Serwonapęd i przekładnia cykloidalna – precyzyjny duet do wymagających aplikacji

Serwonapędy

Ze względu na wysoką sprawność i dobre właściwości dynamiczne serwonapędy stanowią popularny wybór wśród konstruktorów. Zwykle są to bezszczotkowe silniki synchroniczne prądu przemiennego z magnesami trwałymi zamontowanymi na wirniku. Napędy te charakteryzują się wysoką sprawnością, która pozostaje na stałym poziomie w dużym zakresie obciążenia, mogą też osiągać duże przyspieszenie kątowe wirnika. Cechują się również dobrymi właściwościami dynamicznymi i regulacyjnymi, gdyż dla silników z magnesami trwałymi właściwa jest szybka reakcja na polecenia układu sterowania, wynikająca ze stosunkowo małego momentu bezwładności.

 

Fot. 1 Serwonapędy AC z serii SMH

Wśród bogatej oferty na rynku warto zwrócić uwagę na silniki serwo AC z serii SMH, które są dostępne w rozmiarach kołnierza od 40 do 180 mm, a także serwo DC z serii SMC od 40 do 80 mm. Zakres ich znamionowego momentu obrotowego wynosi od 0,16 Nm aż do 48 Nm. Standardowo wszystkie silniki serwo AC mają wbudowany enkoder inkrementalny o rozdzielczości 2500 imp./obr. Dużą popularnością cieszy się także seria wyposażona w enkoder absolutny jednoobrotowy lub wieloobrotowy (zapewniający pamięć zarówno kąta obrotu, jak i liczby obrotów). Dostępna moc silnika, w zależności od serii, wynosi od 50 W do 7,5 kW z enkoderem inkrementalnym lub do 3 kW z enkoderem absolutnym. Co istotne, szczególnie w osiach pionowych wspomniane serwosilniki mogą być wyposażone w hamulec elektromagnetyczny.

Do kontroli silników serwo przeznaczone są kontrolery z serii FD oraz JD, wyposażone w interfejsy komunikacyjne RS485, Modbus RTU, CANopen oraz EtherCAT. Sterowniki umożliwiają pracę w kilku trybach: krok/kierunek (analogicznie do silników krokowych), kontroli prędkości, momentu oraz dojazdu do zadanej pozycji krańcowej. Do serwosilników DC przeznaczone są kontrolery serwo serii FD1x4S. Doskonale nadają się do zastosowań wymagających kontroli położenia, prędkości lub momentu obrotowego. O wyjątkowości tego serwokontrolera świadczy jego elastyczność, umożliwiająca dynamiczne przełączanie się między różnymi trybami sterowania oraz współpracę z silnikami o mocy znamionowej w zakresie 50‒750 W. Kontroler jest dostępny z interfejsami RS232, Modbus RTU, CANopen oraz EtherCAT.

 

Fot. 2 Serwonapędy DC z serii SMC

Przekładnie cykloidalne

Do precyzyjnego przekazania ruchu z jednostki napędowej na obiekt docelowy, zwłaszcza w dynamicznych aplikacjach, warto zastosować przekładnie cykloidalne. Firma WObit proponuje wysokiej jakości reduktory japońskiej firmy Nabtesco. Te solidne mechanizmy umożliwiają uzyskanie bardzo wysokiego momentu na wale wyjściowym, przekraczającego chwilowo nawet 78 000 Nm, a dostępność dużych przełożeń pozwala na optymalne wykorzystanie jednostki napędowej. Elementy te charakteryzuje kompaktowa budowa, duża sztywność i bardzo mały luz kątowy, dużo poniżej jednej minuty kątowej. Przekładnia cykloidalna ma zazwyczaj tylko dwa stopnie przełożenia, dlatego jej wymiary i waga są dużo mniejsze od odpowiednich przekładni planetarnych. Niewielkie luzy pozwalają dodatkowo na realizację bardzo precyzyjnego ruchu. Pomimo występowania bardzo dużych sił na osi wyjściowej, przekładnie Nabtesco są w stanie pracować z zadziwiającą dynamiką i precyzją.

