Riduttore epicicloidale per l'automazione industriale: 7 fattori chiave di prestazione

Su un portale pick-and-place, un servomotore da 750 W che funziona a 3.000 giri/min deve erogare da 25 a 30 Nm all'albero di uscita e fermarsi entro 0,05 mm dalla posizione impostata, 90 volte al minuto, tre turni al giorno. L'azionamento fornisce la velocità e il circuito di controllo. Il riduttore epicicloidale avvitato alla flangia del motore decide se dopo dodici mesi di produzione quello 0,05 mm è ancora 0,05 mm o si è aperto fino a 0,4 mm.

Cinque fattori di prestazione determinano il risultato: gioco e rigidità torsionale, densità di coppia misurata rispetto al fattore di servizio reale, perdita di efficienza per stadio e calore generato, durata dei cuscinetti di uscita sotto carico radiale e pacchetto di tenuta e lubrificazione adattato all'ambiente dell'impianto. Se ne sbagli due sul foglio di dimensionamento, l'asse verrà riprogettato in fabbrica invece che su carta.

Shanghai SGR Heavy Industry Machinery Co., Ltd., nota come SGR , costruisce riduttori epicicloidali, riduttori a vite senza fine a doppio avvolgimento e riduttori combinati per l'automazione industriale e macchinari pesanti, quindi i criteri di seguito sono scritti in base a ciò che effettivamente si guasta, si usura o si sposta su una linea di corsa.

Contributo di un riduttore epicicloidale a un asse automatizzato

Un riduttore epicicloidale moltiplica la coppia e divide la velocità in ingresso condividendo il carico su tre o più ingranaggi planetari che entrano in contatto con l'ingranaggio centrale e la corona dentata interna contemporaneamente, e quell'ingranaggio simultaneo determina ogni vantaggio e ogni trappola di dimensionamento che ne consegue.

Un riduttore epicicloidale è un riduttore coassiale in cui un ingranaggio centrale centrale aziona diversi ingranaggi planetari montati su un supporto rotante; i pianeti rotolano all'interno di una corona dentata, quindi il carico trasmesso è diviso tra più coppie di denti anziché su una singola maglia.

Tre conseguenze contano su un asse automatizzato:

• Il rapporto per stadio va da 3:1 a circa 10:1, quindi due stadi raggiungono circa 100:1 e tre stadi raggiungono 1.000:1 in un alloggiamento più corto di un'unità elicoidale comparabile.
• La condivisione del carico tra tre e cinque ingranaggi planetari riduce la forza su ciascuna coppia di denti, aumentando la densità di coppia e la rigidità torsionale e riducendo il rumore prodotto da un design a maglia singola.
• Gli alberi di ingresso e di uscita si trovano sulla stessa linea centrale, quindi l'unità si monta direttamente su una flangia su un servomotore senza spostare l'asse della macchina.

Quelle stesse proprietà creano le modalità di fallimento. Un'unità dimensionata solo sulla coppia media farà bucare i denti del pianeta molto prima che il cuscinetto di uscita raggiunga la sua durata nominale.

Gioco e rigidità torsionale: il primo fattore prestazionale

Il gioco angolare è il gioco angolare misurato sull'albero di uscita quando l'ingresso inverte la direzione e viene convertito direttamente in errore di posizionamento: 1 arcomin equivale a circa 0,15 mm su un braccio da 500 mm, 3 minuti d'arco equivale a 0,44 mm e da 8 a 12 arcmin di un'unità industriale per uso generale equivale a 1,16 mm o più.

La norma ISO 1328-1:2013 definisce i gradi di precisione degli ingranaggi da 0 a 12 e i set planetari di livello per l'automazione vengono normalmente tagliati al grado 6 o 7, che è ciò che consente una garanzia di 3 arcmin senza lappatura manuale di ogni unità. Un set di grado 5 può essere ordinato per 1 arcmin, con un sovrapprezzo e tempi di consegna più lunghi.

La rigidità è la seconda metà della stessa specifica. Il gioco indica la distanza percorsa dall'asse prima che il percorso del carico si innesti; la rigidità torsionale, espressa in Nm per arcmin, indica di quanto si deforma una volta applicato il carico. Entrambi i numeri appartengono al foglio di selezione e in questa recensione viene esaminata la loro interazione su un servoasse Determinanti del gioco nel posizionamento robotico .

Densità di coppia, fattore di servizio e selezione del rapporto

Dimensionare un riduttore epicicloidale sulla coppia di picco anziché sulla coppia nominale, poiché un servoasse applica regolarmente dal 200% al 300% della coppia nominale per alcune centinaia di millisecondi durante l'accelerazione e la frenata. Una valutazione che copre solo la coppia continua metterà a dura prova il pianeta entro il primo anno di una macchina ad alto ciclo.

