Visokohitrostni jermenski aktuator

Kaj je aktuator jermena za visoke hitrosti?

Visokohitrostni jermenski pogon je sistem linearnega gibanja, ki izhod rotacijskega motorja spremeni v hitro, nadzorovano linearno potovanje. Servo motor poganja zobati sinhronski jermen, jermen pa vleče voziček po fiksni vodilni tirnici. Inženirji izberejo ta jermenski-linearni aktuator, ko postaja potrebuje hitro premikanje od-točke do-po dolgem gibu. Za razliko od osi s krogličnim vijačenjem jermen sam po svoji dolžini skoraj ne prenaša nobene vrtljive mase.

Zaradi tega premikajoči se voziček hitro pospeši in zavira brez preobremenitve pogonskega motorja. Sinhroni jermen absorbira tudi rahle udarce med hitrimi spremembami smeri. Tako linearni vodilni modul deluje gladko pri hitrosti. Iz tega razloga se inženirji obrata zanašajo na hitri jermenski aktuator povsod, kjer sta pomembna tako pretočnost kot potovalna razdalja. Skratka, zasnova zamenja majhno količino togosti za veliko povečanje hitrosti in dolžine giba.

Strukturna zasnova in jedrne komponente

Vsak-linearni aktuator na jermenski pogon ima skupno strukturno postavitev. Vsak del ima določeno vlogo. Profil iz ekstrudiranega aluminija tvori ohišje in določa referenčno ravnost osi. Znotraj tega ohišja nosita obremenitev linearna vodilna tirnica in krožni ležaj. Skupaj se upirata momentnim silam med hitrim potovanjem.

Sinhroni jermen, ojačan z-jeklom ali-steklenimi vlakni, se na obeh koncih ovija okoli pogonskega jermenice in prostega kolesca. Servo motor je neposredno povezan s pogonskim kolutom ali preko reduktorja za večji navor. Vzmeten-ali vijačen-prilagojen napenjalec ohranja napetost jermena konstantno. To preprečuje preskakovanje zob pri hitrem pospeševanju.

Medtem kabelski nosilec napelje napajalno in povratno ožičenje vzdolž premikajočega se vozička brez zapletanja. Končna stikala in domači senzor dopolnjujejo sklop. Posledično nadzorni sistem vedno pozna položaj vozička ob vklopu-. Te komponente skupaj tvorijo kompakten, samostojen-modul linearnega vodila, pripravljen za neposredno montažo na okvir stroja.

Vabimo vas, da si ogledate več projektov ali obiščete našo video galerijo na Youtube:https://www.youtube.com/@tallmanrobotics

Tukaj predstavljamo pogon jermena za visoke hitrosti, TMB170-CM za splošno okolje z naslednjimi podatki:

Kako pogonski sklop doseže visoko hitrost?

Hitrost jermenskega pogona izhaja iz enostavnega mehanskega razmerja, ne pa samo iz večjega motorja. Jermen ovija jermenico majhnega-premera. En vrtljaj motorja povzroči fiksno linearno potovalno razdaljo, določeno z naklonom jermena in številom zob jermenice. Zato večje število zob jermenice poveča linearno hitrost pri enakem vrtljaju motorja.

Brezkrtačni servo motor zagotavlja profil pospeška. Običajno dvigne voziček do polne hitrosti v nekaj sto milisekundah. Ker imajo jermenski pogoni nizko odbito vztrajnost, doseže servo motor največjo hitrost hitreje kot na enakovredni osi s krogličnim vijakom. Posledično se čas cikla zmanjša, tudi ko se dolžina hoda poveča.

Številni modeli hitrih jermenskih pogonov dosegajo linearne hitrosti nad 3 m/s. Nekateri odprti-profili presegajo 5 m/s pri daljših gibih. Vendar je najvišja hitrost vedno odvisna od dolžine giba, orientacije vgradnje in mase tovora. Tako inženirji pred končno izbiro preverijo celoten profil gibanja.

Tehnični vidiki za trajno-hitrost delovanja

Delovanje aktuatorja pri visoki hitrosti prinaša izzive, s katerimi se os-počasne hitrosti redko sooča. Prvič, napetost jermena mora ostati v območju, ki ga določajo izračuni zmogljivosti ISO 5295. Zrahljan jermen preskoči zobe, napet jermen pa preobremeni ležaje jermenic. Poleg tega inženirji preverjajo naravno frekvenco pasu glede na profil gibanja, da preprečijo resonanco. Resonanca se pri določenih hitrostih pokaže kot slišen udarec pasu.

Pri hitrosti je pomembna tudi togost vodila. Prilagodljivo vodilo omogoča nihanje vozička med hitrimi postanki. Iz tega razloga se pri daljših hitrih gibih pogona jermena pogosto uporabljajo dvojne vodilne tirnice ali širši profil tirnice.

