Распечатать

Электропривод

Производительность и экономичность в линейном перемещении

12.05.2012

Источник: ФЕСТО-РФ, ООО

Производительность и экономичность в линейном пермещении

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 разработан 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 с истемы дополнены исчерпывающим набором опций и переходных элементов, что позволяет решать задачи построения мехатронных систем в комплексе.

Производительность и экономичность

Большое количество задач с относительно невысокими требованиями к точности направляющих и их нагрузочной способности, но требующих высокой производительности явились стимулом для появления линейных приводов с зубчатым ремнем ELGR и ELGG. Данные типы приводов обладают целым набором особенностей: простота и универсальность конструкции, экономичность и производительность за счет использования цилиндрических направляющих и зубчатого ремня. Линейные приводы ELGR и ELGG интегрированы в концепцию Мехатроники Festo и являются базовым решением для задач перемещения объектов небольшой массы.

Конструкция и комплектация ELGR и ELGG

Линейный привод ELGR – это система линейного перемещения с кареткой, которая позволяет осуществлять управляемое движение объектов внутри рабочей зоны с помощью подключаемых к ней электродвигателей. Модификация же линейного привода ELGR с двумя каретками – ELGG – позволяет осуществлять синхронные движения двух кареток во взаимно противоположных направлениях в рамках рабочей зоны.

Основой конструкции линейных приводов ELGR и ELGG являются две цилиндрические направляющие, зафиксированные с двух сторон. Шкивы расположены в конструктивных элементах, которые также являются креплением для несущих направляющих. Зубчатый ремень расположен посредине – между направляющими, закреплен на каретке и приведен в зацепление с двумя шкивами. Конструктивные элементы и каретка выполнены из экструдированного алюминиевого профиля. Такое решение позволяет экономить материал, ускорять процесс производства (нужно выполнить только незначительные доработки), использовать удобство крепления профильных пазов.

В качестве линейных подшипников могут быть использованы подшипники с рециркулирующими шариками или подшипники скольжения. Для задач с более высокими требованиями по скорости и нагрузочной способности каретки предпочтительнее использовать подшипники качения, а для менее динамичных задач, но с худшими условиями внешней среды (пыль, грязь) целесообразно применять подшипники скольжения.

Зубчатый ремень изготовлен из полихлоропренового каучука, армированного стекловолокном, что дает высокую гибкость и одновременно жесткость. Данное свойство позволяет использовать шкивы небольшого диаметра и в ряде случаев отказываться от дополнительного редуктора между двигателем и линейным приводом, т. е. получать экономичное комплектное решение. Зубчатый ремень устанавливается на двух шкивах, каждый из которых может быть приводным, упрощая монтаж двигателя.

Вариант линейного привода ELGG с двумя каретками, которые движутся во взаимно противоположных направлениях, устроен следующим образом. Обе каретки, установленные на направляющих, имеют соединение с зубчатым ремнем, а расположение крепления в разных частях каретки (сверху и снизу) позволяет получать синхронные противоположные движения при вращении одного шкива.

Монтаж двигателей. Типы двигателей

Одна из основных отличительных особенностей линейного привода ELGR c зубчатым ремнем – это возможность монтажа электродвигателей с любой из четырех сторон. Это возможно благодаря идентичному механическому интерфейсу крепления, а также конструкции шкивов – оба могут быть приводными. Монтаж с любой стороны упрощает проектирование – легче вписать привод в конструкцию, упрощает заказ – не нужно задумываться о расположении приводных и неприводных валов, а также упрощает монтаж непосредственно на установке – в случае необходимости можно перенести двигатель в любую из четырех точек.

Двигатели крепятся к ELGR с помощью стандартных монтажных комплектов, что позволяет получать законченную электромеханическую систему линейного перемещения.

В зависимости от задачи и требований по скорости, ускорению и точности, предъявляемых к системе перемещения, линейный привод ELGR может быть совмещен с одним из двух типов сервоприводов:

– комплектный шаговый привод: двигатели EMMS-ST и сервоусилители CMMS-ST. Может быть использован как разомкнутый шаговый привод без датчика положения или как сервопривод с относительным э нкодером 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 энкодерами на валу и богатым набором функций.

Типоразмеры линейных приводов, двигателей и сервоусилителей оптимизированы друг под друга.

Опции

Широкий набор опций позволяет легко и быстро закрепить электродвигатель, сам линейный привод или установить концевые датчики – для этого предусмотрены монтажные комплекты. Одними из обязательн ых элементов, которые используют совместно с ELGR, являются закладные гайки для установки в паз, что дает гибкость крепления с помощью профильных пазов. Также предусмотрен вариант с удлиненной кареткой и дополнительные пассивные каретки для увеличения нагрузочных характеристик. Для построения комплектных систем перемещения разработана модификация привода – пассивная направляющая – ELFR, выполненная в тех же типоразмерах, но без ремня и шкивов.

Применение

Комплектные линейные оси на базе приводов ELGR и ELGG с шаговыми или серводвигателями находят применение в различных отраслях и задачах с относительно невысокими требованиями к нагрузочной способности и точности направляющих. Характерными являются задачи перемещения различных упоров или ограничителей, датчиков и указателей. ELGR и ELGG активно используются и в задачах перекладки небольших объектов в составе систем.

Расчет и ввод в эксплуатацию

Для сокращения времени расчета и ввода в эксплуатацию, для оптимального выбора и максимального удобства в работе разработаны специализированные программные продукты для расчета и подбора элементов систем перемещения и программные средства для конфигурирования и ввода в эксплуатацию. Подробные характеристики линейного привода ELGR введены в базу программного обеспечения.

Подбор и расчет

Positioning Drives – простая и одновременно мощная программа для расчета и подбора систем электропривода, 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

Программа конфигурирования FCT FESTO для ввода в эксплуатацию. Управление и сохранение всех параметров приводной системы можно осуществлять 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, сидя за компьютером, или в оперативном режиме, находясь непосредственно рядом со станком.

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.