Applica un fattore di servizio di almeno 1,5 per l'automazione a turno singolo e 2,0 per il servizio 24 ore su 24, 7 giorni su 7, quindi confronta il risultato con il rapporto effettivamente necessario. Rapporto, classe di gioco e conteggio degli stadi non sono scelte indipendenti: aggiungere uno stadio per raggiungere un rapporto più alto costa circa 3 punti percentuali di efficienza e aggiunge gioco ad ogni mesh.

Riduttore epicicloidale a coppia elevata serie N Esaminare questa unità della serie N quando si abbinano fattore di servizio, rapporto, gioco e numero di fasi prima di confermare i calcoli della coppia di picco e del servizio ISO 6336. Visualizza il prodotto →

Laddove il ciclo di lavoro includa frequenti inversioni o un'elevata inerzia riflessa, confermare la coppia di picco, il numero di cicli di picco all'ora e i fattori di sicurezza della radice del dente e del fianco calcolati secondo ISO 6336 prima del rilascio dell'ordine.

Efficienza, calore e ciclo di lavoro

Ciascuno stadio planetario perde circa dal 2% al 3% della potenza che lo attraversa, quindi un'unità a stadio singolo restituisce circa il 97%, due stadi circa il 94% e tre stadi circa il 91%. La percentuale mancante non scompare; lascia l'alloggiamento sotto forma di calore.

Le valutazioni termiche sono indicate per una temperatura ambiente definita, comunemente 40 gradi, e una posizione di montaggio definita. Un'unità termicamente adeguata in aria ferma può surriscaldarsi all'interno di un involucro sigillato e un fattore di servizio più elevato è la soluzione più economica: seleziona la dimensione del telaio successiva, che aumenta l'area radiante prima di aumentare di molto i costi.

Durata del cuscinetto di uscita, carichi radiali e interfaccia di montaggio

Il cuscinetto di uscita, non i denti dell'ingranaggio, è il primo componente a esaurire il margine su un asse azionato da cinghia, catena o pignone. La durata dei cuscinetti di catalogo è calcolata in base alla norma ISO 281 e normalmente indicata come una valutazione L10 di 20.000 ore a carico nominale, il punto in cui il 90% della popolazione sopravvive a tale durata.

Riduttore epicicloidale a coppia elevata coassiale serie N con montaggio su base Considerate questa unità coassiale montata su base quando la durata dei cuscinetti di uscita, il carico sporgente, il carico assiale e gli avviamenti orari governano l'asse azionato. Visualizza il prodotto →

Fornire al produttore tre numeri: il carico radiale e il suo punto di applicazione lungo l'albero di uscita, il carico assiale e gli avviamenti orari. Un carico radiale applicato 25 mm più lontano del previsto può dimezzare la durata calcolata del cuscinetto.

Ambiente, tenuta e lubrificazione

Il grado di protezione e la lubrificazione vengono decisi dall'impianto, non dalla pagina del catalogo. IP65 secondo IEC 60529 è il minimo pratico in presenza di acqua di lavaggio, polvere o particelle metalliche.

• Le unità sigillate con grasso a vita eliminano i cambi d'olio ma presentano un limite termico continuo inferiore rispetto ai telai lubrificati a olio della stessa dimensione.
• Le unità lubrificate con olio per ingranaggi minerale o sintetico conforme a ISO VG 220 gestiscono meglio velocità più elevate e servizio continuo, al costo di un intervallo di cambio dell'olio.
• I settori alimentare, farmaceutico e dell'imballaggio solitamente richiedono lubrificanti registrati NSF H1, che devono essere scelti prima che l'unità venga assemblata anziché dopo.
• Condizioni ambientali estreme, inferiori a meno 10 o superiori a 45 gradi, modificano la scelta del lubrificante e possono richiedere un riscaldatore o una ventola.

Una sequenza di selezione in sei passaggi per macchinari automatizzati

Abbina la scatola del cambio al ciclo di lavoro in sei passaggi e registra il numero dietro ogni passaggio in modo che una modifica successiva possa essere ricondotta a una decisione piuttosto che a un'ipotesi.

Riduttore epicicloidale per applicazioni di azionamento di rotazione Utilizzare questo riduttore epicicloidale per abbinare le fasi del ciclo di lavoro; se una prova fallisce, considerare un quadro più grande prima di passare a un rapporto inferiore. Visualizza il prodotto →

Se un passaggio fallisce, aumenta la dimensione del fotogramma prima di passare a un rapporto inferiore; il sovradimensionamento del telaio è reversibile, il sottodimensionamento del rapporto no.

Gioco, densità di coppia, efficienza, durata dei cuscinetti e tenuta sono i cinque fattori che separano un riduttore epicicloidale che mantiene la tolleranza per un decennio da uno che diventa una voce nel registro di manutenzione. Specificarli tutti e cinque rispetto al ciclo di lavoro reale richiede un pomeriggio; correggerli dopo la messa in servizio richiede l'arresto.