Распечатать

Электропривод

Электрический цилиндр DNCE

22.03.2011

Источник: ФЕСТО-РФ, ООО

Мехатроника Festo

Тенденции современного информационного общества, стремительное развитие техники и сплетение различных областей знаний воедино дают мощный толчок для использования системного подхода в разработке средств автоматизации вообще и систем управления движением в частности. Таким системным подходом для Festo является концепция Мехатроники, в рамках которой разработаны оптимизированный набор компонентов (пневматических, механических, электрических и электронных), программные средства для расчета и выбора элементов системы перемещения, а также для конфигурирования, настройки и программирования. Все механические, электрические и электронные интерфейсы стандартизованы, благодаря чему можно гибко подбирать состав системы перемещения под конкретную задачу. Базовые компоненты системы дополнены исчерпывающим набором опций и переходных элементов, что позволяет решать задачи построения мехатронных систем в комплексе.

Совершенное дополнение пневматических компонентов

Становление и развитие концепции Мехатроники на Festo началось с создания электрических приводов, совместимых по конструкции с пневматическими. Продукт, который хотелось бы рассмотреть в первую очередь, это электрический цилиндр DNCE. Идея разместить жесткую электромеханическую систему с возможностью гибкого управления в корпусе пневмоцилиндра витала в воздухе – сам рынок требует этого. Даже самые простые машины и механизмы стали выходить на новый уровень автоматизации и требовать все большей производительности и гибкости от систем перемещения. Таким образом, получая в распоряжение систему перемещения с идентичным механическим интерфейсом, но с лучшими характеристиками и функциональностью, стало возможным усовершенствовать машину без серьезного изменения конструкции.

Конструкция и комплектация DNCE Принцип действия

Как же устроен электрический цилиндр DNCE? Электрический цилиндр состоит из механической приводной системы (передача винт-гайка скольжения или качения, шток, и корпус), электродвигателя с монтажным комплектом (фланец и соединительная муфта) и электронного устройства управления двигателем. Принцип действия прост: электродвигатель, управляемый электроникой, жестко соединен с винтовой передачей. Передача винт-гайка преобразует вращательное движение в поступательное и передает его через гайку штоку. Таким образом, получаем управляемое поступательное перемещение.

Внутреннее устройство

Конструкция механической системы представлена на рисунке. Внешние габариты и присоединительные размеры передней и задней крышек, алюминиевого профиля и самого штока соответствуют габаритам пневмоцилиндра DNC и стандарту ISO 6431. В корпусе задней крышки расположена подшипниковая опора, в которую жестко установлен приводной конец винта. Гайка, установленная на винте, жестко связана с движущимся поступательно штоком. Кроме того, на гайке установлено кольцо скольжения из полимерного материала с защитой от проворачивания, а также магнитное кольцо для обеспечения срабатывания бесконтактных концевых выключателей. В передней крышке установлен линейный подшипник для удержания направления движения штока.

Типы привода

Линейная ось DNCE может быть укомплектована двумя типами винтовых передач: скольжения – винт-гайка с трапециедальной резьбой, качения – шарико-винтовая передача (ШВП) с рециркуляцией шариков.

Электроцилиндр DNCE-LS (LS = Lead screw/винт-гайка скольжения) – экономичное решение с простой передачей винт-гайка скольжения. Линейная ось DNCE-LS предназначена для медленных перемещений с высокими усилиями подачи. Одной из основных характеристик данного типа привода является наличие свойства самоторможения, что нередко очень полезно, например при вертикальном перемещении. Электрический цилиндр с таким типом привода оптимизирован для комбинации с интегрированными сервоприводами постоянного тока MTRDCI и шаговыми приводами Festo.

Электроцилиндр DNCE-BS (BS =Ballscrew/ШВП) – это производительное и функциональное решение. Линейная ось DNCE-BS предназначена для длительных возвратно-поступательных движений с высокой динамикой. Привод на базе ШВП – это точная и надежная система перемещения, рассчитанная на длительную эксплуатацию. Комплектация электрического цилиндра с ШВП оптимизирована для использования совместно с шаговыми и сервоприводами Festo.