W zależności od rodzaju aplikacji przekładnie Nabtesco można zastosować w wersji gotowej do montażu (seria Neco lub RD2), a także w wersji bez obudowy i uszczelnień, przeznaczonej do zintegrowania np. w ramieniu robota (seria RV). Zarówno seria RD2, jak i RV są dostępne w opcji z otworem, który ułatwia przeprowadzenie np. przewodów poprzez przekładnię. Reduktory wykonano z wejściem usytuowanym równolegle lub prostopadle do osi obrotu kołnierza wyjściowego. Umożliwiają one uzyskanie bardzo wysokiego momentu na wyjściu, znamionowo ponad 28 000 Nm.

 

Fot. 3 Przekładnie cykloidalne Nabtesco

Przekładnie do pozycjonerów

Robotyczne linie spawalnicze najnowszej generacji pracują szybko i z absolutną precyzją. Aby zagwarantować optymalne ułożenie detalu, stosuje się pozycjonery i stoły obrotowe. Przekładnia zapewnia napęd każdej osi obrotowej stołów spawalniczych. W ten sposób wszystkie punkty spawalnicze znajdujące się w jednej osi, nawet o skomplikowanej geometrii, mogą być zespawane z dużą precyzją, bez potrzeby przekładania detalu. W tym procesie jeziorko spawalnicze musi być utrzymywane dokładnie w misie. Jest to możliwe jedynie wtedy, gdy przekładnia pracuje z absolutną precyzją i powtarzalnością. Wynika stąd, że nawet najmniejsze odchyłki powodują niepoprawne spawanie.

Wytrzymałe i superprecyzyjne przekładnie Nabtesco z serii RV-C, RV-N i RD2 nadają się idealnie do aplikacji spawalniczych. Są kompaktowe i wyróżniają się dużą odpornością na dynamiczne obciążenia (do pięciu razy większe od momentu znamionowego). Dodatkowo przekładnie w wersji z otworem umożliwiają przeprowadzenie przewodów i linii zasilających. Reduktory RD2 mają zamkniętą i szczelną obudowę, wypełnioną smarem i są przygotowane do montażu na silniku serwo. Charakteryzują się dużym momentem obrotowym, wysoką sztywnością oraz bardzo wysoką precyzją (luzy poniżej 1 minuty kątowej).

Seria Neco gotowa do montażu z serwonapędem

Nowym, ciekawym rozwiązaniem jest seria Neco – w pełni zamkniętych przekładni, odpowiednich do zastosowań w przestrzeniach sterylnych. Charakteryzują się one nowoczesną i bardzo solidną konstrukcją z dwułożyskowymi wałkami mimośrodowymi i łożyskowanym wałem wejściowym. Są modułowe i łatwo je podłączyć z silnikiem. Osiągają dużą precyzję przy luzach wynoszących zaledwie 0,5 minuty kątowej. Cechują się również wysoką odpornością na przeciążenia i sztywnością skrętną. Ponadto ich lekka budowa pozwala na tworzenie aplikacji o mniejszej bezwładności, ulepszonych warunkach obciążenia i zmniejszonym zużyciu energii. Wał silnika jest dopasowany za pomocą promieniowego pierścienia zaciskowego, który zmniejsza bezwładność wału nawet o 39%, umożliwiając niezwykle dynamiczne cykle.

 

Fot. 4 Neco – seria przekładni cykloidalnych

Wspomniane cechy dają użytkownikowi wiele korzyści, w tym krótsze czasy cykli, a także wyższą produktywność i sprawność. Warto zwrócić uwagę na uproszczony montaż silnika, niewymagający wyosiowania zębnika napędowego. Elastyczny system z modułowymi tulejami i kołnierzami gwarantuje prostą adaptację do użytku ze wszystkimi standardowymi serwonapędami.

Przekładnie cykloidalne Neco charakteryzują się też zaawansowanym zabezpieczeniem przed korozją, obejmującym wał wyjściowy przekładni i powierzchnie bieżne promieniowych uszczelnień wału. Aby zapewnić optymalną ochronę, są pokryte powłoką SSA (specjalna metoda ochrony antykorozyjnej firmy Nabtesco) i poddawane oksydacji.

Więcej informacji o zastosowaniach i szczegółowych parametrach serwonapędów oraz przekładni Nabtesco można znaleźć na stronie www.wobit.com.pl.

P.P.H. WObit E.K.J. Ober s.c.
Dęborzyce 16, 62-045 Pniewy
tel. 61 22 27, 422, faks 61 22 27 439
wobit@wobit.com.pl, www.wobit.com.pl