Reductor cutie de viteze pentru servomotor: ghid de selecție, tipuri și reguli de dimensionare

De ce servomotorul dvs. are nevoie de un reductor de cutie de viteze

Un servomotor care funcționează la 3.000 RPM nu furnizează aproape niciun cuplu utilizabil unei articulații robotizate sau unei axe CNC la acea viteză. Reductorul cutiei de viteze rezolvă acest lucru într-un singur pas: transformă ieșirea de mare viteză, cu cuplu scăzut în rotația lentă și cu cuplu mare pe care o solicită sarcinile din lumea reală. Fără el, ai avea nevoie de un motor fizic mai mare - și mult mai scump - pentru a deplasa aceeași sarcină.

Matematica este simplă. Un reductor cu raport de 10:1 înmulțește cuplul de ieșire cu aproximativ 10 (minus pierderi de eficiență) în timp ce împarte viteza arborelui la același factor. Pentru aplicațiile de control al mișcării în care precizia de poziționare este măsurată în minute de arc, reducerea vitezei nu se referă doar la cuplu, ci determină în mod direct cât de fin poate rezolva controlerul poziția.

Trei beneficii principale care justifică investiția

Amplificare de precizie. Reducerea vitezei convertește un număr de codificatori de motor într-un increment unghiular mai mic la ieșire. Un reductor cu un joc de 3 arc-min, cum ar fi Reductor planetar de precizie seria MKT proiectat pentru împerecherea servomotoarelor , permite mașinilor CNC, manipulatoarelor de semiconductori și tăietorilor cu laser să mențină toleranțe de poziție pe care un motor cu acționare directă nu le poate atinge la dimensiunea echivalentă a cadrului.

Înmulțirea cuplului. Un cuplu mai mare prin cutia de viteze înseamnă că servomotorul poate rămâne compact. Un motor mai mic care funcționează la viteza sa nominală este mai eficient din punct de vedere termic și răspunde mai rapid la comenzile de viteză decât un motor supradimensionat care funcționează la sarcină parțială. The Reductoare planetare seria MK acoperă cuplul de ieșire de la 27 Nm până la 180 Nm, găzduind totul, de la brațe ușoare SCARA până la axe de portic grele.

Potrivirea inerției. O cutie de viteze reduce inerția sarcinii reflectată înapoi către motor prin pătratul raportului de transmisie. La un raport de 5:1, inerția reflectată scade cu un factor de 25. Acest lucru îmbunătățește dramatic răspunsul dinamic și reduce timpul de decantare - critic în aplicațiile de ambalare și imprimare cu ciclu înalt.

Specificații cheie de evaluat înainte de selectare

Reacția este specificația pe care se concentrează majoritatea cumpărătorilor – și pe bună dreptate. Pentru aplicații precum sudarea robotizată sau alegerea și plasarea semiconductorilor, orice lucru peste 5 arc-min va apărea ca eroare de poziție repetabilă. Pentru antrenările transportoarelor sau manipularea generală a materialelor, 10 arc-min este perfect acceptabil și permite o alegere mai economică.

Potrivirea tipului de reductor cu aplicația dvs

Nu orice aplicație de servo are nevoie de aceeași arhitectură a cutiei de viteze. Reductoarele planetare în linie sunt alegerea standard pentru configurațiile arborelui coaxial - compacte, de înaltă eficiență și compatibile cu aproape orice flanșă de servomotor prin intermediul unui manșon adaptor AD. Configurații în unghi drept folosind reductoare de tip tubular cu angrenaje conice spiralate sunt preferate atunci când arborele de ieșire trebuie să fie perpendicular pe motor - obișnuit în sistemele portal și mesele rotative.

Pentru aplicațiile AGV și roboți mobili, the Designul de ieșire al angrenajului inel utilizat în reductoarele planetare specifice AGV oferă o ieșire integrată în butuc care elimină arborele extern, reducând amprenta totală a unității de antrenare și simplificând ansamblul roților.

Proiectele cu buget limitat și cu cerințe de precizie moderată pot utiliza un reductor economic în stea cu design elicoidal. The Seria MPB reductor de stele economic cu zgomot redus oferă un joc redus la un cost redus prin optimizarea geometriei angrenajului, mai degrabă decât specificațiile rulmentului - un compromis solid pentru procesarea alimentelor sau liniile de ambalare ușoară.

Patru reguli practice pentru dimensionarea unui reductor cu servomotor

1. Calculați mai întâi cuplul de ieșire necesar. Înmulțiți cuplul de sarcină cu un factor de serviciu (de obicei 1,5–2,0 pentru serviciu intermitent de servo). Cuplul nominal de ieșire al reductorului trebuie să depășească această valoare.
2. Confirmați raportul de viteză în funcție de cerințele de viteză. Împărțiți viteza nominală a servomotorului la viteza de ieșire necesară. Alegeți cel mai apropiat raport standard, apoi verificați dacă motorul nu depășește RPM nominal la viteza maximă de ieșire.
3. Verificați sarcina radială și axială în raport cu valorile nominale ale rulmentului. Forțele cantilever de la scripete sau pinioane pot depăși capacitatea portantă de ieșire a reductorului chiar și atunci când cuplul este în limitele spec. Seria MKT, de exemplu, suportă sarcini radiale de până la 8.500 N - adecvate pentru majoritatea setărilor cu șuruburi cu bile și cremătătoare.
4. Verificați compatibilitatea motorului înainte de a comanda. Flanșa AD și manșonul de intrare trebuie să se potrivească cu diametrul arborelui de ieșire al servomotorului și cu modelul de flanșă. Reductoarele care se livrează preconfigurate cu adaptoare potrivite elimină costurile de prelucrare personalizată și erorile de instalare.

Aplicații în care combinația își dovedește valoarea

Mașinile de tăiat cu laser necesită atât viteză mare de traversare, cât și precizie submilimetrică a traseului. A Reductor planetar conceput special pentru echipamentele de tăiere cu laser se ocupă de inversările de torsiune în timpul schimbărilor de direcție fără a introduce o abatere a traseului indusă de joc. Aceeași logică se aplică centrelor de prelucrare CNC, unde depășirea axelor degradează finisarea suprafeței și durata de viață a sculei.

În fabricarea semiconductoarelor, mizele sunt mai mari. Manipulatoarele de napolitane și echipamentele de lipire a matrițelor funcționează la toleranțe la nivel de microni în mediile camerelor curate, ceea ce înseamnă zero scurgeri de ulei și precizie susținută pe milioane de cicluri. Selectarea unui reductor cu rulmenți etanșați, etanșări interne de ulei și documentație de joc verificată - nu doar o specificație nominală - nu este negociabil în aceste medii.

Motorul cu combinația de cutie de viteză este acum standard pentru liniile de producție de baterii de energie noi, echipamente fotovoltaice și fabricarea de dispozitive medicale. În fiecare caz, cutia de viteze nu este un supliment – ​​este componenta care face ca servomotorul să fie util.