Servopohony Faulhaber jsou určeny pro aplikace, ve kterých je rozhodující zejména přesnost a spolehlivost v malém prostoru při dostatečném výkonu. Jedná se zejména o automatizaci a robotizaci, laboratorní a zdravotní techniku, bezpečnostní a informační techniku, optiku, audiovizuální techniku, letectví a kosmonautiku.
Hexapod
Hexapod zajišťuje přesný pohyb plošiny, na které lze umístit zkoumané vzorky nebo justážní díly různých optických soustav, jako např. kalibrační zrcadla. Základní úlohou je vždy velmi přesné nastavení do určité pozice a její udržení. Na obrázcích jsou hexapody v provedení BREVA a miniaturní varianta BORA. Plošina má 6 stupňů volnosti a obě provedení mají shodný koncept jejího pohonu. V každé noze hexapodu je umístěn bezkartáčový stejnosměrný BLDC motor s integrovaným enkoderem výrobce Faulhaber. Zasouváním a vysouváním jednotlivých noh hexapodu lze nastavit plošinu do libovolné polohy s vysokou přesností, dynamikou a opakovatelností díky vlastnostem motorů Faulhaber. Spolu s tuhostí konstrukce je zaručeno bezpečné udržení v požadované pozici. Uvedená technická koncepce a výkonný software umožňují interaktivní pohyby jednotlivých stupňů volnosti. Tak je možné např. definovat libovolný virtuální střed otáčení a vykonávat velmi přesné miniaturní pohyby. Hexapod BREVA má výšku ve střední poloze 350 mm, průměr plošiny je 320 mm a celková hmotnost 24 kg. Zatížení plošiny je možné silou 250 N. Pohyby jsou vykonávány s rozlišením 0,5 μm s opakovatelností +/– 1 μm. Rozsahy lineárního pohybu jsou pro X, Y +/– 75 mm a pro Z +/– 50 mm, u rotačního pohybu pro X, Y +/– 20° a pro Z +/– 30°. Minihexapod BORA má výšku ve střední poloze 145 mm, průměr plošiny je 160 mm a celková hmotnost 4,3 kg. Zatížení plošiny je možné silou 100 N. Pohyby jsou vykonávány s rozlišením 0,1 μm s opakovatelností +/– 1,5 μm. Rozsahy lineárního pohybu jsou pro X, Y +/– 20 mm a pro Z +/– 10 mm, u rotačního pohybu pro X, Y +/– 10° a pro Z +/– 15°.
Malý vesmír
Hexapod se původně vyvinul pro pozorování velmi malých objektů. Vznikl ve spolupráci s Evropskou komisí Synchrotron Radiation Facility (ESRF) v Grenoblu ve francouzských Alpách. Synchrotron urychluje elektrony téměř až k rychlosti světla, způsobí jejich srážku, a tím vznik nejvýkonnějšího rentgenového záření na světě. To je přibližně 10 000krát výkonnější než u lékařských přístrojů, a přesto je paprsek tenký jako lidský vlas. Paprsek se používá k analýze řady vzorků a materiálů, od polovodičových krystalových struktur až po molekulární pohyby v živých buňkách. Hexapod zajišťuje přesný pohyb kalibračních zrcadel a vzorků do konkrétních pozic a díky vysoké tuhosti a stabilitě udržení v požadované pozici.
