Планетарни редуктори за прецизни приложения

• Сред областите им на приложение са производството на храни и напитки, интралогистиката и логистиката, опаковането и др.
  
  
• Планетарните редуктори се отличават с много ниски стойности на мъртъв ход и когато са оразмерени правилно, предлагат сервизен живот от над 20 000 часа
  
  
• Те предлагат мощностни плътности, даващи възможност за компактни размери и ефективност от 90 и повече процента

Редукторите са ключов компонент в задвижванията за роботи, металорежещи машини и оборудване за индустриална автоматизация, като оказват съществено влияние върху позиционирането и потворяемостта, сервизния живот и динамиката на конкретното решение, в което са интегрирани. Високата прецизност, скъсяването на продължителността на работните цикли и повишената експлоатационна достъпност на машините са от изключителна важност за индустриалната автоматизация във всички сектори.

Планетарните редуктори за прецизни приложения са ключови механични компоненти за редица промишлени процеси в разнообразие от отрасли. Сред областите на приложение са производството на храни и напитки, интралогистиката и логистиката, опаковането и на практика навсякъде, където се изисква високо предавателно отношение или където има необходимост от предаване на въртящ момент със задвижвания с високи обороти, като сервомотори.

Работният принцип на планетарните редуктори за прецизни приложения е относително прост. Входящият вал, свързан към централното зъбно колело, задвижва няколко други зъбни колела, които, от своя страна, се въртят във фиксирано зъбно колело с вътрешни зъби. Трите планетарни колела се въртят по-бавно, отколкото централното колело, вследствие на което и изходящият вал също се върти с по-ниска скорост.

Отчитайки множеството индустриални редуктори на пазара днес, е важно да се избере подходящият редуктор за съответното задвижване, двигател и товар. Когато една машина се нуждае от сервосистема (задвижване и мотор), типът на редуктора е критично важен за осигуряването на прецизно и повторяемо движение. Планетарните редуктори са подходящи за сервоприложения.

Високопрецизните цилиндрични планетарни редуктори са отличен избор за приложения, изискващи точност и повторяемост. Планетарните редуктори се отличават с много ниски стойности на мъртъв ход (обикновено вариращи от 1 до 9 arcmin) и когато са оразмерени правилно, предлагат сервизен живот от над 20 000 часа, на практика без необходимост от поддръжка. Цилиндричните планетарни редуктори предоставят и много тихо и по-ефективно функциониране в сравнение с конкурентни продукти.

Редукторите за прецизни приложения се обработват механично много внимателно – с часовникарска точност. Те предлагат мощностни плътности, даващи възможност за компактни размери и ефективност от 90 и повече процента.

Защо да се използва редуктор

Сервомоторите често задвижват товари директно, без необходимост от редуктор, но в много приложения използването на редуктор между двигателя и товара е предимство. Една от основните причини за използването на редуктор е увеличаването на въртящия момент. Това позволява на проектантите да използват по-малки сервосистеми, консумиращи по-малко енергия. Вместо да залага на относително големи сервозадвижвания и мотори, проектантът може да използва по-малки компоненти, спестявайки пространство и пари.

Изходният въртящ момент се увеличава правопропорционално на предавателното отношение, а максималната скорост на изходния вал намалява. Ако дадено приложение може да понесе редуцираната скорост, една относително малка сервосистема може да предостави висок въртящ момент.

Редукторите могат да се справят и с инерционни несъответствия. При високопроизводителни сервосистеми например съотношението между отразената инерция на товара и инерцията на двигателя трябва да бъде толкова ниско, колкото е практично – в идеалния случай под 10:1. Един редуктор за прецизни приложения понижава отразената инерция с корен от предавателното отношение. Например използването на редуктор с предавателно отношение 25:1 намалява отразената инерция на товара с коефициент 625, което е значително подобрение.

В някои случаи редукторите просто разрешават проблеми, свързани с механичното напасване. Например, ако директното монтиране на мотора пречи на друг механичен компонент, то един ъглов редуктор би могъл да разреши проблема.
В сравнение с повечето други редуктори, тези, предназначени за прецизни приложения, предоставят по-добра точност и повторяемост. Освен това, високата ефективност на редуктора му дава възможност да осигури максималната налична мощност от сервосистемата – нещо, което често се изисква в сервоприложения.

