Hộp giảm tốc cho động cơ servo: Hướng dẫn lựa chọn, loại và quy tắc định cỡ

Tại sao động cơ servo của bạn cần bộ giảm tốc hộp số

Một động cơ servo chạy ở tốc độ 3.000 vòng/phút hầu như không cung cấp mô-men xoắn có thể sử dụng được cho khớp robot hoặc trục CNC ở tốc độ đó. Bộ giảm tốc hộp số giải quyết vấn đề này chỉ trong một bước: nó chuyển đổi đầu ra tốc độ cao, mô-men xoắn thấp thành chuyển động quay chậm, mô-men xoắn cao mà tải trong thế giới thực yêu cầu. Nếu không có nó, bạn sẽ cần một động cơ vật lý lớn hơn và đắt hơn nhiều để di chuyển cùng một tải.

Toán học rất đơn giản. Bộ giảm tốc tỷ lệ 10: 1 nhân mô-men đầu ra lên khoảng 10 (trừ tổn thất hiệu suất) trong khi chia tốc độ trục cho cùng một hệ số. Đối với các ứng dụng điều khiển chuyển động trong đó độ chính xác định vị được đo bằng cung-phút, việc giảm tốc độ đó không chỉ liên quan đến mô-men xoắn—nó trực tiếp xác định mức độ chính xác mà bộ điều khiển có thể phân giải vị trí.

Ba lợi ích cốt lõi biện minh cho việc đầu tư

Khuếch đại chính xác. Giảm tốc độ chuyển đổi số đếm của bộ mã hóa động cơ thành mức tăng góc nhỏ hơn ở đầu ra. Một bộ giảm tốc có phản ứng dữ dội 3 cung-min, giống như Bộ giảm tốc hành tinh chính xác dòng MKT được thiết kế để ghép nối động cơ servo , cho phép máy CNC, bộ xử lý bán dẫn và máy cắt laser giữ dung sai vị trí mà động cơ truyền động trực tiếp không thể đạt được ở kích thước khung tương đương.

Nhân mô-men xoắn. Mô-men xoắn cao hơn thông qua hộp số có nghĩa là động cơ servo có thể vẫn nhỏ gọn. Động cơ nhỏ hơn chạy ở tốc độ định mức sẽ tiết kiệm nhiệt hơn và phản ứng nhanh hơn với các lệnh vận tốc so với động cơ cỡ lớn chạy ở mức tải một phần. các Bộ giảm tốc hành tinh dòng MK bao gồm mô-men xoắn đầu ra từ 27 Nm đến 180 Nm, hỗ trợ mọi thứ từ cánh tay SCARA nhẹ đến trục giàn nặng.

quán tính phù hợp. Hộp số làm giảm quán tính tải phản xạ trở lại động cơ bằng bình phương tỷ số truyền. Ở tỷ lệ 5:1, quán tính phản xạ giảm theo hệ số 25. Điều này cải thiện đáng kể phản ứng động và giảm thời gian xử lý—rất quan trọng trong các ứng dụng in ấn và đóng gói chu trình cao.

Thông số kỹ thuật chính cần đánh giá trước khi lựa chọn

Phản ứng dữ dội là thông số kỹ thuật mà hầu hết người mua đều tập trung vào—và đúng như vậy. Đối với các ứng dụng như robot hàn hoặc gắp và đặt chất bán dẫn, bất cứ điều gì trên 5 phút cung sẽ xuất hiện dưới dạng lỗi vị trí có thể lặp lại. Đối với các bộ truyền động băng tải hoặc xử lý vật liệu thông thường, 10 cung/phút là hoàn toàn có thể chấp nhận được và cho phép lựa chọn tiết kiệm hơn.

Khớp loại bộ giảm tốc với ứng dụng của bạn

Không phải mọi ứng dụng servo đều cần cấu trúc hộp số giống nhau. Bộ giảm tốc hành tinh nội tuyến là lựa chọn tiêu chuẩn cho bố trí trục đồng trục—nhỏ gọn, hiệu suất cao và tương thích với hầu hết mọi mặt bích động cơ servo thông qua ống bọc bộ chuyển đổi AD. Cấu hình góc phải bằng cách sử dụng bộ giảm tốc bánh răng côn xoắn ốc loại rỗng được ưu tiên khi trục đầu ra phải vuông góc với động cơ—thường gặp trong hệ thống cổng và bàn quay.

