Thomas Greif | Starszy inżynier wsparcia technicznego ds. mechatroniki i komunikacji sieciowej, SMC Włochy
MARZEC 2024
Wyobraź sobie, że właśnie zidentyfikowałeś napęd elektryczny jako preferowany sposób ułatwiający określony ruch maszyny. Świetnie, prawda? Cóż, tak, ale wtedy możesz stanąć w obliczu zbyt wielu pytań, zbyt wielu opcji, aby wybrać optymalne rozwiązanie elektryczne. W tym artykule - w oparciu o nasze rozmowy i wsparcie, które zapewniamy naszym klientom - chciałbym zagłębić się w te początkowe pytania, które mogą pomóc rzucić trochę światła na tę sprawę.
Łatwy w obsłudze napęd elektryczny SMC, seria EQ - Prosty transport za pomocą napędu
Napęd paskowy czy śrubowo-kulkowy?
Podstawową kwestią jest wybór między napędem elektrycznym z paskiem lub śrubą kulową. Wybór zależy głównie od konkretnego zastosowania i wymagań systemowych. O ile maszyna nie wymaga wyjątkowo długiego skoku, większość zastosowań precyzyjnego sterowania ruchem wykorzystuje się napęd ze śrubą kulową. Tego typu napędy osiągają powtarzalność na poziomie ±0,01 mm, podczas gdy napędy paskowe mogą mieć powtarzalność na poziomie ±0,08 mm.
Innym powodem jest bezpieczeństwo. Napędy elektryczne ze śrubą kulową korzystają z mechanicznego połączenia śruby z nakrętką toczną. Z inżynieryjnego punktu widzenia taka konstrukcja jest znacznie bardziej wytrzymała, a tym samym bardziej bezpieczna, zwłaszcza w zastosowaniach pionowych. Napędy paskowe wymagają dodatkowego elementu bezpieczeństwa, który zapobiega przemieszczaniu się obciążenia pionowego, szczególnie w przypadku uszkodzenia paska.
Napęd elektryczny SMC, typu stolik przesuwny, paskowy - seria LEFB
Napęd elektryczny SMC, typu stolik przesuwny, ze śrubą kulową - seria LEFS
Wiem, co sobie myślisz: czy napędy ze śrubą kulową nie są wolniejsze? Technicznie rzecz biorąc, tak, maksymalna prędkość jest rzeczywiście wolniejsza niż w przypadku odpowiedników napędzanych paskiem. Jednak w ruchu składającym się z co najmniej trzech faz (przyspieszanie, ruch ze stałą prędkością i opóźnienie) nie zawsze jest możliwe, aby napęd napędzany paskiem osiągnął maksymalną prędkość. Zaskoczeniem dla niektórych może być fakt, że całkowity czas pozycjonowania siłownika elektrycznego z napędem śrubowo-kulkowym jest często równy, a czasem krótszy niż w przypadku alternatywy z napędem paskowym, zwłaszcza w zastosowaniach o krótszym skoku do 800 mm.
Kolejnym wyzwaniem są aplikacje o dużym obciążeniu, w przypadku których zużycie paska wymaga okresowego sprawdzania i jego napinania. Podczas tej operacji pasek prawdopodobnie się rozciągnie, a w zastosowaniach wymagających precyzyjnego pozycjonowania konieczne będzie ponowne sprawdzenie i ewentualne dostosowanie wszystkich zapisanych pozycji. Z kolei siłownik elektryczny z napędem śrubowo-kulkowym nie wymaga takich czynności.
Skok a prędkość
Inną kwestią znaną każdemu doświadczonemu dostawcy napędów elektrycznych jest to, że zwiększenie skoku elektrycznego napędu śrubowego zmniejsza jego maksymalną prędkość, co wynika z ograniczeń konstrukcyjnych.
W tym przypadku istotne są dwa główne czynniki: prędkość obrotu i niepodparta długość śruby. Jeśli zwiększymy skok powyżej pewnej wartości, musimy obniżyć prędkość obrotową śruby, aby nie wejść w rezonans, a tym samym należy zmniejszyć prędkość liniową napędu.
Napęd elektryczny SMC, duży stolik przesuwny, napęd paskowy - seria LET-X11
Aby spełnić wymagania dotyczące wydajności, konieczne jest stosowanie różnych skoków śrub w napędach ze śrubą kulową. A gdy zwiększenie skoku nie jest już wystarczające, potrzebny jest model napędu z podporami pośrednimi, które zmniejszają dystans między nakrętką a łożyskiem w celu uniknięcia rezonansu.
Silnik krokowy czy serwomotor?
Kolejny częsty dylemat dotyczy wyboru silnika. Który jest najlepszy: silnik krokowy czy silnik serwo AC? Ponownie, wiedza i doświadczenie dostawców sugeruje, że wybór silnika nie zawsze jest prosty, ponieważ w grę wchodzą konkretne specyfikacje, osobiste preferencje i koszty.
Moment obrotowy jest częstym czynnikiem różnicującym, jeśli chodzi o wielkość silnika. Nie tylko znamionowy moment obrotowy, ale także moment obrotowy odnoszący się do prędkości obrotowej silnika. Podczas gdy serwomotory AC są w stanie dostarczyć znamionowy moment obrotowy dla całego zakresu prędkości znamionowej, powiedzmy 3000 obr/min, silniki krokowe dostarczają maksymalny moment obrotowy przy bardzo ograniczonej prędkości. Zwiększenie prędkości oznacza znaczny spadek momentu obrotowego.
Napęd elektryczny SMC, silnik serwo AC - seria LESYH
Napęd elektryczny SMC, silnik krokowy - seria LESYH
Krótko mówiąc, napęd elektryczny z silnikiem krokowym jest w stanie kompetentnie wykonywać pracę przy niskich prędkościach. Jeśli jednak wymagana jest większa dynamika, preferowany staje się serwomotor AC.
Wymiana
Doświadczenie i wiedza są równie ważne w zastosowaniach posprzedażowych. Spotykamy wielu klientów, którzy chcą na przykład wymienić wycofany z produkcji napęd. Odpowiedzią na tę zagadkę jest skorzystanie z usług dostawcy, którego etosem jest opracowywanie produktów nowej generacji, które są w 100% kompatybilne ze starszym modelem. W większości przypadków okazuje się, że nowy napęd ma takie same wymiary, ale oferuje szereg nowych korzyści, być może związanych ze sterowaniem lub bezpieczeństwem.
Sterownik silnika krokowego SMC z funkcją STO - seria JXC#F
Jeśli potrzebujesz wsparcia w zakresie wyboru produktu, oceny aplikacji, projektowania lub działań usprawniających, możemy pomóc Ci sprostać wszystkim wyzwaniom związanym ze sterowaniem ruchem, włączając w to napędy elektryczne. Niezależnie od tego, czy jest to prośba przedsprzedażowa, czy posprzedażowa, przekonasz się, że zasięgnięcie porady eksperta zawsze okaże się nieocenione.