Избор на редуктори и сервосистеми

От една сервосистема, комбинирана с планетарен редуктор, се очаква да предостави прецизно движение, но за да се постигне това, е необходимо всички компоненти да бъдат напаснати внимателно. Въпреки че е възможно да се закупят сервозадвижване, двигател и редуктор от различни доставчици, това не се препоръчва, защото се изисква задълбочено проучване и сравняване, за да се гарантира, че всички компоненти ще сработят заедно. Закупуването на компонентите от един-единствен доставчик – особено от такъв, който внимателно е напаснал компонентите и би застанал зад определената комбинация от части, предлага няколко предимства.

Доставчикът е направил цялото проучване и потвърждава съвместимостта. Също така, повечето доставчици биха предложили по-изгодни гаранционни условия за такива покупки. Освен това, те могат да предоставят одобрения хардуер за свързване на компонентите.

Някои доставчици предоставят онлайн инструменти за избор на сервосистеми и съвместими с тях редуктори, които значително улесняват процеса на специфициране. Тези онлайн наръчници подпомагат проектирането и осигуряват специфични препоръки за близко съвместими компоненти, които могат да бъдат закупени като система. В тези случаи инженерите могат да бъдат сигурни, че системите, които специфицират, ще бъдат съвместими във всички критични точки и че компонентите ще бъдат доставени с всичко необходимо за монтажа им.

Всъщност, някои от тези инструменти дават възможност на проектантите да въведат своите изисквания за въртящ момент и скорост, след което автоматично филтрират списък от наличните комплекти от мотор и редуктор. Инженерите могат да въведат данните за въртящия момент в различни мерни единици или проектантът може да избере определен размер сервомотор. Проектантите входират данните за скоростта като дискретни стойности или избират предавателно отношение. Накрая инженерът може да избере предпочитаната ориентация на редуктора – линейна, под ъгъл или и двете.

Полученият списък с налични системи включва и информация за цените – фактор, който често е от критично значение в процеса на избор. След избирането на комбинация от мотор и редуктор, проектантът преминава към страница с пълни спецификации за избраната сервосистема, редуктора и комбинацията. Въпреки че тези инструменти за избор могат да улеснят процеса на спецификация, се препоръчва проектантите винаги да верифицират, че дадена система отговаря на техните потребности и ще бъде използвана по правилен начин.

Приложения

Класически пример на употреба на планетарни редуктори за прецизни приложения е въртяща се маса с няколко позиции за механична обработка или асемблиране. Прецизните редуктори и сервосистемите са много подходящи, когато масата е относително тежка и трябва да се позиционира с точност, както и когато функционирането с висока скорост не е толкова важно. В този случай редукторът се използва просто за прецизно увеличаване на въртящия момент. Максималната скорост на сервомотора от 3000 до 5000 об/мин не се изисква при товара, поради което предавателното отношение и съответното увеличение на въртящия момент могат да бъдат големи. Това дава възможност задачата да се поеме от относително малка сервосистема. Тя може дори да използва вграденото си индексиращо устройство, за да управлява движението на база на дискретни I/O сигнали от програмируем логически контролер или дори от прост превключвател в зависимост от необходимото ниво на автоматизация.

Друг пример е високоскоростно устройство за pick-and-place операции, например за отнемане на детайли от машина за леене под налягане. Продължителността на цикъла на тези машини често е от критично значение за постигане на производствените квоти, поради което проектантите обикновено се стремят към възможно най-бързо отнемане на детайлите след отварянето на матрицата. Манипулаторите на тези устройства за pick-and-place операции се проектират така, че да бъдат възможно най-леки, но несъответствията в инерцията все още могат да бъдат фактор. Редукторът може да сведе до минимум несъответствията, което ще гарантира, че реакцията на pick-and-place механизма ще бъде изключително бърза.

Програмируемият логически контролер в този случай може да има много по-голяма роля в управлението на движението, подавайки команди с импулси и сигнали за посока. Понякога той подава и регулиращи стойности към сервозадвижването, когато профилът на движение или инерцията на повдигнатия детайл се промени.

Планетарните редуктори за прецизни приложения и сервосистемите могат да бъдат използвани за преодоляването на широк диапазон от предизвикателства в областта на автоматизацията. Конструкторите на машини следва да закупуват необходимите компоненти от компетентен доставчик, който ще застане зад продуктите си.

Използването на онлайн инструменти за избор може да опрости взимането на решение, но след инсталация системата все пак ще се нуждае от настройка. В случай че са правилно проектирани, специфицирани и настроени, тези системи предоставят точни, възпроизводими резултати в продължение на много години.