Типы двигателей. Монтаж двигателей

Уже упоминалось, что с электрическим цилиндром возможно агрегатировать три типа сервоприводов:

– интегрированный сервопривод постоянного тока MTR-DCI. Это комплекcное решение, которое сочетает в одном корпусе электродвигатель, энкодер и управляющую электронику. Необходимо только подать питание и управляющий сигнал;
– комплектный шаговый привод: двигатели EMMS-ST и сервоусилители CMMSST. Может быть использован как разомкнутый шаговый привод без датчика положения или как сервопривод с относительным энкодером и полным контролем над позицией, скоростью и моментом, а, как следствие, и контролем над потреблением энергии;
– комплектный синхронный сервопривод: серводвигатели EMMS-AS и сервоусилители CMMx-AS. Полноценные сервоприводы с двигателями на постоянных магнитах, абсолютными энодерами на валу и богатым набором функций.

Для удобства использования возможно крепить любой из приведенных типов двигателей соосно

электроцилиндру или параллельно. Существуют стандартные соосные и параллельные монтажные комплекты для любого из трех типов двигателей. Соосный монтаж выстраивает всю систему в линейку и является наиболее простым и стандартным. Параллельный монтаж позволяет сократить линейный габарит системы перемещения.

Опции

Для закрепления на установке и максимальной адаптации электрического цилиндра к требованиям задачи существует возможность укомплектовать его дополнительными элементами и аксессуарами.

Весьма часто для компенсации радиальных составляющих нагрузки или просто для использования цилиндра как консольной оси, добавляют в комплектацию системы перемещения стандартный узел внешних линейных направляющих – FENG. Линейные подшипники в данном случае могут быть как скольжения, так и качения.

Для использования линейной оси в сложных условиях с повышенной влажностью или запыленностью предусмотрен комплект гофрозащиты штока цилиндра EADB. Благодаря этой опции степень защиты может быть увеличена до IP65, что позволяет использовать DNCE в тяжелых производственных условиях.

Максимальной близостью крепежных и габаритных размеров пневматического и электрического цилиндра можно в полной мере воспользоваться при осуществлении крепежа на установке, а также при установке концевых выключателей (см. рисунок). Такое богатство опций позволяет легко и быстро подобрать нужный вариант крепежа и дополнительной комплектации, исходя из требований задачи.

Применения

tl_files/km_m/img/news/2011/03/article/14_06.jpgНаличие свободно программируемых точек позиционирования, мягкий разгон и торможение, а также возможность создания уникальных профилей движения позволяют использовать электрический цилиндр DNCE в широком диапазоне применений. Рассмотрим наиболее характерные из них.

Выполнение подстроечных перемещений. Стандартная задача для комплекта DNCE-LS+MTR-DCI – установка формата изделия с помощью перемещаемого упора. Задачи локальной автоматизации, решаемые с минимальными доработками, готовым к установке законченным блоком.

Объемное дозирование жидких продуктов. С помощью DNCE-BS с шаговым или серводвигателем получаем систему с возможностью гибкого изменения скорости и объема дозирования, с контролем за профилем движения, что исключает возможность расплескивания продукта, а также позволяет совершать сложные волнообразые движения, например, при упаковке мороженого в прозрачный стаканчик Весьма часто электрический цилиндр используется в составе сложных автоматических линий. На рисунке представлена линия упаковки и распределения готовой продукции. Манипулятор трипод EXPT Festo, оснащенный машинным зрением, укладывает изделия на поддон, Y-Z манипулятор Festo перекладывает поддоны в коробки, а лифт на базе DNCE распреляет коробки по рольгангам.

