AN T RIEBSTECH NIK Wie geschaffen für Künstlerhand DC-Kleinstmotoren beweisen ihre Vielseitigkeit Andreas Knebel, Ellen-Christine Reiff Tätowierungen und Permanent-Make-up gelten als modern. In beiden Fällen werden die gewünschten Motive über Nadeln mit Tinte oder anderen Farbmitteln eingebracht. Dank moderner Kleinstmotoren sind die Maschinen, mit denen Tätowierer und Kosmetikinstitute heute arbeiten, klein, leicht und ergonomisch in der Handhabung. Die Behandelten profitieren von Präzision und Laufruhe. Dipl.-Ing. Andreas Knebel, Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG, Schönaich Ellen-Christine Reiff, M.A. Redaktionsbüro Stutensee 42 Der Konstrukteur 11/2013 Eine Tätowiermaschine funktioniert im Prinzip ähnlich wie eine Nähmaschine: Eine oder mehrere Nadeln oszillieren und punktieren dabei die Haut. Mit mehreren Tausend Stichen pro Minute gelangt die Farbe an die gewünschte Körperstelle. Ein geübter Tätowierer sticht weder zu oberflächlich noch zu tief: Ideal ist, wenn er die mittlere Hautschicht trifft. Denn bleibt er zu oberflächlich, ist das Tattoo nicht dauerhaft, sticht er zu tief, kommt es zu Blutungen, die den Verlauf der eingebrachten Farbe beeinflussen. Tätowierer müssen also ihr Handwerk beherrschen. Gleichzeitig sind sie Künstler, die eine Jahrtausende alte Tradition weiterführen; ihre Tätowiermaschinen sind das Werkzeug, mit dem sie ihre Kunst verwirklichen. Dabei sind die Anforderungen an die eingesetzte Technik recht hoch und decken sich mit denen vieler anderer Bereiche. Hightech in Künstlerhand Da ein großflächiges Tattoo durchaus mehrere Stunden pausenlose Arbeit bedeutet, müssen die Maschinen leicht und funktionell sein, damit ein ermüdungsfreies Arbeiten möglich ist. Ein vibrationsarmer und leiser Betrieb ist dabei natürlich ebenfalls Die DC-Kleinstantriebe sind bei hoher Leistungsdichte kompakt und leicht wünschenswert. Kein Wunder also, dass sich DC-Kleinstmotoren aus dem Faulhaber-Programm auch dieses eher etwas ungewöhnliche Einsatzfeld erschlossen haben. Bei Tätowiermaschinen der jüngsten Generation, den sogenannten RotaryMaschinen, treiben sie die Nadeln an. Für den Einsatz sprechen gleich eine ganze Reihe von Argumenten: Bild 2: Aufbau der DC-Kleinstantriebe, wie sie in den Tätowiermaschinen eingsetzt werden Die DC-Kleinstantriebe sind bei hoher Leistungsdichte kompakt und leicht. Im Gegensatz zu anderen DC-Antrieben ist ihr Rotor nicht auf einen Eisenkern gewickelt, sondern besteht aus einer freitragenden, in Schrägwicklung hergestellten Kupferspule. Dieser als Glockenanker bezeichnete Rotor wiegt dadurch wenig und überzeugt durch sehr geringes Trägheitsmoment und rastmomentfreien Lauf. Dadurch bieten die Motoren hohe Dynamik und präzisen Gleichlauf. Dank ihrer linearen Charakteristik lassen sie sich zudem einfach regeln. Da sie nur wenig Bau- raum benötigen, ist die Integration in den handlichen und sehr kompakten Tätowiermaschinen gut realisierbar. Im Prinzip bestehen die neuen Rotary-Maschinen aus einem gewinkelten Handstück und dem auswechselbaren Aufsatz mit dem eigentlichen Tätowierwerkzeug. Der Motor sitzt im Querstück des Handgriffs und treibt eine Exzenter-Mechanik an, um die Injektionsnadel linear oszillieren zu lassen. Benötigt werden hierbei kurze Motoren. Diese gibt es in unter- Körperkunst mit Geschichte Tätowierungen, also das Anbringen von Bildern auf der Haut hat in den verschiedensten Kulturen eine jahrtausendealte Tradition. Zahlreiche Tätowierungen hat man beispielsweise auf dem rund 5300 Jahre alten Steinzeitmenschen „Ötzi“ gefunden. Tätowierungen identifizierten Archäologen auch auf der 4000 Jahre alten Mumie der ägyptischen Priesterin Amunet. Die archaischen Methoden des Tätowierens waren allerdings äußerst schmerzhaft, da die Motive in die Haut geritzt wurden. Heutzutage sind die Prozeduren weniger schmerzhaft und vor allem auch hygienischer. Besonders gilt das für die modernen Tätowiermaschinen, die dank der im Text beschriebenen Kleinstantriebe sehr präzise arbeiten und eine ergonomische Handhabung ermöglichen. AN T RIEBSTECH NIK Bild 3: Schlanke DC-Kleinstmotoren für den Einsatz in kugelschreibergroßen Geräten fürs Permanent-Make-up schiedlichen Varianten und Technologien. Sie sind bei