|
Выбор привода
Summary:
Новая альтернатива обычному серводвигателю – ротационные системы с прямым приводом. Эта конструкция устраняет все механические компоненты передачи и дает множество существенных преимуществ для проектирования комплексного оборудования.
Обычный серводвигатель может обеспечить превосходные эксплуатационные показатели, а проблемы, типа погрешности положения или настройки, могут быть решены при помощи люфта или отводом от коробки передач или ременного привода. Фактически, даже системы, в которых коробки передач или ременные приводы не используются, могут пострадать от чрезмерных проблем несоответствия связей при подключении серводвигателя с нагрузкой.
Часто такие системы требуют затрат на внесение изменений в конструкцию, связанных с числом необходимых механических компонентов. Следует учитывать и потери от незапланированного простоя, что, к тому же, уменьшает производительность оборудования.
Альтернатива - ротационные системы с прямым приводом. Ротационные двигатели с прямым приводом - это двигатели с постоянным магнитом и высоким вращающим моментом, которые непосредственно соединены с грузом. Эта конструкция устраняет все механические компоненты передачи и предлагает множество уникальных существенных преимуществ для проектировщика комплексного оборудования и конечного пользователя.
В этой статье дан обзор использования обычного серводвигателя безрамной ротационной системы с прямым приводом и новой серводвигательной технологии с прямым приводом Cartridge, что, в конечном счете, поможет читателю лучше понять каждую функцию серводвигателя, его преимущества и недостатки, а также оптимальную область применения каждой системы.
Стандартные системы серводвигателей
Стандартные системы серводвигателей могут присоединять бесщеточный серводвигатель к управляемому грузу при помощи механической связи или передачи, типа ременного привода или коробки передач. Обычно двигатель оборудован интегральным устройством обратной связи (резольвером, кодером, датчиками Холла и т. д.) и электронным усилителем диска, который необходим, чтобы запустить двигатель и управлять устройством обратной связи.
В системе, которая использует только связь между двигателем и управляемым грузом, требования к обслуживанию будут минимальными. Однако, жесткость связи важна в определении окончательных эксплуатационных показателей системы. Очень жесткая связь обеспечивает самые высокие системные эксплуатационные показатели, но может быть трудна в настройках. Более гибкие связи упрощают настройку, но за счет уменьшения системных эксплуатационных показателей.
В большинстве применений скорость работы машины и требуемый вращающий момент определяют потребность в системе ременного привода или коробке передач. Использование системы с ременным приводом часто сопряжено с такими трудностями, как обнаружение необходимых связей. Кроме того, ременные системы требуют регулярного обслуживания и подвержены поломкам, которые могут привести к простою оборудования.
Системы, управляемые коробкой передач, могут иметь определенный люфт от передачи. Это может усложнить настройку и привести к низким эксплуатационным показателям. Использование прецизионной коробки передач может свести эту проблему к нулю, но такие устройства стоят гораздо дороже. Кроме того, коробки передач также требуют правильного обслуживания и, конечно, тоже подвержены поломкам.
Первая причина, по которой выбираются стандартные системы серводвигателей, - их начальная стоимость. Серводвигатель плюс механические компоненты передачи обычно стоят гораздо меньше, чем сопоставимая система прямого привода. Но в процессе эксплуатации все меняется в диаметрально противоположном направлении. Кроме того, стандартная система вообще не достигает уровня эксплуатационных показателей системы прямого привода. Если же необходима высокоэффективная коробка передач, начальная стоимость системы будет близка к стоимости системы с прямым приводом.
Наконец, если есть сомнения в количестве места, занимаемого системой (насколько далеко от основной системы расположены удаленные компоненты), или уровня шума (на сегодняшний момент все более существенными становятся вопросы эргономичности), тогда системы с прямым приводом более привлекательны, поскольку более компактны и работают гораздо более тихо.
Стандартные системы серводвигателей лучше всего подходят для машинных станков, которые не нуждаются в коробках передач или ременных приводах.
Системы с прямым приводом
Ротационные системы с прямым приводом (DDR) выгодно отличаются при устранении проблем, связанных с эластичными связями, люфтом коробки передач и обслуживанием коробки передач (ремня). При непосредственном присоединении двигателя к грузу, все механические компоненты передачи устраняются. Кроме отсутствия головной боли при обслуживании, системы с прямым приводом не требуют точного соответствия инерции и положения, при этом скорость может быть увеличена в 50 раз, а слышимый шум уменьшен до 20 дБ. Для проектировщиков, задача которых уменьшить машинный размер, устранение механического компонента означает меньшую площадь, занимаемую машиной, которая, к тому же, имеет более высокие эксплуатационные показатели, более тихо работает и не требует обслуживания системы управления движением.
Безрамные системы с прямым приводом
Безрамные системы с прямым приводом - это первичная технология DDR систем. Большинство безрамных двигателей DDR - индивидуальные конструкции. Это делает их хорошими кандидатами на такие применения, где ограничено пространство, или критическим является вес. Некоторые безрамные двигатели выпускаются в промышленном производстве. Они имеют определенные выгодные стороны.