Toplotna rast je še en dejavnik. Trajno visoko{1}}ciklično delovanje dvigne temperaturo ohišja. Zato oblikovalci dodajo prezračevalne reže ali izberejo tesnila brisalcev z-nizkim trenjem. Končno je ponovljivost pozicioniranja odvisna od raztezanja pasu pod obremenitvijo. Proizvajalci to rešujejo tako, da za precizne sekire določijo pasove z jekleno vrvico z nizkim-raztezkom. Kakovost jermenic in jermenov ustreza tolerancam profilov-zob ISO 17396 in zahtevam za končno obdelavo jermenic ISO 254. Skupaj ti standardi ohranjajo dosledno vprijemanje zob v celotnem območju potovanja.

Ponovljivost pozicioniranja in nadzor povratnih informacij

Ponovljivost pozicioniranja določa, kako blizu se voziček vrne na isto točko v vsakem ciklu. Rotacijski ali linearni kodirnik, nameščen na servo motorju, sporoči položaj vozička nazaj pogonu. Višja ločljivost kodirnika podpira večjo ponovljivost, običajno v območju plus ali minus 0,03 mm do 0,1 mm za dobro-napeto os jermena. Razteg jermena, odtekanje jermenice in zračnost vodilne tirnice vplivajo na to število v življenjski dobi aktuatorja.

Zato inženirji ponovno-preverjajo napetost jermena v načrtovanih intervalih in ne po pojavu okvare. Pred-pas z jekleno-vrvico obdrži svojo dolžino bolje kot pas,-ojačan s steklenimi vlakni, pri ponavljajočih se-hitrostnih ciklih. Posledično konstrukcija z jekleno-žico ostaja standardna izbira za natančne-ciklične postaje.

Vzdrževanje in življenjska doba

Visokohitrostni jermenski aktuator potrebuje manj rutinskega vzdrževanja kot hidravlična ali pnevmatska alternativa, vendar so redna preverjanja še vedno pomembna. Tehniki preverjajo napetost jermena, obrabo zob in zračnost ležaja jermenice v fiksnih servisnih intervalih, ki jih določi proizvajalec opreme. Pakirna linija, ki teče v treh izmenah na dan, lahko aktivira aktuator več milijonov krat na leto, tako da stanje napenjalca neposredno vpliva na čas delovanja.

Poleg tega prah in vlaga pospešujeta obrabo jermena v nezatesnjenih ohišjih. Iz tega razloga obrati v hrani, pijači ali na prostem pogosto določajo popolnoma-zaprt linearni vodilni modul z brisalnimi tesnili vzdolž reže vozička. Zamenjava obrabljenega jermena traja veliko manj časa kot obnova sklopa matice s krogličnim vijakom, saj se jermen in jermenice namestijo kot dostopne zunanje komponente in ne kot zaprt natančen sklop.

Tehnična referenčna tabela

Spodnja tabela navaja reprezentativne tehnične parametre za visokohitrostno platformo pogona jermena. Te številke odražajo običajne industrijske specifikacije in podpirajo zgodnje-določanje velikosti osi.

Področja uporabe

Visokohitrostni jermenski aktuator se naravno prilega vsakemu procesu, ki hitro premika dele na zmerne do velike razdalje. Pri sestavljanju avtomobilske baterije aktuator prenaša baterijske module med postajami, medtem ko vizualni sistem preverja poravnavo. V centrih za razvrščanje e-e-trgovine linearni aktuatorji na-jermenski pogon potiskajo pakete z glavnega tekočega traku na drče za veje z visoko hitrostjo cikla.

Linije za pakiranje hrane in pijače uporabljajo isti tip aktuatorja za postavitev kartonov in polaganje napolnjenih posod v pladnje za pošiljanje. Skladiščna robotika se prav tako zanaša na ta sistem linearnega gibanja za roke za pobiranje, ki potujejo čez široke razpone portala. Ker aktuator prenaša dolge gibe brez dodane vrtljive mase, mu integratorji dajejo prednost za premikanje osi X-na portalnih sistemih velikega{3}}formata. Os krogličnega vretena medtem pogosto upravlja krajšo, višjo-silo Z-os.

V teh panogah skupne zahteve ostajajo enake. Obrati potrebujejo hitro, ponovljivo linearno potovanje, ki je v koraku z avtomatizacijo navzgor in navzdol. Ko se cilji glede prepustnosti povečujejo, ostaja jermensko-pogonski linearni aktuator praktična izbira za dolgo{3}}hodne in-hitrostne prenosne naloge znotraj širše celice industrijske avtomatizacije.

