Высокопроизводительные производственные приложенияони используют серводвигатели и приводы в своем стремлении добиться большей эффективности с помощью автоматизации. Это связано с тем, что серводвигатели являются одними из наиболее часто используемых двигателей для точного позиционирования и перемещения с учетом нагрузки.

Серводвигатели применяются в широком спектре отраслей промышленности, хотя больше всего подходят для управления движением машин в упаковочной промышленности, производстве полупроводников, а также медицинского оборудования и продуктов питания и напитков. Другие распространенные области применения включают робототехнику и системы позиционирования и слежения за солнечными панелями. Здесь и в других местах технология серводвигателей может помочь повысить точность и производительность.

Выбор подходящего серводвигателя для конкретного применения зависит от трех важных параметров: нагрузки, скорости и крутящего момента.

Необходимо учитывать не только ускорение, замедление и рабочий момент, но и способность серводвигателя жестко контролировать скорость, положение или крутящий момент груза. Это означает, что необходимо рассчитать измерения пикового крутящего момента, обычно во время ускорения или замедления, наряду с рабочим /нормальным крутящим моментом. Кроме того, необходимо рассчитать инерцию системы (сопротивление нагрузки изменению скорости), чтобы гарантировать, что двигатель/приводная система смогут управлять нагрузкой.

Постоянный крутящий момент двигателя — это его способность выдавать номинальный крутящий момент и частоту вращения без перегрева. Прерывистый крутящий момент показывает, какой крутящий момент двигатель может выдавать за короткий промежуток времени, исходя из текущих ограничений привода и двигателя. Периодический (или пиковый) крутящий момент двигателя может быть намного выше его номинального крутящего момента, и сервосистемы обычно рассчитаны на работу в пределах этого диапазона пикового крутящего момента при ускорении или замедлении нагрузки.

Линейно-поворотные серводвигатели сглаживают процесс закрывания
В одном из применений для упаковки уникальный серводвигатель помог значительно упростить конструкцию упаковочной машины.

Инженеры производителя упаковочного оборудования Tölke стремились заменить традиционную кулачково-дисковую технологию на своей новой линии розлива и укупорки. Однако, если для замены изделия требовалось изменить сам процесс закрывания, необходимо было заменить механические кулачки, участвующие в процессе завинчивания, что является трудоемким и дорогостоящим процессом. В результате компания Tölke построила карусельную машину с 16 закрывающими станциями для применения с частой заменой продукта. Теперь для всего процесса завинчивания на каждой станции используется линейно-вращающийся двигатель модели PR01-84 фирмы LinMot.

Этот электродвигатель, входящий в серию PR01, был специально разработан для процесса закрывания и завинчивания. Он сочетает в себе как линейный двигатель, так и прямой привод вращения в компактном корпусе, каждый из которых управляется отдельно.

Новым, однако, является использование электронной линейной оси в доводчике. “Колпачок нужно поднять, надеть на бутылку, а затем направить таким образом, чтобы обеспечить оптимальную поддержку вращательного движения”, — сказал Маркус Крегер, руководитель проекта Tölke. “Если бы этим линейным движением управлял кулачковый диск, то высота, на которой колпачок поднимается и опускается вниз, была бы фиксированной, и вся последовательность движений была бы определена”.

Если бы для замены изделия требовались изменения в последовательности движений, то механическое решение потребовало бы установки разных закрывающих головок или даже разных кулачковых дисков; производителю станка пришлось бы интегрировать регулируемые кулачковые диски. В некоторых случаях также потребуется установить пружину, чтобы компенсировать вес головки.

“Благодаря прямому приводу и электронной кривой хода все это больше не требуется”, — объяснил Крегер. При правильном наборе параметров для запрограммированной последовательности движений или с помощью предварительно заданного рецепта движение линейного двигателя может быть спроектировано по мере необходимости.”

Таким образом, различные типы укупорочных средств, включая завинчивающиеся и запрессовывающиеся колпачки, могут быть обработаны на одном и том же станке. Даже различные усилия прижима или шаг резьбы, например, на контейнерах с защитными крышками и без них, могут регулироваться линейным приводом без какой-либо механической перенастройки.

Кроме того, линейно-поворотный двигатель, такой как PR01, с двумя независимо управляемыми осями, может запускать вращательное движение во время линейного хода, независимо от положения поворотного стола.

Чтобы повысить модульность машины, инженеры Tölke использовали механическую развязку процесса закрывания от карусели или поворотного стола. Если завинчивающая станция была повреждена, теперь ее можно было заменить за короткое время, так что машина могла гораздо быстрее вернуться к работе после сбоя. Кроме того, благодаря разъединению процесс укупорки теперь может быть завершен для всех контейнеров на линии до запланированной остановки машины.

Чтобы еще больше сократить время простоя и контролировать процесс завинчивания, можно анализировать информацию, получаемую линейно-поворотным приводом для каждого отдельного процесса завинчивания (крутящий момент, скорость, угол, вертикальное положение, линейная скорость и усилие).

Данные привода для защелкивающихся колпачков также могут быть с пользой использованы для целей мониторинга. Сообщение об ошибке может быть сгенерировано, если заданное значение усилия защелкивания превышено из-за мешающей точки впрыска.

Благодаря этим многочисленным преимуществам компания Tölke еще до использования линейно-вращательного двигателя PR01 разработала решение, в котором линейное движение генерировалось серводвигателем в сочетании со шпинделем с шариковым винтом. Однако шариковый винт необходимо было защитить от пыли, что требует дополнительных конструкторских усилий, которые не требуются для полностью собранного линейно-вращательного двигателя. Линейно-вращательный двигатель намного проще в использовании.