Témata
Reklama

Integrované, inteligentní přesné servopohony

12. 11. 2003

Nové požadavky v náročných aplikacích v oblasti poháněcí techniky, zejména sdružené požadavky na přesnost polohování a rovnoměrnost chodu pohonu, např. při broušení téměř perfektních povrchů čoček nebo přesné polohování satelitů na vzdálenosti desetitisíců kilometrů, daly podnět k vývoji velmi kompaktních, přesných a novou senzorikou vybavených servopohonů, které je již možno zařadit do kategorie servopohonů inteligentních

Tyto nové produkty firmy Harmonic Drive, vedené pod označením FHA-ACC, jsou výsledkem tříleté spolupráce s Institutem pro robotiku a mechatroniku v německém středisku pro letectví a kosmonautiku (DLR).
Kombinace pohonů, senzoriky a regulační techniky si vyžádaly speciální know-how, z něhož pak vznikly první kompaktní pohony s integrovaným momentovým snímačem v tzv. silových zpětnovazebních systémech. Ty našly nejdříve praktické uplatnění v ovládacích a řídicích pohonech u letadel a speciálních vozidel, kde prakticky mechatronické komponenty nahradily přímou, mechanicky nebo hydraulicko-mechanicky řízenou vazbu mezi vstupním a výstupním členem, a to na principu "Master-Slave" - uspořádání dvou elektromechanických pohonů.
Reklama
Reklama
Reklama

i-servopohony

Nová generace i-servopohonů s dutou hřídelí integruje přesnou mechanickou harmonickou převodovku, vysoce dynamický servomotor, sinus-cosinus optické snímače pro řízení otáček a polohy a senzoriku s vyhodnocovací elektronikou do jedné mechatronické inteligentní pohonné jednotky, která dokáže řešit náročné polohovací úlohy v průmyslu. Tyto inteligentní pohonné jednotky jsou osazeny akcelerační nebo momentovou senzorikou umožňující aktivně reagovat na proměny výstupní zátěže. Vlivem nového konceptu řízení a vyhodnocením signálu zrychlení na výstupu se přitom dosáhne značného zlepšení přenosové přesnosti, kterou udává absolutní chyba polohování na výstupu. Ta je vyjádřena rozdílem mezi teoretickým a skutečným úhlem na výstupu pohonu. Nový koncept řízení snížil tuto hodnotu na menší než 10 arc s (u standardních servopohonů menší než 1 arc min).
Nová řada těchto pohonných jednotek se vyznačuje malými zástavbovými rozměry, vysokou polohovací, opakovanou a přenosovou přesností, spolehlivostí, rovnoměrností chodu, kompaktní konstrukcí, integrovaným a klopně velmi tuhým křížovým válečkovým ložiskem na výstupu, dutou průchozí hřídelí, nízkou hmotností a je kompatibilní k mnoha na trhu běžně nabízeným digitálním AC-servoměničům, např. Simodrive 611D/611U/Simovert-Masterdrives nebo Hiperface, NUM, Metronix, Lenze nebo jiných výrobců.

Momentový senzor

Momentový senzor se skládá z paměťového kola s mechanickou ochranou proti přetížení. Namáháním servopohonu krouticím momentem se paměťové kolo pružně deformuje a velikost deformace je snímána tenzními proužky. Senzor se nachází mezi převodovkou a servomotorem a měří moment reakce na pouzdru převodovky. Senzor je opatřen integrovanou elektronikou, jejíž vývod je umístěn v dodatečném konektoru na pouzdře servopohonu. Toto řešení nabízí optimální kombinaci jemné citlivosti při současné vysoké torzní tuhosti. Momentový senzor má tyto parametry: rozsah měření ± 150 Nm, mechanický koncový doraz ± 200 Nm, rozlišení 10 bit, přesnost 1 % při 25 °C, napájení 5 V.
Snímač zrychlení je umístěn spolu s integrovanou elektronikou v senzorové jednotce, která prostřednictvím duté hřídele měří zrychlení na výstupu servopohonu, aniž by zamezovala mechanickému připojení zátěže. Senzor měří úhlové zrychlení hřídele na principu měření "Ferraris", který umožňuje měření i při relativních pohybech. Vyhodnocování signálů zrychlení a vlastního řízení je předmětem know-how a příslušného softwaru.

