Reduktor převodovky pro servomotor: Průvodce výběrem, typy a pravidla dimenzování

Proč váš servomotor potřebuje redukci převodovky

Servomotor běžící při 3 000 otáčkách za minutu nedodává robotickému kloubu nebo CNC ose při této rychlosti téměř žádný použitelný točivý moment. Reduktor převodovky to řeší v jednom kroku: převádí vysokorychlostní výstup s nízkým točivým momentem na pomalou rotaci s vysokým točivým momentem, kterou vyžadují skutečné zátěže. Bez něj byste potřebovali fyzicky větší – a mnohem dražší – motor, abyste přemístili stejnou zátěž.

Matematika je jednoduchá. Redukční převodovka 10:1 násobí výstupní točivý moment zhruba 10 (minus ztráty účinnosti), přičemž dělí otáčky hřídele stejným faktorem. U aplikací pro řízení pohybu, kde se přesnost polohování měří v úhlových minutách, není snížení rychlosti pouze o kroutícím momentu – přímo určuje, jak přesně dokáže řídicí jednotka určit polohu.

Tři hlavní výhody, které ospravedlňují investici

Přesné zesílení. Snížení rychlosti převádí jeden počet enkodérů motoru na menší úhlový přírůstek na výstupu. Reduktor s vůlí 3 obloukové minuty, jako např Přesný planetový reduktor řady MKT určený pro párování servomotorů , umožňuje CNC strojům, polovodičovým manipulátorům a laserovým řezačkám udržet tolerance polohy, které motor s přímým pohonem nemůže dosáhnout při ekvivalentní velikosti rámu.

Násobení točivého momentu. Vyšší točivý moment přes převodovku znamená, že servomotor může zůstat kompaktní. Menší motor běžící při svých jmenovitých otáčkách je tepelně účinnější a reaguje rychleji na povely rychlosti než předimenzovaný motor běžící při částečném zatížení. The Planetové redukce řady MK kryt výstupního točivého momentu od 27 Nm do 180 Nm, pojme vše od lehkých ramen SCARA po těžké portálové osy.

Setrvačné přizpůsobení. Převodovka snižuje setrvačnost zátěže odraženou zpět do motoru druhou mocninou převodového poměru. Při poměru 5:1 poklesne odražená setrvačnost faktorem 25. To dramaticky zlepšuje dynamickou odezvu a zkracuje dobu ustálení, která je kritická u vysokocyklových balicích a tiskařských aplikací.

Klíčové specifikace k vyhodnocení před výběrem

Vůle je specifikace, na kterou se většina kupujících zaměřuje – a je to tak správně. U aplikací, jako je robotické svařování nebo polovodičové uchopení a umístění, se cokoliv nad 5 obloukových minut objeví jako opakovatelná chyba polohy. Pro pohony dopravníků nebo obecnou manipulaci s materiálem je 10 obloukových minut naprosto přijatelných a umožňuje ekonomičtější volbu.

Přizpůsobení typu reduktoru vaší aplikaci

Ne každá servo aplikace potřebuje stejnou architekturu převodovky. Inline planetové redukce jsou standardní volbou pro uspořádání koaxiálních hřídelí – kompaktní, vysoce účinné a kompatibilní s prakticky jakoukoli přírubou servomotoru prostřednictvím AD adaptéru. Pravoúhlé konfigurace pomocí spirálové kuželové převodovky dutého typu jsou upřednostňovány, když výstupní hřídel musí být kolmý k motoru – běžné u portálových systémů a otočných stolů.

Pro aplikace AGV a mobilních robotů, konstrukce výstupního prstencového kola používaná u planetových reduktorů specifických pro AGV nabízí výstup integrovaný v náboji, který eliminuje vnější hřídele, snižuje celkovou stopu pohonné jednotky a zjednodušuje montáž kola.

Projekty s omezeným rozpočtem se středními požadavky na přesnost mohou používat ekonomický hvězdicový reduktor se spirálovým ozubením. The Nízkohlučný ekonomický hvězdicový redukce řady MPB přináší nízkou vůli při nižších nákladech díky optimalizaci geometrie ozubených kol spíše než specifikací ložisek – to je rozumný kompromis pro linky na zpracování potravin nebo lehké balicí linky.

Čtyři praktická pravidla pro dimenzování reduktoru se servomotorem

1. Nejprve vypočítejte požadovaný výstupní moment. Vynásobte svůj zatěžovací moment servisním faktorem (typicky 1,5–2,0 pro přerušovaný provoz serva). Jmenovitý výstupní moment reduktoru musí překročit tuto hodnotu.
2. Potvrďte převodový poměr podle požadavků na rychlost. Vydělte jmenovitou rychlost servomotoru požadovanou výstupní rychlostí. Zvolte nejbližší standardní poměr a ověřte, že motor nepřekračuje své jmenovité otáčky při maximální výstupní rychlosti.
3. Zkontrolujte radiální a axiální zatížení podle jmenovitých hodnot ložisek. Konzolové síly z řemenic nebo pastorků mohou překročit výstupní nosnou kapacitu reduktoru, i když je krouticí moment v mezích specifikace. Řada MKT například podporuje radiální zatížení až 8 500 N, což je dostatečné pro většinu nastavení s kuličkovým šroubem a hřebenem a pastorkem.
4. Před objednáním ověřte kompatibilitu motoru. AD příruba a vstupní pouzdro musí odpovídat průměru výstupního hřídele vašeho servomotoru a vzoru příruby. Redukce, které se dodávají předem nakonfigurované s odpovídajícími adaptéry, eliminují náklady na vlastní obrábění a chyby při instalaci.

Aplikace, kde kombinace prokáže svou hodnotu

Laserové řezací stroje vyžadují jak vysokou rychlost posuvu, tak i submilimetrovou přesnost dráhy. A planetový reduktor navržený speciálně pro laserové řezací zařízení zvládá torzní obraty při změnách směru, aniž by docházelo k odchylce dráhy způsobené vůlí. Stejná logika platí pro CNC obráběcí centra, kde překmit os zhoršuje kvalitu povrchu a životnost nástroje.

Při výrobě polovodičů je sázka vyšší. Manipulátory plátků a lisovací zařízení pracují s tolerancí na úrovni mikronů v prostředí čistých prostor, což znamená nulový únik oleje a trvalou přesnost po miliony cyklů. Výběr reduktoru s utěsněnými ložisky, vnitřními olejovými těsněními a ověřenou dokumentací vůle – nejen nominální specifikace – je v těchto prostředích nesmlouvavý.

Kombinace motoru s redukční převodovkou je nyní standardní součástí nových výrobních linek energetických baterií, fotovoltaických zařízení a výroby lékařských zařízení. V každém případě převodovka není doplňkem – je to součást, díky které je servomotor užitečný.