Mise Proba 3
Proč je mnohem tepleji milion kilometrů daleko od Slunce, než na jeho povrchu? Dokonce i dnes nemáme stále definitivní odpověď na tuto zdánlivě jednoduchou otázku astronomie. Dvě družice, které budou vypuštěny na oběžnou dráhu v roce 2017 ve formaci s milimetrovou přesností, budou možná schopny vyřešit toto tajemství. Jedna družice má zakrývat Slunce tak, aby druhá mohla nerušeně pozorovat horkou sluneční korónu. Primárním úkolem mise Proba 3 je studie problému letu obou družic v přesné formaci, sekundárním pak pohyby družic umožněná studie koróny. Družice budou obíhat Zemi při vzájemném odstupu pouhých 150 metrů, a to při rychlosti několika kilometrů za sekundu. Štít jedné z družic bude nastaven tak, aby přístroje umístěné na druhé družici mohly při zakrytí Slunce studovat korónu za dosud nejlepších podmínek. Je to proto, že půjde historicky o dosud nejmenší „stínítko“. Podobné stínění Slunce se v minulosti použilo v roce 1975, kdy americká loď Apollo ze sebe udělala stínítko pro sovětský Sojuz. Pro optimální seřízení obou družic a umístění přístrojů byla celá prostorová situace modelována techniky ESA v laboratoři astrofyziky v Marseille ve Francii. Koronograf pro snímání záření, který je součástí jedné družice, bude umístěn na hexapod BREVA.
Nový Hubbleův teleskop a observatoř Gaia
Přednosti konstrukce hexapodu jsou využity i v dalších kosmických programech, jako je James Webb Space Telescope, který má nahradit slavný Hubbleův teleskop v roce 2018, stejně jako v projektu Gaia, jehož cílem je mapování naší galaxie. V těchto projektech se hexapod používá pro montáž optických prvků. Typickou úlohou je nastavení zrcadla do požadované polohy se submikrometrickou přesností.
Pohony Faulhaber pronáročný pohyb
Důvodem, proč motory Faulhaber splňují náročné požadavky, je unikátní konstrukce motorů se samonosným vinutím bez železného jádra, které vyvinul Dr. Fritz Faulhaber v roce 1958. Samonosné vinutí snižuje energii magnetického pole, což u kartáčových DC motorů omezuje jiskření, a tím zvyšuje životnost komutátoru a grafitových nebo kovových kartáčů. Motory lze provozovat při velmi vysokých rychlostech. U motorů s kovovými kartáči jsou mezi lamely komutátoru umístěny kondenzátory, které ještě více snižují jiskření. Malý moment setrvačnosti rotoru zvyšuje dynamiku. Umístěním statorového magnetu do prostoru uvnitř vinutí se zmenší velikost motoru. Dvoupólové magnety jsou vyrobeny ze vzácných zemin. Přednostmi komutátorových DC motorů se samonosným vinutím jsou vysoká hustota výkonu v poměru k objemu, vysoká účinnost, dlouhá životnost a spolehlivost. Samonosné vinutí je použito jako stator u elektronicky komutovaných BLDC motorů. Životnost motoru je dána pouze životností ložisek. Pro navýšení výkonu je u některých motorů použit čtyřpólový magnet. BLDC motory mohou být podle aplikace vybaveny digitálními nebo analogovými Hallovými sondami. BLDC motory jsou nabízeny i v provedení pro sterilizaci. Samonosné vinutí je použito také u plochých DC a BLDC motorů používaných v mobilních aplikacích a také u lineárních BLDC motorů, které se vyznačují velmi vysokou dynamikou. Dvoufázové krokové motory, jejichž výhody spočívají především v jednoduchém, běžně používaném způsobu řízení, lze s pohybovým šroubem na výstupní hřídeli použít jako malé lineární aktuátory. DC, BLDC a krokové motory lze kombinovat s planetovými převodovkami nebo převodovkami s předlohou, které mohou být i bezvůlové. Motory mohu být vybaveny inkrementálními nebo absolutními snímači. Nabízená elektronika umožňuje přesné řízení rychlosti nebo polohy s komunikací přes RS232 nebo CAN. Spojením BLDC motoru a řídicí elektroniky do jednoho tělesa dostáváme kompaktní servopohon. Další komponenty a úpravy, jako jsou přesné kuličkové šrouby, brzdy, duté hřídele, maziva pro nízké a vysoké teploty, provedení pro vakuum, rozšiřují spektrum uplatnění pohonů Faulhaber.