Đối với các ứng dụng AGV và robot di động, thiết kế đầu ra bánh răng vòng được sử dụng trong các bộ giảm tốc hành tinh dành riêng cho AGV cung cấp đầu ra tích hợp trung tâm giúp loại bỏ trục bên ngoài, giảm diện tích tổng thể của bộ truyền động và đơn giản hóa việc lắp ráp bánh xe.

Các dự án có ngân sách hạn chế với yêu cầu độ chính xác vừa phải có thể sử dụng bộ giảm tốc hình sao tiết kiệm với thiết kế bánh răng xoắn ốc. các Bộ giảm sao tiết kiệm tiếng ồn thấp dòng MPB mang lại phản ứng ngược thấp với chi phí giảm bằng cách tối ưu hóa hình dạng bánh răng thay vì thông số vòng bi—một sự cân bằng hợp lý cho dây chuyền chế biến thực phẩm hoặc dây chuyền đóng gói nhẹ.

Bốn quy tắc thực tế để định cỡ bộ giảm tốc bằng động cơ servo

1. Tính toán mô-men xoắn đầu ra cần thiết trước tiên. Nhân mô-men xoắn tải của bạn với hệ số dịch vụ (thường là 1,5–2,0 đối với nhiệm vụ trợ động không liên tục). Mômen đầu ra định mức của bộ giảm tốc phải vượt quá giá trị này.
2. Xác nhận tỷ số truyền so với yêu cầu về tốc độ. Chia tốc độ định mức của mô tơ servo cho tốc độ đầu ra yêu cầu của bạn. Chọn tỷ lệ tiêu chuẩn gần nhất, sau đó xác minh rằng động cơ không vượt quá RPM định mức ở tốc độ đầu ra tối đa.
3. Kiểm tra tải trọng hướng tâm và hướng trục so với xếp hạng vòng bi. Lực công xôn từ ròng rọc hoặc bánh răng có thể vượt quá khả năng chịu lực đầu ra của bộ giảm tốc ngay cả khi mô-men xoắn nằm trong thông số kỹ thuật. Ví dụ, dòng MKT hỗ trợ tải hướng tâm lên tới 8.500 N—thích hợp cho hầu hết các thiết lập vít bi và thanh răng.
4. Xác minh khả năng tương thích của động cơ trước khi đặt hàng. Mặt bích AD và ống bọc đầu vào phải phù hợp với đường kính trục đầu ra và kiểu mặt bích của mô tơ servo. Bộ giảm tốc được cấu hình sẵn với bộ điều hợp phù hợp sẽ loại bỏ chi phí gia công tùy chỉnh và lỗi lắp đặt.

Các ứng dụng trong đó sự kết hợp chứng tỏ giá trị của nó

Máy cắt laser yêu cầu cả tốc độ di chuyển ngang cao và độ chính xác đường đi dưới milimet. A bộ giảm tốc hành tinh được thiết kế đặc biệt cho thiết bị cắt laser xử lý sự đảo chiều xoắn trong quá trình thay đổi hướng mà không tạo ra độ lệch đường dẫn do phản ứng ngược gây ra. Logic tương tự cũng áp dụng cho các trung tâm gia công CNC, nơi trục vượt quá mức làm giảm độ hoàn thiện bề mặt và tuổi thọ dụng cụ.

Trong chế tạo chất bán dẫn, tiền đặt cược cao hơn. Bộ xử lý wafer và thiết bị liên kết khuôn hoạt động ở dung sai cấp micron trong môi trường phòng sạch, nghĩa là không rò rỉ dầu và duy trì độ chính xác qua hàng triệu chu kỳ. Việc lựa chọn một bộ giảm tốc có vòng bi kín, phớt dầu bên trong và tài liệu phản ứng dữ dội đã được xác minh—không chỉ là thông số danh nghĩa—là điều không thể thương lượng trong những môi trường này.

Động cơ kết hợp hộp số giảm tốc hiện là tiêu chuẩn trên các dây chuyền sản xuất pin năng lượng mới, thiết bị quang điện và sản xuất thiết bị y tế. Trong mỗi trường hợp, hộp số không phải là một thiết bị bổ sung—nó là thành phần giúp mô tơ servo trở nên hữu ích.