Praktycznie niezużywające się łożyska ślizgowe do dużych przyspieszeń w wyrzutnikach produktu

• Co było potrzebne: Plastikowe łożysko wykonane z igliduru J
• Wymagania: Firma z branży automatyki poszukiwała komponentów o drastycznej redukcji ruchomych konstrukcyjnych mas bezsilnikowych oraz technologii łożysk i prowadnic umożliwiających przyspieszenia do ok. 250 m/s2 (25 g).
• Branża: Technologia pakowania
• Sukces dla klienta: Testy wytrzymałościowe przeprowadzone we własnym zakresie wykazały, że nawet po kilku milionach cykli podnoszenia i przejechaniu kilku tysięcy kilometrów nie wykryto znaczącego ścierania ani zużycia rurek CFK i łożysk ślizgowych iglidur J.

W maszynach pakujących i napełniających oraz w technologii przenośników wymagane są wyrzutniki produktów, które mogą niezawodnie oddzielać i wyrzucać wadliwe produkty pojedynczo z przepływu produktu przy bardzo dużej wydajności. W przeszłości do tego celu stosowano siłowniki pneumatyczne, ale nie działają one niezawodnie w nowoczesnych maszynach o dużej prędkości.
Jung Antriebstechnik und Automation GmbH dostarcza zatem moduły silników liniowych, takie jak UltraDynamikTM, które są wyposażone w standardowe stalowe szyny prowadzące i wózki prowadzące, w których poruszają się łańcuchy kulkowe. Systemy te osiągają maksymalne prędkości do 5 m/s i przyspieszenia do 150 m/s2 przy częstotliwości cykli około 500 - 1000 cykli na minutę. Są one używane przez klientów w trybie ciągłym.
Siły szczytowe tej technologii silników liniowych były stale zwiększane dzięki ulepszonym materiałom magnetycznym przy tym samym rozmiarze silnika. Jednak masa silnika pozostała prawie taka sama. Skutkuje to drastycznie zwiększoną zdolnością przyspieszania tych nowych silników liniowych.
Z technicznego punktu widzenia tak wysoka dynamika silnika nie może być wykorzystana w przypadku konwencjonalnych prowadnic, które są produkowane przy użyciu technologii łożysk tocznych i materiałów stalowych. Powodem tego są stosunkowo duże ruchome masy bezsilnikowe stalowych elementów konstrukcyjnych, a przede wszystkim wysokie przyspieszenia, które uniemożliwiają "toczenie się" elementów łożyskowych zgodnie z przeznaczeniem.
Firma zajmująca się automatyzacją poszukiwała zatem komponentów o drastycznie zmniejszonej ruchomej masie konstrukcyjnej bez napędu oraz technologii łożysk i prowadnic, która umożliwia przyspieszenia do około 250 m/s2 (25 g).

Nowy projekt siłownika skupiał się na radykalnym zmniejszeniu ruchomych mas. Z tego powodu wybrano dwie rurki CFK o średnicy 10 mm jako elementy prowadzące oraz płytę przednią wykonaną z CFK. Dzięki zastosowaniu tych materiałów możliwe było zmniejszenie masy ruchomej z 263 gramów do 45 gramów w porównaniu z konwencjonalnie (stalowo) zaprojektowanym modułem silnika liniowego HighDynamic. Tylko poprzez radykalne zmniejszenie masy możliwe jest zwiększenie wartości przyspieszenia.
W odniesieniu do wyboru odpowiedniego łożyska do prowadzenia rury CFK, podjęto decyzję na korzyść łożysk ślizgowych iglidur J, przy czym łącznie cztery łożyska zostały zainstalowane w dwóch blokach wsporczych śruby pociągowej (patrz zdjęcie poniżej).
Dzięki tym komponentom nowo zaprojektowany siłownik może na przykład wykonać skok 160 mm w czasie zaledwie 60 ms, kontrolowanym przez krzywą ścieżki. Podczas takiego procesu ruchu, prędkość 4 m/s i przyspieszenia 200 m/s2 (20 g) są osiągane nawet przy tak krótkim skoku. Proces przyspieszania lub hamowania kończy się po przejechaniu zaledwie 40 mm.
Aby móc wypowiedzieć się na temat długoterminowej praktycznej przydatności tego rozwiązania, w Jung Antriebstechnik rozpoczęto serię testów wytrzymałościowych, w których nowy siłownik był testowany w bardzo rzeczywistych warunkach. Testy wykazały, że nawet po kilku milionach cykli skoku i przejechaniu kilku tysięcy kilometrów nie wykryto znaczącego zużycia rurek CFK i łożysk ślizgowych iglidur J. Ze względu na zadowalające wyniki testów, produkt został zaprezentowany publicznie na targach MOTEK 2015 po zakończeniu testów.