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Motori brushless C.C. per soluzione di azionamento affidabile per Flying Probe Systems

Eseguire test elettrici economici su piccole serie e prototipi di backplane grandi e complessi con centinaia di connettori o componenti presenta difficoltà tecniche non indifferenti. Scorpion Technologies, azienda con sede ad Amburgo, ha raccolto la sfida con la sua ultima generazione di tester a sonde mobili. Il Flying Scorpion è un sistema di collaudo multifunzione per backplane che consente di effettuare test accurati ad alta velocità. In combinazione con il programma di conversione CAD dello stesso produttore, è possibile anche testare backplane molto grandi con connettori ad alta densità in modo automatico lo stesso giorno in cui vengono resi disponibili i dati CAD.

Opzioni di collaudo flessibili: bifacciale, tridimensionale e multifunzionale

La modalità di funzionamento base di questi sistemi di collaudo flessibili è di facile comprensione. Innanzitutto, degli azionamenti planari posizionano le sonde con joystick mobili sui test pad. Le cosiddette slitte possono ospitare da 2 a 5 sonde a seconda della configurazione. I test possono essere eseguiti su entrambe le facce, ossia sia sul lato superiore che su quello inferiore del backplane. Grazie al sofisticato sistema di posizionamento a tre assi, gli aghi o le ventose di prova possono essere spostati liberamente lungo tutti e tre gli assi e persino raggiungere punti di collaudo inaccessibili spostandosi lateralmente con angoli variabili e definibili con precisione. Le rispettive coordinate per il collaudo possono essere calcolate sulla base dei dati CAD e utilizzate per il posizionamento. Su tutti e tre gli assi il posizionamento avviene in modo molto preciso per raggiungere anche punti di collaudo estremamente piccoli. Di conseguenza, è possibile ottenere un contatto affidabile anche con connettori DIN, VHDM o HMZD e DIP. Sugli assi X e Y la precisione è di ± 10 µm, mentre sull’asse Z è di ± 100 µm. Per garantire quest’elevata precisione di posizionamento, i sistemi di azionamento usati sugli assi delle sonde mobili devono soddisfare requisiti stringenti. Ad esempio, devono funzionare preferibilmente senza gioco. Allo stesso tempo, l'impiego all’interno di un sistema in movimento richiede azionamenti leggeri ma in grado di erogare un livello di potenza conseguentemente elevato. Le sonde mobili sono progettate, infatti, per un massimo di 12 test al secondo. Altri importanti requisiti per l’applicazione dell’azienda erano il funzionamento esente da manutenzione, la vita utile lunga e la semplicità dell'assistenza al fine di garantire il corretto funzionamento dei sistemi di test.

Motori brushless C.C. per soluzione di azionamento affidabile per Flying Probe Systems

Azionamenti per sonde mobili: piccoli, leggeri e potenti

L’azienda ha infine optato per le soluzioni di azionamento della gamma standard fornita dagli specialisti di micromotori FAULHABER. I tre assi di ciascuna sonda di prova mobile sono caratterizzati da servoazionamenti brushless della serie 1628. Il magnete in terre rare del rotore e l’avvolgimento obliquo di Faulhaber garantiscono a questi motori un elevato livello di risposta dinamica e di potenza in uno spazio relativamente ridotto. Con una velocità di rotazione fino a 40.000 giri/min, una potenza di uscita di 11 W e una coppia di 2,6 mNm, questi azionamenti dal diametro di 16 mm sono lunghi appena 28 mm e pesano solo 30 g circa. Un’anima finemente laminata riduce al minimo le perdite dovute alle correnti parassite nello statore. L’efficienza degli azionamenti è quindi relativamente alta, pari al 70% circa. Gli azionamenti funzionano pressoché senza usura; la loro vita utile è limitata solo dalla  vita utile dei cuscinetti a sfera e dei componenti elettronici utilizzati. Se il motore viene utilizzato ai valori raccomandati nella scheda tecnica, la vita utile può raggiungere mediamente più di 10.000 ore di funzionamento. La riduzione di velocità necessaria per l’applicazione è fornita da un mandrino direttamente collegato all’azionamento.

Motori brushless C.C. per soluzione di azionamento affidabile per Flying Probe Systems
Sistema di prova multifunzione per backplane, con il quale è possibile eseguire test di precisione ad alta velocità.
Motori brushless C.C. per soluzione di azionamento affidabile per Flying Probe Systems
I test possono essere su due lati, cioè sia sul lato superiore che su quello inferiore dei backplane.

Encoder a impulsi magnetici dall’ingombro minimo

Conoscere la posizione effettiva dei motori è un prerequisito essenziale per il posizionamento di precisione. Anche in questo caso, il «pacchetto di moduli» del produttore si è dimostrato perfetto. Nei sistemi di posizionamento degli assi utilizzati dal Flying Scorpion, le posizioni correnti sono rilevate su ciascun motore da un encoder a impulsi magnetici che emette 256 impulsi per giro. Gli encoder a impulsi sono costituiti da un ingranaggio anulare magnetico collegato al rotore e da un circuito ibrido. Il sensore integrato nel circuito ibrido converte le differenze di campo magnetico tra la superficie di testa e la radice del dente in segnali elettrici che vengono elaborati da un circuito integrato. Sulle uscite sono perciò disponibili due segnali a impulsi rettangolari in quadratura di fase, che vengono quindi elaborati dal sistema di controllo delle sonde mobili. Gli encoder a impulsi, robusti e dal design semplice, sono estremamente compatti e possono essere montati direttamente sul motore. Sono montati sull’estremità libera dell’albero motore e fissati con tre viti. Aumentano le dimensioni dell’azionamento di soli 10 mm circa. Nell’applicazione descritta, i collegamenti tra l’encoder a impulsi e il motore sono posati in un cavo a nastro comune, il che semplifica notevolmente il collegamento elettrico. Anche il montaggio meccanico è semplice e pratico. È sufficiente fissare le unità di trasmissione complete all’albero con tre viti in ciascun punto. La tecnologia di controllo di posizione FAULHABER rappresenta quindi un componente fondamentale nei nuovi sistemi di test che utilizzano sonde mobili di precisione ad alta velocità.

Prodotti

Servomotori C.C. brushless
1628 ... B
Tecnologia 2-poli
Scheda tecnica (PDF)
Caratteristiche principali
Tensione nominale:
12 ... 24 V
Coppia nominale fino a:
2.74 mNm
Velocità a vuoto fino a:
31600 min⁻¹
Coppia di stallo fino a:
11 mNm
Diametro:
16 mm
Lunghezza:
28 mm
Serie 1628 ... B

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