Durchmessern zwischen 17 mm lediglich 22 mm lang und wiegen je nach Modell lediglich 20 bis 60 g. Dennoch liefern sie aufgrund der hohen Wirkungsgrade von bis zu 86 % die für die RotaryMaschinen notwendige Leistung. Dank der eingesetzten DC-Motoren arbeiten diese jetzt besonders laufruhig, liegen durch ihr geringes Eigengewicht, zu dem die Kleinstantriebe wesentlich beitragen, gut in der Hand und sind obendrein auch noch deutlich leiser als die bisher üblichen Spulenmaschinen. Präzision im Kugelschreiberformat Ebenso wie der Tätowierer profitieren auch Kosmetiker und Kosmetikerin, die ein Permanent-Make-up auftragen, von einem leichten, handlichen Gerät, das sie feinfühlig führen können. Die mikrofeinen Farbpig- mente werden mit einer oszillierenden Nadel in die Hautoberfläche implantiert, wobei im Gegensatz zum Tätowieren nur die obersten Hautschichten behandelt werden und das darunter liegende, lebende Gewebe unverletzt bleibt. Die eingesetzten Geräte müssen allerdings sehr präzise und zuverlässig arbeiten. Da an empfindlichen Körperteilen wie etwa dem Auge hantiert wird, ist eine besondere Laufruhe notwendig. Auch hier lässt sich von den leistungsfähigen DC-Kleinstantrieben profitieren. Da die fürs Permanent-Make-up verwendeten Geräte eher länglich und für eine gute Handhabung etwa so groß wie ein Kugelschreiber sein sollten, haben sich hier schlanke DC-Kleinstmotoren mit Durchmessern zwischen 13 mm und 15 mm bewährt. Sicherlich ist der Einsatzbereich Kosmetikstudio oder Tattoo-Shop für die anpassungsfähigen DC-Kleinstmotoren eher ungewöhnlich, die hier geforderten Eigenschaften sind jedoch auch für viele andere Branchen interessant, zumal die kompakten edelmetallkommutierten Ausführungen eine Lebenserwartung von bis zu 10 000 Betriebsstunden haben. Die Motoren mit Durchmessern zwischen 6 bis 22 mm werden ergänzt durch eine umfangreiche Auswahl an Standardkomponenten wie hochauflösende Encoder, Präzisionsgetriebe und Steuerungen. Für besondere Applikationsanforderungen lassen sich die Standardprodukte außerdem jederzeit modifizieren. Zu den gängigen Anpassungen zählen z. B. Vakuumtauglichkeit, erweiterter Temperaturbereich, modifizierte Wellen, Spannungen, Anschlüsse oder Stecker und vieles mehr. Typische Anwendungen finden sich deshalb z. B. in Medizintechnik, Präzisionsoptik und Telekommunikation ebenso wie in Bestückungsautomaten oder Robotik sowie in der Luft- und Raumfahrt. Faulhaber www.vfmz.net/1004710 Berührungslose Drehgeber Synchronmotor Zwei weitere Ausgangssignalvarianten Hohe Leistungsdichte Turck ergänzt seine berührungslose, induktive Drehgeberreihe RI360P-QR24 um zwei weitere Ausgangssignalvarianten: eine Version mit inkremen tellem Ausgang und eine weitere mit klassischem Spannungs-/Strom-Ausgang mit 0…10 V oder 4…20 mA. Damit sind die hochauflösenden, verschleißfreien und magnetfeldresistenten Drehgeber jetzt für zahlreiche weitere Applikationen verfügbar. Wie bei den anderen QR24-Modellen sind Sensor und Positionsgeber komplett vergossen und als zwei unabhängige, absolut dichte Einheiten konstruiert, denen Vibrationen oder Schläge der Welle nichts anhaben können. Verschleißanfällige Kugellager oder Dichtungen sind bei dem RI360P-QR24 nicht erforderlich, ein Vorteil gegenüber optischen und auch magnetischen Drehgebern. Der dauerhaft dichte IP69K-Drehgeber lässt sich mit Hilfe von Adapterringen auf allen gängigen Wellen-Durchmessern bis 20 mm montieren. Neben den neuen Varianten bietet der Hersteller den Encoder auch als Multi- oder Singleturn-Version mit SSI-Ausgang an. Mit den Abmessungen eines Schrittmotors leistet dieses Powerpäckchen eines Synchronmotors von Küenle die Arbeit eines fast dreimal so großen Drehstrom-Motors. Seine Aufgabe: Geldscheine vernichten. Der perma nenterregte Synchron motor der Reihe KSSM erzielt ein außergewöhnlich günstiges Verhältnis zwischen Dimension und Wirkung. In den Abmessungen von 130 mm im Durchmesser und 80 mm in der Tiefe erreicht er die Leistung von 880 W. Ein weiteres Merkmal dieses Sondermotors in Serie KSSM ist der Anschluss durch den kundenspezifischen Stecker. Die Montage ist mit wenigen Handgriffen geschehen. Turck Küenle 44 Der Konstrukteur 11/2013 www.vfmz.net/p08002 www.vfmz.net/p08006