Безрамные двигатели состоят из отдельного ротора и статора. Эти компоненты вмонтированы в архитектуру машины и становятся неотъемлемой, полностью интегрированной частью машины. Устройство обратной связи (типа решающего устройства, кодера, датчиков Холла и т. д.) должно также быть встроено в машину. Для электронного усилителя диска, который заводит двигатель, требуется устройство обратной связи. Разработчик может получить все компоненты от одного поставщика или выбрать усилитель диска и устройство обратной связи отдельно от двигателя.
Поскольку безрамные системы объединены в машину, они занимают наименьшее пространство при фактически любой конструкции двигателя. Поскольку клиент выбирает устройство обратной связи, возможна высокая степень гибкости и в двигателе, и в системе. Эти системы обычно самые дорогие, полностью интегрированные и требуют большего времени для экспертизы и проектирования.
В тех областях применения, где необходим самый маленький размер и вес, а также должны присутствовать оптимальные эксплуатационные показатели, и где стоимость закупки - фактор несущественный, безрамные системы - превосходное решение.
Встроенные системы DDR
Встроенные системы, также называемые "рамными", совмещают ротор, статор и выровненную обратную связь в пределах размещения, которая включает прецизионные подшипники. В то время как такие системы все еще требуют выбора совместимого усилителя диска, они представляют стандартное решение, которое намного проще выбрать, интегрировать и обслуживать, чем безрамные системы.
Встроенные DDR системы лучше всего подходят для процессов создания упаковки, предусматривающих передвижение груза на подшипниках.
Встроенные системы встречаются уже гораздо чаще, чем раньше, кроме того, существует несколько производителей, выводящих на рынок этот тип двигателей. Такое внедрение демонстрирует, что производители распознают выгодные стороны прямого привода как жизнеспособной опции для клиентов во многих отраслях рынка упаковки. Это также облегчает шаги к созданию такого класса изделия, который более сопоставим по цене с традиционными двигателями с прямым приводом.
Встроенные системы более компактны, чем обычные системы серводвигателей. Они обеспечивают полную интеграцию первичных компонентов (ротор, статор, обратная связь, подшипники и корпус) при меньших затратах и вообще менее дороги, чем безрамные системы. Но они, конечно, менее гибки и компактны, чем безрамные двигатели.
Серводвигатели с прямым приводом Cartridge DDR
Системы Cartridge DDR представляют собой новый подход к ротационным двигателям с прямым приводом. Они обеспечивают все выгодные стороны встроенных конструкций. Это позволяет легко использовать технологию прямого привода на машинах, которые уже имеют подшипники. Инновационное сжатие, осуществляющее соединение ротора с валом, и отличительная конструкция фиксатора отгрузки облегчают "ввод и запуск" операции.
Двигатели Cartridge DDR предлагают легкую интеграцию встроенных двигателей, обеспечивая гибкость безрамных двигателей. Для систем с уже наличествующими подшипниками Cartridge DDR - самое дешевое решение, и в зависимости от размера (требуемый вращающий момент) эти двигатели могут быть сопоставимы в цене с обычной ротационной системой серводвигателя.
Двигатели Cartridge DDR могут использоваться в широком разнообразии применений в отраслях упаковочной промышленности. Технология Cartridge действительно может приспособиться к почти любому применению, обеспечивая все выгоды прямого привода по самой низкой цене и с быстрой и легкой установкой.
Резюме
Все системы с прямым приводом обеспечивают определенные выгоды, которые включают легкость в обслуживании, уменьшенное время простоя, улучшенную производительность, точность, более компактную конструкцию, тихую работу и улучшенное регулирование скоростей.
Однако не все системы прямого привода широко доступны. Кроме того, различные электромагнитные конструкции приводят к различным уровням эксплуатационных показателей, имеют различную стоимость и различные возможности предельной скорости.
Конструкции двигателей не предлагают повышенные эксплуатационные показатели, вращающий момент, и не обеспечивают возможности, доступные при использовании энергоемких бесщеточных двигателей постоянного магнита. Это ограничивает гибкость в выборе диска и усложняет обслуживание.
Некоторое оборудование может извлечь выгоду из использования различных конфигураций DDR на различных машинных станках. В идеале, двигатели должны поставляться одним изготовителем, который может обеспечить единый усилитель диска для запуска различных двигателей. Это обеспечивает общую базу и устраняет потребность изучать и обслуживать различные конструкции.
Системы прямого привода зачастую требуют более высоких начальных затрат, чем обычные системы серводвигателей. Стоимость может различаться на 30 % для Сartridge системы, и в четыре раза для безрамной системы (общая стоимость, включая сборку и подгонку оборудования). Но эта разница в стоимости быстро сходит на нет при обслуживании и эксплуатации оборудования. За пятилетний период обслуживание и затраты на время простоя, связанные с обычной системой, будут в 3-10 раз больше затрат на системы прямого привода.
Для проектировщика упаковочных машин комплексная технология прямого привода обеспечивает серьезные выгоды (более четкая конструкция, простота в интегрировании), а также дает возможность предложить клиентам улучшенные эксплуатационные показатели, упрощенное обслуживание и меньший риск незапланированных простоев.
Для конечного пользователя более высокие эксплуатационные показатели, связанные с прямым приводом, означают большую производительность, большее количество полезного времени и более низкие затраты на обслуживание.
По материалам
Converting Magazine
Перевела Елена Бекназарова
2004 #5
|
