Achtergrond
Speciale voice coil lost ruimtetekort op
16 mei 2011
Value-engineering is een methode om de waarde van een product te verhogen. Dat kan door de functionaliteit te verbeteren en door de prijs te verlagen. In deze Mechatronica Magazine vindt u een aantal praktijkvoorbeelden zoals deze van Irmato en Philips.
Voor een precision electrochemical machining-proces (PECM) ontwikkelde Irmato Industrial Solutions in het verleden samen met het toenmalige Philips Applied Technologies een viervoudige hydraulische actuator. Hoewel deze componenten naar volle tevredenheid werken, hebben ze een aantal nadelen: een relatief hoge kostprijs, hoog energieverbruik (elektriciteit en koelwater) en er is ruimte nodig voor een hydraulisch aggregaat.
Irmato kreeg daarom de vraag om een elektrisch alternatief te ontwikkelen. Een overzicht van de belangrijkste eisen staat in Tabel 1. Daarnaast waren er nog een aantal lastige randvoorwaarden. Zo mocht de hart-op-hartafstand van de vier assen slechts 84 mm bedragen en moest de actuator volledig waterdicht zijn en resistent tegen zout water.
Parameter | Eenheid | Waarde |
Slag | 50 | mm |
Resolutie | 0,1 | µm |
Absolute positienauwkeurigheid | 1,0 | µm |
Snelheid | 100 | mm/s |
Maximale kracht | 500 | N |
Axiale stijfheid | 0,002 | µm/N |
Radiale stijfheid | 0,2 | µm/N |
Bandbreedte | 70 | Hz |
Fasemarge | 50 | ° |
Versterkingsmarge | 7 | dB |
In de eerste fase van het value-engineeringproject onderzocht Irmato de verschillende actuatoropties. Belangrijkste obstakel hierbij was de kleine hart-op-hartafstand van de vier assen. Uiteindelijk is gekozen voor de toepassing van een voice coil-actuator. Aangezien er op de markt geen geschikt exemplaar beschikbaar was, heeft Irmato er in eigen huis een ontwikkeld met een diameter van slechts 83 mm. De gewenste slag van 50 mm is daarbij opgesplitst in twee delen. De voice coil neemt de 25 mm voor zijn rekening die tijdens normaal gebruik nodig is. Een mechanische constructie zorgt voor de tweede 25 mm. Deze extra slag is alleen nodig bij het wisselen van procesdelen.
Kwaliteitswinst was geen uitgangspunt voor de re-engineeringslag, maar het nieuwe PECM-systeem is wel goedkoper en energiezuiniger.
Ondanks dat kwaliteitswinst geen uitgangspunt was voor de re-engineering is toch een aantal verbeteringen gerealiseerd. Zo is de bereikbaarheid van de actuator verbeterd en is de actuator geschikt gemaakt voor het toepassen van een nieuwe generatie procesdelen. Ten opzichte van de viervoudige hydraulische actuator is bovendien een behoorlijke kostenreductie behaald. Het prijskaartje is kleiner, maar zeker ook op het gebied van kosten aan energie en koelwater is een goede winst neergezet.
Jan Reinder Fransens werkt als systeemarchitect bij Irmato Industrial Solutions in Drachten.