Небольшие микроприводы постоянного тока привносят динамику в погрузочно-разгрузочные работы, такие как поворотно-поворотные модули

Миниатюрные приводы и микроприводы используются практически во всех областях автоматизированной техники и, соответственно, имеют широкий спектр применений. Они варьируются от медицинской техники и автоматизации лабораторий, а также общего машиностроения и интралогистики до аэрокосмических применений. Во всех областях применения малогабаритные приводные системы играют важную роль в обеспечении оптимального функционирования соответствующих систем автоматизации с точки зрения безопасности, надежности и экономичности процесса. Это также относится к погрузочно-разгрузочным работам. Эти приводы в компактных поворотно-поворотных модулях с высоким крутящим моментом обеспечивают точное перемещение даже крупногабаритных деталей, как в случае с быстродействующими отвертками, так и в автоматических поворотных системах обработки, сборки и тестирования.

Для выполнения типичных операций, которые возникают при обработке и сборке, таких как поворот, завинчивание, скручивание в рулон или намотка, на помощь приходят поворотно-поворотные модули. Один из таких примеров — от компании Jung Antriebstechnik u. Компания Automation (JA2), расположенная в Веттенберге, Германия. Система ForTorque компании ForTorque представляет собой комплект, состоящий из сервоэлектрических поворотных модулей, совместимых с линейными электроприводами компании и оснащенных сервоприводом переменного тока, коробкой передач и подшипниками без люфта. Эти модули особенно подходят для высокодинамичного вращения крупногабаритных деталей с высокой инерцией и эксцентриковых захватов, а также для использования в технологиях навинчивания и намотки рулонов.

Поворачивать, вертлюжить, завинчивать, наматывать
Типичным случаем применения миниатюрных поворотно-роторных модулей является, например, завинчивание крышек на небольших контейнерах для косметики или фармацевтических препаратов в ограниченном пространстве на полностью автоматизированных упаковочных линиях. Модули также подходят для тех случаев, когда необходимо поворачивать захваты или заготовки, то есть при сборке или разделении изделий. Они разработаны в виде модульной системы и доступны в шести типоразмерах диаметром 16, 20, 25, 35, 40 и 45 мм. Это относится к максимальным и постоянным крутящим моментам от 0,3 и 0,14 Нм до 4,0 и 2,6 Нм соответственно. Инерция груза может составлять от 2,0 до 200 кгс/см2. Это обеспечивает наиболее подходящее решение для точного перемещения под углом и позиционирования при широком спектре различных задач по обработке и сборке.

Для снижения нагрузки на выходной вал редукторов в случае высоких внешних моментов инерции выходная пластина четырех более крупных модульных моделей оснащена чрезвычайно жестким подшипником, состоящим из двух подшипников тонкого сечения. Кроме того, поворотно-поворотный модуль диаметром 40 мм может быть оснащен жидкостным поворотным соединением для пневматических или вакуумных применений, например, для подачи сжатого воздуха в пневматический захват. Эта модульная концепция может быть расширена еще больше. Например, интересной возможностью является комбинирование быстроповоротных устройств с линейными осями, таких как устройства серии QuickLab, с соответствующими переходными пластинами, которые можно приобрести в качестве аксессуаров. В результате получается компактная подъемно-поворотная система с пятью осями перемещения.

Высокая динамика и точность
“Приводы являются сердцем нашей модульной системы автоматизации, и требования, предъявляемые к ним, очень высоки”, — объясняет Вильгельм Юнг, управляющий директор JA2. “Двигатели должны работать с высокой динамичностью, быть точно управляемыми и иметь подходящие размеры”. Например, в модулях ForTorque используются бесщеточные двигатели постоянного тока серий B и BX4 от FAULHABER. Двигатели с двухполюсной и четырехполюсной технологией чрезвычайно компактны. В модулях ForTorque используются двигатели серии B диаметром 16, 20 и 35 мм и длиной всего 28, 36 и 68 мм соответственно, но они обеспечивают постоянный крутящий момент до 168 мН в случае самого большого варианта. В случае серии BX4 “здесь мы используем двигатели диаметром 22 мм или 32 мм и постоянным крутящим моментом 18 и 53 Нм соответственно”, — сообщает Jung.

Двигатели используются в модулях ForTorque со скоростью вращения до 8000 об/мин. Различные редукторы, в том числе планетарные редукторы с нулевым люфтом от FAULHABER, обеспечивают понижение скорости. В конечном счете, технология gearhead с соответствующей максимальной частотой вращения на входе определяет предел максимальной частоты вращения двигателя. “Затем мы выбираем передаточное число в зависимости от области применения”, — продолжает Вильгельм Юнг. Это позволяет им влиять на степень уменьшения внешнего момента инерции на величину квадрата уменьшения. После этого двигатель можно будет точно регулировать, не нажимая на рычаг. “При выборе редукторов мы уделили особое внимание эффективности их работы”, — добавляет Юнг. “Поскольку чем выше КПД, тем точнее можно определить крутящий момент, прилагаемый на выходе редуктора, исходя из тока двигателя. Это ключевая особенность, особенно в случае завинчивания, когда необходимо завинчивать деликатные (пластмассовые) детали с определенным моментом”.

Технология однокабельного управления для обеспечения бесперебойной работы
Все поворотные модули подключаются и управляются с помощью стандартного байонетного разъема, однокабельной технологии и контроллера движения. Однако в системах автоматизации распределительный шкаф обычно находится на некотором расстоянии от самого привода. “В таком случае расстояние между двигателем и контроллером в отдельном распределительном шкафу может составлять 10, 20 или более метров”, — говорит Вильгельм Юнг. Для этого предусмотрен специальный многоэкранированный кабель, который позволяет передавать мощность двигателя и сигнал датчика положения между двигателем и контроллером на расстояние до 30 м без помех. Кабель крепится с помощью натяжителя, может быть подключен к розетке и также предназначен для использования с кабельными цепями. Кроме того, благодаря наличию готовых комплектов кабелей технология использования одного кабеля упрощает монтаж.

Благодаря контроллерам движения у пользователя есть выбор, поскольку двигатели совместимы с различными контроллерами. “Мы также предлагаем контроллеры движения от FAULHABER”, — говорит Вильгельм Юнг. Например, в линейных осях QuickLab используются линейные приводы постоянного тока LM2070 и LM1247. Они спроектированы не как классические “поверхностные роторы” с каретками и направляющими. Вместо этого приводной стержень перемещается внутри 3-фазной самонесущей катушки. “Такая конструкция обеспечивает исключительно хорошее соотношение между линейным усилием и током, а также высокую динамику. Кроме того, отсутствуют моменты затяжки, что делает линейные двигатели идеальными для использования в нашей модульной системе QuickLab”, — добавляет Юнг.

ФАУЛЬХАБЕР
www.faulhaber.com/en/

Технология привода Юнга и. Автоматизация (JA2)
www.ja2-gmbh.de/home-en.html