Jermenski pogon v primerjavi s krogličnim vijakom v primerjavi z linearnim motorjem pri visoki hitrosti

Izbira prave tehnologije linearnega pogona pomeni primerjavo možnosti jermena, krogličnega vretena in linearnega motorja z enakimi ciljnimi hitrostmi in gibom. Spodnja tabela prikazuje te tri tehnologije vzporedno in zajema tipično območje hitrosti, omejitev giba in ponovljivost pozicioniranja. Os linearnega motorja zmaga pri surovi hitrosti in natančnosti, vendar potrebuje lestvico linearnega dajalnika in prisilno hlajenje pri dolgih gibih. Os krogličnega vijaka zmaga pri togosti in sili držanja. Vendar pa vijačni bič omeji svojo praktično hitrost, ko udarec preteče nekaj metrov. Visokohitrostni jermenski pogon je med tema dvema možnostma in daje prednost dolžini hoda in hitrosti pred največjo togostjo.

Smernice za izbiro jermenskega pogona za visoke hitrosti

Izbira pravega jermensko-poganjanega linearnega pogona se začne s profilom gibanja in ne s stranjo kataloga. Najprej določite zahtevano dolžino giba, najvišjo hitrost in pospešek. Te tri vrednosti določajo najmanjšo velikost jermenice in širino jermena. Nato izračunajte maso tovora in njegovo težišče. Ne-središčna obremenitev poveča momentno obremenitev vodilne tirnice.

Poleg tega potrdite delovni cikel. Neprekinjeno-delovanje pri visoki hitrosti zahteva večji prerez-pasu in robustnejši napenjalec kot občasna uporaba indeksiranja. Pri izbiri stanovanja vodijo tudi okoljske razmere. Prašno ali sprano območje zahteva zaprt, popolnoma-zaprt linearni vodilni modul namesto odprtega-profila.

Končno uskladite servo motor in pogon z zahtevano ponovljivostjo pozicioniranja. Potrdite, da ločljivost povratnih informacij podpira ciljno natančnost. Če opravite te korake po vrstnem redu, se končna izbira aktuatorja ujema z dejansko aplikacijo, ne le z glavno oceno hitrosti.

Pogosto zastavljena vprašanja

Kakšna je razlika med aktuatorjem jermena za visoke hitrosti in aktuatorjem s krogličnim vijakom?

Visokohitrostni jermenski pogon premika voziček z zobatim sinhronskim jermenom, ki skoraj ne prenaša nobene vrteče se mase vzdolž giba. Aktuator s krogličnim vijakom premika voziček z vrtečo se vijačno gredjo, ki omejuje praktično hitrost pri dolgih hodih zaradi vijačnega biča. Kot rezultat, jermensko-gnani linearni aktuator doseže višje hitrosti na daljših potovalnih razdaljah, medtem ko ima os krogličnega vijaka prednost v togosti in sili.

Kakšno največjo hitrost lahko doseže-linijski pogon z jermenom?

Večina industrijskih linearnih aktuatorjev-na jermenski pogon doseže linearne hitrosti med 2 m/s in 3 m/s. Zasnove odprtega-profila z lahkim vozičkom lahko presežejo 5 m/s. Dejanska najvišja hitrost je odvisna od dolžine giba, mase tovora, orientacije namestitve in zmogljivosti pospeševanja servo motorja.

Kako natančen je aktuator jermena za visoke hitrosti?

Ponovljivost pozicioniranja je običajno med ±0,03 mm in ±0,1 mm. Na to vrednost vplivajo napetost jermena, kakovost jermenice in zračnost vodila. Pred-napet jekleni{5}}pas v kombinaciji z visoko{6}}ločljivostnim kodirnikom zagotavlja največjo ponovljivost v tem območju.

Kako pogosto je treba zamenjati jermen pri-hitrohitrostni uporabi?

Življenjska doba jermena je odvisna od delovnega cikla, nastavitve napetosti in izpostavljenosti okolja prahu ali vlagi. Obrati, ki izvajajo neprekinjene več{1}}izmenske cikle, preverjajo napetost jermena in obrabo zob v načrtovanih servisnih intervalih, ki jih je določil proizvajalec aktuatorja, namesto da čakajo, da pride do okvare.

Ali lahko jermenski aktuator za visoke hitrosti deluje v prašnem ali pralnem okolju?

Da, pod pogojem, da aktuator uporablja popolnoma-zaprto ohišje s tesnili brisalcev vzdolž reže nosilca. Ta zatesnjena konfiguracija linearnega vodilnega modula ščiti jermen in vodilno tirnico pred prahom, umazanijo in vlago, ki se izpira, kar podaljšuje življenjsko dobo v hrani, pijači in na prostem.