Предохранительные сервотормоза фирмы mayr для двигателей RoboDrive - высокая универсальность и удельная мощность

Национальный центр аэрокосмических, энергетических и транспортных исследований Германии (DLR) создал двигатели RoboDrive по новой технологии, которые сочетают в себе большую удельную мощность с достижением высокого крутящего момента - и это при минимальном весе и рабочем пространстве.

Двигатели RoboDrive были разработаны  специально для нужд робототехники. С 2005 года RoboDrive-технологии привода фирмы TQ Systems GmbH стали доступны как коммерческий продукт.

"Наши двигатели имеют самую высокую плотность крутящего момента на рынке", - поясняет дипломированный инженер Манфред Шедл (Manfred Schedl), руководитель подразделения Мехатроника TQ-Drives в компании TQ Systems GmbH. - "Таким величинам, как плавность хода, динамика и оптимальный отвод тепла особенно уделяется большое внимание из-за особенно высоких требований робототехники. Это означает, что компоновочное решение двигателя оптимизировано для удержания нагрузки и для максимальной динамики при разгоне".

В двигателях используются компактные и надежные предохранительные тормоза ROBA-servostop от компании mayr Antriebstechnik. Они, благодаря чрезвычайно тонкой конструкции и малому весу, приспособлены также к требованиям робототехники и выдерживают взыскательные условия эксплуатации без каких-либо проблем. После выключения тока или при сбое питания, тормоза обеспечивают безопасную и надежную остановку осей в любом положении и обеспечивают максимальную надежность в эксплуатации.

Высокая универсальность и удельная мощность

С комплектом "статор-ротор" конструктивного ряда ILM, с так называемым серво-комплектом (Servo-Kits), технология RoboDrive предлагает индивидуальные решения для структурно интегрированной технологии привода.

"Адаптированный к различным задачам привода серво-комплект встраивается заказчиком непосредственно в свой проект", - объясняет Манфред Шедл. - "На основе этих серво-комплектов (Servo-Kits) наши клиенты разрабатывают свои собственные актуаторы. Но мы предлагаем и разработку индивидуальных решений".

Преимущества сборочных комплектов "статор-ротор" в дополнение к малому весу и компактному компоновочному пространству, заключается прежде всего в конструкции с полым валом, который позволяет пропускать через него сигналы, среды, лучи и кабели, а также даёт возможность интегрировать элементы привода, ходовые гайки или оптику.

Наряду с комплектами Servo-Kits, как и корпусными двигателями с обычным и полым валом, в программу RoboDrive включены мотор-редукторы серий RD-HD и RD-PG, которые отличаются ведущей в отрасли удельной мощностью.

Для экономии места и веса у этих двигателей редукторы с планетарной передачей (серии RD-PG) или редукторы с волновой передачей (серии RD-HD) интегрированы непосредственно в корпус двигателя, также как различные датчики положения.

"Во всех двигателях предусмотрена возможность интеграции предохранительного тормоза ROBA-servostop", - добавляет Манфред Шедль. - "Тормоза отличаются малым наружным диаметром при одновременно большом диаметре отверстия для конструкции с полым валом. Приспособленные для конкретного двигателя тормоза имеют длину только 10-15 мм и очень легкие. Добавьте к этому, что тормоза в магнитном приведении в действие очень быстрые: со временем переключения 8-15 миллисекунд, что в 5 – 10 раз быстрее, чем у других тормозов ".

Безопасность по принципу отказобезопасности (Fail-Safe-Prinzip)

При разработке тормозов с облегченной конструкцией mayr Antriebstechnik может опираться на многолетний опыт сотрудничества с Национальным центром аэрокосмических, энергетических и транспортных исследований Германии.

"Наши тормоза с облегченной конструкцией, которые появились около 20-ти лет назад в ходе исследовательского проекта LBR II, сегодня утвердились, как востребованное стандартное решение и доказывают свою состоятельность каждый день в бесчисленных робототехнических приложениях по всему миру", - объясняет Хельмут Кляйнхайнц (Helmut Kleinheinz), руководитель отдела продаж фирмы mayr Antriebstechnik в Мауэрштеттене (Mauerstetten). -  "Вызов сегодня заключается в том, чтобы эффективно решать различные конструктивные ситуации через рациональный модульный принцип".

Тормоза ROBA-servostop - электромагнитные, пружинные тормоза, приводимые в действие током покоя, которые работают по принципу отказобезопасности (Fail-Safe-Prinzip): в обесточенном состоянии винтовые пружины давят на диск якоря. Ротор с фрикционными накладками, который привинчен непосредственно к части конструкции клиента, удерживается между диском якоря и тормозным диском. Когда питание включено, создается магнитное поле. Диск якоря, преодолевая усилие пружин, прижимается к корпусу катушки. Ротор свободен и двигатель может крутить вал.

Принцип отказобезопасности (Fail-Safe-Prinzip) означает, что если отключено напряжение, произошел сбой питания или аварийный останов, то тормоз надежно и безопасно тормозит и сохраняет оси в любом положении. Это служит защитой людей и конструкций и, к примеру, для промышленных роботов, которые сотрудничают в производственных линиях с людьми, это столь же важно, как и в медицинской технике. Если, например, во время работы выходит из строя электричество, роботизированный манипулятор, который осуществляет операцию, сразу же немедленно останавливается и не должен неконтролируемо упасть или врезаться.

Прочный и надежный

Предохранительные тормоза от mayr Antriebstechnik разработаны специально для высоких требований робототехники и обеспечивают надежные, постоянные моменты удержания на протяжении всего срока службы.

Они обладают высокой удельной мощностью, износостойкие и даже применяются в таких сложных условиях окружающей среды, как при температуре внутри двигателя до 120°С.

Тормоза к тому же отличаются высокой допустимой работой сил трения во время динамического торможения:  Обычно для сервоприводов в пользу хороших регулировочных свойств и высокой динамики выбирается соотношение нагрузки к массе (нагрузка/двигатель) от 3:1 или меньшее.

С тормозом ROBA-servostop соотношение нагрузки к массе возможно 30:1 и более за счет высокой допустимой работы сил трения и фрикционной мощности.

Простая и надежная конструкция тормозов безопасности позволяет простой, быстрый и надежный монтаж: Эксплуатационный воздушный зазор задается на заводе-изготовителе. В точном осевом позиционировании на вал двигателя нет необходимости, в отличие от тормозов с постоянными магнитами.

Тормоза ROBA-servostop всегда работают точно и надежно, на магнитный воздушный зазор не влияет  установочное положение при механическом монтаже.

"Наши тормоза подвергаются всеобъемлющим приемочным испытаниям – все проходят окончательный контроль на современных стендах, где проверяются все существенные критерии, а данные тестов постоянно архивируются", - объясняет Гельмут Кляйнхайнц. - "Это гарантирует неизменно высокое качество нашей продукции и позволяет 100-процентную прослеживаемость изделий, потому что надежность и безопасность не знают компромиссов."

Развитие продолжается

В дальнейшем компания TQ Systems GmbH с технологией RoboDrive хочет развиваться от производителя компонентов и двигателей к поставщику систем. "В настоящее время мы работаем над созданием своего собственного преобразователя, который характеризуется высокой тактовой частотой регулятора, то есть с коэффициентом в пять раз быстрее, чем доступные в настоящее время на рынке преобразователи", - Манфред Шедл заглядывает в будущее. - "Это даст еще больше для возможной динамики наших двигателей в регулировании".