari ironcore, divisi in quattro famiglie dai pi\u00f9 piccoli TM, che offrono spinta in continuo da 60N fino a 360N in quattro taglie da 3 a 18 bobine, fino alla serie TBW che offre spinta continua da 1.200N fino a 3.000N e spinte di picco da 2.700 a 6.750N, con modelli da 18, 30 e 45 bobine. Sei sono invece le famiglie dei motori ironless, dai pi\u00f9 piccoli nella serie UC, con spinta continua da 10 N a 20, fino ai pi\u00f9 grandi della serie UXX, che vanno da spinta continua di 141 N fino a 846, con forze di picco da 700 a 4.200 N. A questi si aggiungono tre famiglie di motori ironless di seconda generazione (G2) per applicazioni in ambienti con vuoto spinto, serie Vacuum UMV, ULV e UXXV. Questi particolari motori sono ottimizzati per non avere out gassing, ossia senza emissioni di gas o particelle che andrebbero a contaminare il vuoto, e hanno quindi bobine incapsulate in una struttura di acciaio inox, speciale trattamento dei magneti e cavi per vuoto spinto. \u201cMentre gli ironcore sono indicati per applicazioni che richiedono maggiore potenza, le versioni ironless offrono leggerezza e compattezza – dice Redaelli -: in questi infatti la bobina \u00e8 avvolta in aria, con una doppia via magnetica a destra e a sinistra per chiudere il flusso in assenza di ferro nella bobina. Sono pertanto motori pi\u00f9 leggeri, dove la parte mobile pu\u00f2 ottenere dinamiche molto spinte, e non avendo cogging assicurano movimento costante e assolutamente preciso\u201d. La gamma \u00e8 infine completata dai motori torque, con le serie QTR con diametri esterni da 65 mm fino a 160 e altezze a partire da 17 mm, che significa poter avere un motore rotativo estremamente compatto. Fino alle famiglie QTL, con diametri esterni da 210 fino a 485 mm, con coppie da 65 in continuo fino a 907 Nm. <\/p>\n\n\n\n

Elettronica e macchine utensili<\/h2>\n\n\n\n

Le principali applicazioni dei motori Tecnotion riguardano settori strategici per Servotecnica nel segmento direct drive, quali industria elettronica e dei semiconduttori, la stampa digitale nel tessile, macchine taglio laser e macchine nel settore medicale, cos\u00ec come le rinnovabili con macchine da stampa serigrafica per la produzione di celle solari. Rimanendo nell\u2019elettronica una recente applicazione ha in particolare visto collaborare Servotecnica e Spea, sviluppando motori ad hoc per una speciale macchina di test per schede elettroniche (vedi box). Molto importante \u00e8 anche il settore macchine utensili, cui si rivolge nello specifico l\u2019offerta di motori torque. Un altro settore che cresce in interesse \u00e8 poi quello delle batterie, con applicazioni sia nella produzione che nel testing. Dopo il lancio avvenuto lo scorso anno della serie QTL nei torque, per il 2023 Tecnotion prevede infine di estendere l\u2019offerta affiancando una nuova gamma di motori che, a parit\u00e0 di dimensioni e geometria, aumenta del 20-30% la forza di spinta grazie all\u2019impiego di magneti pi\u00f9 potenti. Partendo con una serie degli ironcore, per poi allargarsi alle altre. Negli ironless verr\u00e0 invece realizzata una serie di motori ancora pi\u00f9 piccoli e compatti rispetto alla serie UC. Estensioni di gamma che rafforzeranno ulteriormente le potenzialit\u00e0 applicative nei settori chiave delle macchine utensili, elettronica e semiconduttori e medicale. <\/p>\n\n\n\n

Test in microelettronica<\/h2>\n\n\n\n

Il Flying Probe 4080, macchinario sviluppato da Spea<\/a> per il test di componenti microelettronici, presenta otto sonde mobili, quattro sopra e quattro sotto la scheda da testare, ciascuna delle quali \u00e8 movimentata da tre motori sugli assi X, Y e Z. Per un totale di 24 motori direct drive Tecnotion forniti da Servotecnica, che provvedono alla precisione estrema del movimento. Due ironcore assicurano il movimento su X e Y, mentre l\u2019elevata dinamica richiesta in Z \u00e8 ottenuta con un motore ironless UC 3, ideale per corse brevi e in spazi molto contenuti. Dal momento che la macchina misura valori di femtoampere, per ridurre il noise elettromagnetico attorno alle sonde i due motori ironcore sono inoltre stati sviluppati ad hoc per lavorare in bassa tensione e in modalit\u00e0 low emission, fornendo determinate caratteristiche di accelerazione e velocit\u00e0. Il tutto nel rispetto dei limiti geometrici dovuti agli spazi contenuti della macchina. Servotecnica ha presentato anche un motore ancora pi\u00f9 piccolo, non ancora a catalogo, che potrebbe essere interessante per altre future applicazioni. <\/p>\n\n\n\n