Přednosti nových servopohonů

Při srovnatelném přenášeném krouticím momentu by znamenalo řešení s konvenčními pohony dvojnásobné zvětšení zástavbových rozměrů a počtu komponent a trojnásobný nárůst hmotnosti v porovnání s FHA-ACC pohonem, kde je použita harmonická převodovka, která má velký počet zubů v záběru. Absolutní přesnost polohování leží daleko pod hranicí jedné úhlové minuty a opakovaná přesnost činí jen několik úhlových sekund. Na základě přirozeného předpětí v ozubení a radiálního pohybu ozubení se v ozubení nevyskytuje žádná vůle. Pouze třemi konstrukčními díly se dosahuje, podle velikosti, převodových poměrů i = 30 až 320 s vnějšími průměry převodovek od 20 mm až 330 mm. Maximální krouticí momenty se pohybují od 0,5 Nm do více než 9000 Nm. Při jmenovitých provozních podmínkách se dosahuje účinnosti větší než 90 %. Relativní pohyb zubů se omezuje pouze na radiální pohyby a kluzná rychlost mezi zuby je i při vysokých otáčkách velmi nízká. Opotřebení zubů je proto zanedbatelné, takže během celé životnosti pohonu nedochází k žádnému nárůstu vůle.
Na základě těchto vlastností jsou nové FHA-ACC servopohony předurčeny pro aplikace se zpětnovazebním silovým řízením a přesným polohováním s požadovanou rovnoměrností chodu.
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 31107
Datum: 12. 11. 2003
Rubrika: Trendy / Pohony
Autor:
Firmy
Související články
Místo převodovky řemenové pohony

Synchronní řemeny se v mnoha průmyslových odvětvích prosazují jako nejlepší volba.

Lineární vedení NSK s vylepšeným těsněním

Společnost NSK představila na veletrhu EMO 2019 optimalizovanou řadu válečkového vedení RA s vylepšeným těsněním. Lineární vedení RA jsou vybavena novými těsněními V1 a vylepšeným krytem, které pomáhají prodloužit životnost a spolehlivost obráběcích strojů.

Řemenové převody přinášejí dynamiku do intralogistiky

Na hannoverském veletrhu se mohli návštěvníci seznámit s inovativními řešeními pro skladovou logistiku, jež vyvinula společnost Continental. Jedná se například o ozubené řemeny Conti Synchrodrive, které nacházejí uplatnění u sloupových zakladačů vysokoregálových skladů, ploché pásy Conti Polyflat pro zdvihací a závěsné systémy či drážkové řemeny Conti Multirib, které se používají v pohonu válečkových tratí.

Související články
Nová koncepce dvoupotrubních centrálních mazacích systémů

Oproti jiným typům ztrátových centrálních mazacích systémů, dále jen CMS, mají dvoupotrubní mazací systémy zásadní přednost v tom, že dávkovače jsou plněny novým mazivem přetlakově. To je předpoklad pro spolehlivé mazání strojů a strojních zařízení.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Ready made lineární osy s ozubeným řemenem

Pomocí lineární osy je realizován pohyb v přímém směru a jedná se tak o výborný výchozí konstrukční prvek pro stavbu strojů, automatizačních linek a polohovacích zařízení s potřebou přesného lineárního pohybu ve více osách (typicky například CNC stroje). V posledních letech došlo navíc k výraznému snížení cen a lineární osy se tak stávají dostupné i pro dosud zapovězené oblasti. V neposlední řadě je podstatnou výhodou u tzv. ready made produktů dodávka již smontovaného dílu připraveného k okamžitému použití v zákaznické aplikaci.

