今日頭條
官方微信
官方抖音
案例頻道 用于長(cháng)行程機器應用的滾珠絲杠非常昂貴，并且為了充分支持所需的行程距離，需要增加運動(dòng)部件。如果機器應用還需要高運轉速度，意味著(zhù)需要更大的伺服電機和伺服驅動(dòng)器，這會(huì )導致機器成本上升。印度生產(chǎn)設備供應商Proteck的工程師正在設計滿(mǎn)足這些性能的機器。此外，該機器需要在110m/min直線(xiàn)速度運行時(shí)保證雙向±10微米的重復定位精度。他們的工程師們向科爾摩根歐洲公司求助，希望在保持或提高運行效率的同時(shí)減少機器成本和設備耗電量。
該公司最初設計了高規格的二氧化碳3軸激光切割機，其獨特的光路設計可以適用于各種不同的平板材料。這些機器占用空間小，僅包括鑄鐵床和下側單軸幾何形狀，實(shí)現2.5×1.5米尺寸的平板三側開(kāi)口。該公司在此機器的基礎上推出了新型號，該型號包括以前機器的所有功能，但是使用更輕、成本更低的焊接框架結構。
設計結果是為3軸橋式激光加工中心引入了齒輪齒條結構的長(cháng)行程下側軸，加工中心包括兩個(gè)同步下側X軸，支撐一個(gè)空門(mén)Y軸和一個(gè)垂直Z 軸。
最初的設想是將直線(xiàn)電機技術(shù)用于長(cháng)行程雙同步X軸，但是該設計的成本過(guò)于高昂，使機器無(wú)法適應目標市場(chǎng)。工程師們認識到在設計齒條和齒輪系統時(shí)，需要使用不同的方法實(shí)現解決齒隙和重復定位精度需求。該公司設計了一套獨特的預緊結構，該結構通過(guò)將齒輪和電機安裝到偏心導向圓以實(shí)現齒輪完全接觸，并通過(guò)針對性調整，以盡量避免系統動(dòng)態(tài)特性的喪失。該預緊力結構在齒條和齒輪表面的性能良好，但是標準旋轉伺服電機需要配備行星減速箱以產(chǎn)生足以驅動(dòng)負載的轉矩，當預緊力結構與標準旋轉伺服電機集成時(shí)，減速箱齒隙對系統性能影響甚大。該問(wèn)題的解決方案是采用科爾摩根KBM無(wú)框直驅電機來(lái)直接驅動(dòng)齒輪齒條，避免減速箱的齒隙產(chǎn)生的影響。
KBM電機套件包括單獨的轉子和定子，結合依靠機器上的軸承和保護蓋，轉子和定子被直接安裝到機器上，并集成了電源接頭和編碼器接頭。按照其安裝布局，大直徑齒輪軸直接聯(lián)接到轉子上，形成一個(gè)獨立的剛體，減少了可能導致的空轉和潛在的有害諧波。最終設計已經(jīng)通過(guò)實(shí)地驗證，可實(shí)現極低的齒隙，并且擁有優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)性能，并提高生產(chǎn)率。齒條和齒輪系統對碎屑擁有較強的抵御能力，不需要達到直線(xiàn)電機系統對激光加工環(huán)境所要求的防護等級，如圖1所示。
圖1 KBM單獨轉子和定子的安裝方式有效限制了空轉并減少了有害諧波
該公司還在其他系統中使用KBM無(wú)框直驅電機和AKM同步伺服電機。Proteck齒條和齒輪系統采用科爾摩根KBM無(wú)框直驅電機，減少了零件數量，更加節能高效，并且實(shí)現了更高的速度和精度，同時(shí)將齒隙和空轉降低到所需要求以下。擁有多反饋功能的科爾摩根S700 伺服驅動(dòng)器（如圖2所示）可輕松地實(shí)現全閉環(huán)，旋變反饋設備安裝到KBM無(wú)框直驅電機上用于換向，另一個(gè)反饋設備安裝到磁性直線(xiàn)標尺上用于位置環(huán)。
圖2 S700 伺服驅動(dòng)器擁有多反饋功能，EtherCAT和CANopen總線(xiàn)通訊，以及SIL2/SIL3安全功能
反饋協(xié)議為SSI absolute、EnDAT或BiSS，以便與各種數控控制器配套，從而通過(guò)所有S700驅動(dòng)器中集成的EtherCAT進(jìn)行設置和監控。這些可選功能包括用于SIL2和3安全標準的STO（安全轉矩關(guān)閉）以及用于設置和監控的以太網(wǎng)連接。
新一代平板切割機能切割的最大平板尺寸為3.1×1.6米，該切割機在Y和Z軸上使用科爾摩根AKM系列同步伺服電機，并且配備了MicronTM系列行星減速機，并且配備制動(dòng)器，如圖3所示。
該公司在平臺、3軸橋式和龍門(mén)式機器的基礎上研發(fā)了最新的激光切割機SI 2530，這是一個(gè)7軸加工中心，其中包括先進(jìn)的飛行光路頭設計，可實(shí)現成型工件的垂直和傾斜角側的激光切割。大型三維組裝金屬板工件被固定到一個(gè)固定式中心工作臺上，多個(gè)旋轉式激光頭經(jīng)過(guò)引導總是保持最佳垂直角度以實(shí)現完美切割。
圖3 Proteck的平板切割機也使用配備MicronTM 系列行星減速機的科爾摩根AKM 系列同步伺服電機
采用Proteck齒條和齒輪機構的KBM無(wú)框直驅電機被用于驅動(dòng)該機器的主水平軸，其覆蓋區域為1.6×3.3×0.7米。此外，空心軸的KBM無(wú)框直驅電機也用作多旋轉飛行光路系統的主驅動(dòng)電機——實(shí)現激光傳輸和聚焦系統直通的同時(shí)保持靈活度和精密度，從而實(shí)現360度和±135度旋轉行程的雙旋轉軸的完全同步。此外，機器的其他軸采用與S700驅動(dòng)器完美配合的AKM同步伺服電機，從而減少了備件和庫存成本。
摘自《自動(dòng)化博覽》2015年11月增刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號