Расчет и ввод в эксплуатацию

Для получения полной картины мехатронной концепции Festo рассмотрим специализированные программные продукты для расчета и подбора элементов систем перемещения и программные средства для конфигурирования и ввода в эксплуатацию.

Подбор и расчет

PositioningDrives – простая и одновременно мощная программа для расчета и подбора систем электропривода, которая позволяет исключить ошибки, сократить время и оптимизировать решение.

Исходные данные: ход, масса, повторяемость, направление перемещения необходимо ввести в программу. Предусмотрено ограничение требуемого времени перемещения, а также предварительный выбор типа привода и вариантов комплектации.

Для удобства выбора подобранные варианты можно отсортировать по типам двигателя и привода, функции компонентов, продолжительности цикла или стоимости.

Программа также выдает подробные результаты, такие как: графики движения, результаты расчета динамики, параметры системы, характеристики и список компонентов.

Ввод в эксплуатацию

Для этого используется программа конфигурирования FCT Festo для ввода в эксплуатацию. Ее характеристики: управление и сохранение всех параметров приводной системы в одном общем проекте; управление проектом и данными для всех типов поддерживаемых устройств; простота в использовании благодаря графически поддерживаемому вводу параметров; универсальный режим работы для всех приводов; работа в автономном режиме, за компьютером, или в оперативном режиме непосредственно рядом со станком.

 

Яркий пример Мехатроники

Электрический цилиндр DNCE представляет собой яркую иллюстрацию концепции Мехатроники Festo:

•Единый конструктивный стандарт с пневматикой позволяет гибко выбирать технические решения и использовать единый набор принадлежностей
•Разные варианты комплектации (тип передачи: винт-гайка/ШВП, тип сервопривода: интегрированный или комплектный) позволяют использовать электроцилиндр как в задачах локальной автоматизации с невысокими требованиями, так и в высокодинамичных задачах в сложных системах и комплексах
•Наличие мощного набора программного обеспечения позволяет быстро и безошибочно произвести расчет, выбор и ввод в эксплуатацию системы перемещения.

Фотографии и материалы предоставлены компанией Festo

Электропривод 02.10.2019 Золотую медаль за инновационную трансмиссию eAutoPowr и интеллектуальную систему e8WD получила компания John Deere от Сельскохозяйственного общества Германии (DLG). Еще за 39 продуктов и решений были отмечены серебряными наградами.
Электропривод 30.09.2019 Компания Sumitomo Heavy Industries достигла соглашения о приобретении производителя частотно-регулируемых приводов Invertek Drives. Как сообщается в релизе, это очередной шаг стратегии по развитию бизнеса, как с точки зрения увеличения портфеля, так и расширения охвата мирового рынка.
Электропривод 30.09.2019 Компания Schaeffler выходит на рынок двигателей для электромобилей с модульной технологической платформой высокой степени интеграции. Ряд применений варьируется от гибридных модулей и специализированных гибридных трансмиссий (DHT) до электрических двигателей для электрических мостов.
Электропривод 10.09.2019 Компания ABB выиграла заказы на сумму более 140 миллионов долларов от швейцарского производителя поездов Stadler на поставку современного тягового оборудования для поездов и локомотивов в США и нескольких европейских странах.
Электропривод 02.09.2019 Преобразователь частоты компании Danfoss получил возможность мониторинга и прогнозирование технического состояния систем с частотным регулированием. VLT AutomationDrive FC 302 позволяет заблаговременно обнаруживать неполадки в приводной системе.
Автоматизация 29.08.2019 Министр промышленности и торговли Российской Федерации Денис Мантуров направил приветствие в адрес участников, гостей и организаторов международной политехнической выставки «Технофорум-2019».
Электропривод 27.08.2019 Cуществует несколько эффективных технологичных мероприятий, позволяющих ускорить процесс внедрения высокоэнергоэффективных двигателей. Одно из них заключается в заливке ротора медным сплавом, обладающим высокой электрической проводимостью, и, следовательно, снижающим потери в обмотке ротора.