Kompaktní pohony s dutou hřídelí

Kompaktní, robustní, cenově výhodné… Jsou-li stanoveny požadavky na stroje, musí zareagovat i poskytovatelé řídicí a pohonné techniky. Jejich inovace jsou důležité pro vývoj konstrukcí strojů.

Inteligentní motor střižený na míru

Mechatronická pohonná jednotka g350 představuje nový kompaktní mechatronický pohonný balíček, který firma Lenze uvádí na trh ve třech výkonnostních provedeních. Zařízení je koncipováno speciálně pro horizontální přepravní techniku.

Výpočet zbývající doby běhu valivých ložisek

Na veletrhu Hannover Messe 2016 představila společnost Schaeffler novou digitální službu – výpočet nominální zbývající doby běhu valivých ložisek v provozu na základě reálného souboru zatížení.

Univerzální kyvný pohon

Modulární, odolný, univerzální – to jsou hlavní vlastnosti nového čtvrtotáčkového pohonu DFPD společnosti Festo. Tento pohon s ozubeným hřebenem a pastorkem je určen pro splnění nejrůznějších požadavků ve zpracovatelském průmyslu.

Bezúdržbové klínové řemeny

U klínových řemenů uživatelé oceňují tichý chod, jednoduchou instalaci a funkci bezpečnostní spojky při přetížení, kterou klínové řemeny plní díky možnosti krátkodobého prokluzu. Nicméně klínové řemeny vyžadují ne vždy levnou a snadnou údržbu. Obzvláště v nepřetržitých provozech či těžko dostupných pohonech se obecné doporučení kontrolovat a dopínat klínové řemeny každých 2 000 provozních hodin obtížně splňuje. Výsledkem bývají ztráty účinnosti, energie a krátká životnost pohonu. Klínové řemeny, jak je známo, bez dopnutí prokluzují. Co ale bývá zanedbáváno, je vliv zvýšených vibrací při nízkém napnutí klínových řemenů. Tyto vibrace mají velmi negativní vliv na životnost ložisek a jiných součástí zařízení. Zde se zaměříme na správnou údržbu a na novinku na trhu – bezúdržbové klínové řemeny.

Ložiska pro lineární pohyb

Během posledních let se neustále zvyšují nároky na moderní lineární technologii, zejména pokud jde o únosnost, tuhost a životnost. Souběžně však rostou rovněž požadavky uživatelů na jednoduchost montáže a snižování nákladů na údržbu. Aby firma SKF dokázala uspokojit všechny tyto požadavky zákazníků, přichází na trh s novou řadou D lineárních kuličkových ložisek LBC.

Certifikace testovacího postupu pro výpočty životnosti valivých ložisek

Certifikátor Germanischer Lloyd (GL) udělil společnosti Schaeffler osvědčení „Assessment of the method to investigate rolling bearing rating life“ (Posouzení metody zjišťování jmenovité životnosti valivých ložisek). Poprvé tak byl certifikován samotný postup, a ne každý jednotlivý faktor ovlivňující životnost, jak bylo dosud vyžadováno.

Požadavky na vývoj ložisek

Malcolm Watson, produktový manažer v oblasti ložisek u společnosti Brammer, zkoumá hlavní faktory stojící za současným děním na trhu ložisek a přemýšlí o dalším pravděpodobném vývoji.

Kuličkové šrouby a matice ve stavbě CNC obráběcích strojů, část 5.

V současné době se jako jedna z několika možných alternativ využívá ve stavbě obráběcích center pro realizaci přímočarých posuvů elektromechanická posuvová soustava tvořená servomotorem s kuličkovým šroubem a maticí. Princip kuličkového šroubu a matice je znám více než sto let. V tomto seriálu vás krok za krokem provedeme zajímavým světem tohoto typu pohybových (polohovacích) šroubů.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit