Оптимизированная универсальность для линейного перемещения

Мехатроника Festo

Тенденции современного информационного общества, стремительное развитие техники и сплетение различных областей знаний воедино дают мощный толчок для использования системного подхода в разраб отке средств автоматизации вообще и систем управления движением в частности.Таким системным подходом для Festo является концепция Мехатроники, в рамках которой разработан оптимизированный набор компонентов (пневматических, механических, электрических и электронных), программные средства для расчета и выбора элементов системы перемещения, а также для конфигурирования, настройки и программирования. Все механические, электрические и электронные интерфейсы стандартизованы, благодаря чему можно гибко подбирать состав системы перемещения под конкретную задачу. Базовые компоненты системы дополнены исчерпывающим набором опций и переходных элементов, что позволяет решать задачи построения мехатронных систем в комплексе.

Оптимизированная универсальность

Появление линейных электрических приводов с кареткой на Festo происходило на базе конструкции бесштоковых пневмоцилиндров. В частности, несущая профильная конструкция была взята лишь с незначительными изменениями. Для середины 90-х годов прошлого века такой подход был весьма прогрессивен и позволял решать горяздо более широкий круг задач, чем на базе пневматики. Но к середине первой декады XXI века назрела необходимость в более универсальном и оптимизированном продукте, который при тех же габаритах имел бы лучшие характеристики по усилиям, по жесткости, удобству монтажа и т. д.

Таким образом, появился оптимизированный и универсальный линейный привод с кареткой EGC.

Конструкция и комплектация EGC

Принцип действия

Линейный привод EGC – это система линейного перемещения с кареткой, которая позволяет осуществлять управляемое движение объектов внутри рабочей зоны с помощью подключаемых к ней электродвигателей. Профили движения и точки позиционирования задаются произвольно, исходя из требования задачи. Конструкция линейного привода EGC предусматривает два типа привода: шарико-винтовая передача (ШВП) и зубчатый ремень. ШВП – для силовых, точных и плавных перемещений, зубчатый ремень – для высокоскоростных и производительных. Линейный привод EGC в общем случае включает три базовых элемента: основание, линейная направляющая, каретка и приводная система (на базе ШВП или зубчатого ремня).

Основание исполнено из высокоточного алюминиевого профиля высокой жесткости. На профиль крепится шариковая линейная направляющая, элементы привода, концевые датчики и другое дополнительное оборудование. В силу оптимизированного сечения профиля (см. рисунок: продуманное расположение и толщина ребер жесткости) EGC может быть использован как часть конструкции машины или механизма.

Рельсовая линейная направляющая вклеена и завальцована с внешней верхней стороны основания. Расположение линейной направляющей и ее тип (широкая и небольшой высоты) выбраны для максимального приближения центра масс нагрузки к оси направляющей, что поз воляет уменьшить динамические моменты , приходящиеся на каретку. А это дает возможность использовать меньшие типоразмеры линейного привода. Также такое расположение позволяет следить за состоянием направляющей при проведении техобслуживания.

Вклеивание и прикатывание направляющей является более технологичным, быстрым и экономичным способом крепления, чем притягивание винтами направляющей к основанию, а отсутствие каких бы то ни было углублений или выступов позволяет справиться с накоплением излишней смазки или загрязнения на профиле направляющей и эффективно проводить очистку ее поверхности с помощью скребков.

Каретка линейного привода EGC выполнена из алюминиевого сплава. К ней крепятся два шариковых блока линейной направляющей, элементы привода (ШВП или зубчатый ремень), а также флаг бесконтактных концевых датчиков. Для установки нагрузки предусмотрены резьбовые отверстия сверху и сбоку каретки.

Линейный привод EGC представлен в пяти типоразмерах с зубчатым ремнем (50,70, 80, 120, 185 – ширина профиля основания) и четырех типоразмерах с ШВП (70,80, 120, 185). Широкий ряд типоразмеров позволяет наиболее точно подбирать линейный привод и его характеристики по задаче. Зубчатый ремень изготовлен из полихлоропренового каучука, армированного стекловолокном, что дает высокую гибкость и одновременно жесткость.

Зубчатый ремень устанавливается на двух шкивах, каждый из которых может быть приводным, упрощая монтаж двигателя.

ШВП крепится к основанию с помощью подшипниковых опор. Для каждого типоразмера существует возможность выбирать шаг винта для оптимальной реализации линейного перемещения. Для защиты ШВП используется специальное линейное уплотнение (аналогичное бесштоковым пневмоцилиндрам).

Монтаж двигателей. Типы двигателей

Одна из основных отличительных особенностей линейного привода EGC c зубчатым ремнем – это возможность монтажа электродвигателей (или двигателей с редуктором) с любой из четырех сторон. Это возможно благодаря идентичному механическому интерфейсу крепления, а также конструкции шкивов – оба могут быть приводными. Монтаж с любой стороны упрощает проектирование – легче вписать привод в конструкцию, упрощает заказ – не нужно задумываться о расположении приводных и неприводных валов, а также упрощает монтаж непосредственно на установке – в случае необходимости возможно перенести двигатель в любую из четырех точек.

Двигатели (или двигатели с редуктором) крепятся к EGC с помощью стандартных монтажных комплектов, что позволяет получать законченную электромеханическую систему линейного перемещения.

В зависимости от задачи и требований по скорости, ускорению и точности, предъявляемых к системе перемещения, линейный привод EGC может быть совмещен с одним из двух типов сервоприводов:

– Комплектный шаговый привод: двигатели EMMS-ST и сервоусилители CMMS-ST. Может быть использован как разомкнутый шаговый привод без датчика положения или как сервопривод с относительным энкодером и полным контролем над позицией, скоростью и моментом, а как следствие – и контролем над потреблением энергии,
– Комплектный синхронный сервопривод: серводвигатели EMMS-AS и сервоусилители CMMx-AS. Полноценные сервоприводы с двигателями на постоянных магнитах, абсолютными энодерами на валу и богатым набором функций.

Типоразмеры линейных приводов, двигателей и сервоусилителей оптимизированы друг под друга.

Опции

Линейные приводы EGC снабжены широким набором опций.

Для увеличения нагрузочных характеристик по усилиям и моментам линейные приводы возможно укомплектовать дополнительными пассивными каретками или удлиненной кареткой.

Для дополнительной защиты от внешней среды кареток и линейных направляющих предусмотрена опция защитных скребков.

Скребки состоят из трех слоев: металлический – грубая очистка, набор тонких ламелей – тонкая очистка, резиновое уплотнение – удержание смазки. Такие скребки эффективно удаляют пыль и даже влагу.

Конструктивные опции призваны упростить и ускорить монтаж и проектирование: монтажные комплекты для двигателей, торцевые и боковые крепления.

Также предусмотрены бесконтактные концевые выключатели (утапливаемые в пазили цилиндрические), которые можно установить в любую точку.

В случае необходимости повышения безопасности работы устанавливают каучуковые ограничители хода или гидравлические амортизаторы.

Применения

Линейный привод EGC используется для решения широкого диапазона задач:
-для повышения производительности и функциональности упаковочных и технологических машин в пищевой промышленности (замена одного или нескольких пневматических приводов),
- для автоматизации непрерывных технологических и упаковочных линий (портальные манипуляторы),
- для построения автоматизированных измерительных комплексов (одно- или многоосевые системы перемещения),
- для реализации контурных движений резки, сварки, склейки, специализированной обработки листовых материалов (раскройные координатные столы, сварочные установки).

Расчет и ввод в эксплуатацию

Для сокращения времени расчета и ввода в эксплуатацию, для оптимального выбора и максимального удобства в работе разработаны специализированные программные продукты для расчета и подбора элементов систем перемещения и программные средства для конфигурирования и ввода в эксплуатацию. Подробные характеристики линейного привода EGC введены в базу программного обеспечения.

Подбор и расчет

PositioningDrives – простая и одновременно мощная программа для расчета и подбора систем электропривода позволяет исключить ошибки, сократить время и оптимизировать решение.

Исходные данные – ход, масса, повторяемость, направление перемещения – необходимо ввести в программу. Предусмотрено ограничение требуемого времени перемещения, а также предварительный выбор типа привода и вариантов комплектации.

Для удобства выбора подобранные варианты можно отсортировать по типам двигателя и привода, функции компонентов, продолжительности цикла или стоимости.

Программа также выдает подробные результаты, такие как: графики движения, результаты расчета динамики, параметры системы, характеристики и список компонентов.

Ввод в эксплуатацию

Программа конфигурирования FCT Festo для ввода в эксплуатацию. Управление и сохранение всех параметров приводной системы можно осуществлять в одном общем проекте. Управление проектом и данными для всех типов поддерживаемых устройств. Простота в использовании благодаря графически поддерживаемому вводу параметров. Универсальный режим работы для всех приводов. Работа в автономном режиме, сидя за компьютером, или в оперативном режиме, находясь непосредственно рядом со станком.

Линейный привод EGC является высокотехнологичным продуктом для решения задач одно- и многокоординатного управляемого перемещения. Благодаря оптимизированной жесткой конструкции, широкому ряду типоразмеров, наличию двух вариантов привода (зубчатый ремень и ШВП), удобству монтажа двигателя и богатому набору опций линейный привод EGC подходит для решения именно Вашей задачи.

Фотографии и материалы предоставлены компанией Festo