Výrobcovia originálnych zariadení (OEM) navrhujúci vysokovýkonné priemyselné stroje čelia trvalnej výzve: dosiahnuť vyššiu presnosť dynamického polohovania, rýchlejšie cyklové rýchlosti a väčšiu konštrukčnú spoľahlivosť, pričom súčasne minimalizujú celkovú veľkosť stroja a náklady na jeho výrobu. V konvenčnej architektúre strojov – vrátane rotačných indexovacích karuselov, lisov na tvárnenie kovov, ťažkých dopravníkov na manipuláciu s materiálmi a extrudérov na plastové hmoty – pohonný systém využíva reťazec mechanických prostredníkov. Konštruktéri musia integrovať rýchlobehové motory, planétové prevodovky, remenové prenosy s ozubenicami, kolesá a pružné hriadeľové spojky. Táto viacprvková prenosová stratégia spôsobuje mechanickú poddajnosť, chyby nahromadenia pri montáži a zraniteľnosť v oblasti údržby. Prechod na architektúru priameho pohonu umožňuje výrobcom strojov odstrániť medzistupne mechanické komponenty a tým radikálne zjednodušiť usporiadanie stroja.
Mechanické prenosové nedostatky v konvenčných strojoch
Nasadenie tolerancií, hra, dynamické oneskorenie: Keď mechanici pripojia elektrický motor k pracovnej vretenovej osi stroja cez prevodovky a hriadeľové spojky, každé mechanické rozhranie spôsobuje nepresnosť polohy. Zuby ozubených kolies vyžadujú mechanickú hru, aby mohli fungovať bez zaseknutia, čo spôsobuje uhlovú hru, ktorá sa hromadí cez viacstupňové reduktory. V aplikáciách s vysokorýchlostným indexovaním alebo presným polohovaním táto hra zhoršuje opakovateľnú presnosť a spôsobuje kmitavé oscilácie pri ustálení servopohonu. Okrem toho mechanické prenosové komponenty vykazujú štrukturálnu torznú pružnosť. Pri náhlej akcelerácii alebo pri veľkých zmenách zaťaženia sa hriadeľové vodiče a remenové prenosy správajú ako torzné pružiny, čo spôsobuje dynamické oneskorenie, rezonančné vibrácie a chyby polohy, ktoré obmedzujú výrobný výkon.

Štrukturálny objem, počet súčiastok a doby dodávky pri nákupoch: priestorový objem vyžadovaný konvenčnými pohonnými jednotkami ukladá prísne obmedzenia celkovému návrhu stroja. Medzistupňové prevodovky s ozubenými kolesami, prechodové príruby, upevňovacie zariadenia pre motory a ochranné kryty remeňov spotrebúvajú cenný priestor na podlahe stroja a zvyšujú celkovú hmotnosť zariadenia. Výrobcovia strojov musia spravovať desiatky jednotlivých čísel súčiastok, pričom každá vyžaduje presné obrábanie, skladovanie v zásobe a ručné montážne operácie. Získavanie špeciálneho presného planetového alebo červeného prevodu často vyžaduje doby dodávky presahujúce 20 týždňov, čo vytvára zátky v dodávateľskom reťazci a spomaľuje dodávky komerčných strojov. Aby sa tieto technické a logistické obmedzenia odstránili, ENNENG ponúka riešenia s vysokým krútiacim momentom Priamy pohonný motor v celom výkonovom rozsahu od 5 kW do 5 MW a v prevádzkovom napäťovom rozsahu od 110 V do 690 V, čo umožňuje výrobcom strojov priamo namontovať rotory motorov na pohonné hriadele strojov.
Mechanizmy mechanického zjednodušenia architektúry priameho pohonu
Priame spojenie rotora a prenos bez hrebeňového hrebeňa: Priamy pohonný motor odstraňuje všetky medzizariadenia prenosu tým, že spojí rotor motora priamo s hriadeľom poháňanej strojnej zariadenia. Využitím topológií s vysokou hustotou permanentných magnetov poskytuje priamy pohonný motor ENNENG extrémny trvalý krútiaci moment pri nízkych otáčkach, čo presne zodpovedá požadovanému pomeru rýchlosti ku krútiacemu momentu pre daný strojný proces, a to bez potreby redukčného prevodového mechanizmu. Keďže zaťaženie je priamo uzamknuté do elektromagnetického poľa rotora, mechanický hrebeňový hrebienok sa zníži na nulu. Dynamická krútiaca tuhosť sa zvýši o jeden rád veľkosti, čo umožňuje vyššie zosilnenia riadiacej slučky servopohonu, kratšie doby ustálenia a vynikajúcu presnosť dynamického obrysového riadenia v automatických strojoch.

Priestorová integrácia, duté hriadeľové architektúry a konsolidácia súčiastok: Priame pohonné motory umožňujú mechanickým návrhárom premieniť elektrický motor z nepraktického vonkajšieho príslušenstva na integrovaný štrukturálny prvok stroja. ENNENG ponúka prispôsobené balíky priamych pohonov s veľkými dutými prechodom cez hriadeľ, špeciálne vyrobenými montážnymi prírubami a integrovanými ložiskovými skriňami typu cartridge. Priamy pohonný motor s dutým hriadeľom umožňuje, aby pneumatické potrubia, hydraulické potrubia, elektrické káble alebo laserová optika prechádzali priamo stredom pohonnej osi, čím sa eliminujú vonkajšie káblové dráhy a znižuje sa priestorová náročnosť stroja. Výrobcovia strojov konsolidujú desiatky mechanických súčiastok do jediného kompaktného motorového zariadenia, čím skracujú čas montáže v továrni a eliminujú mechanické postupy zarovnávania.
Normy bezpečnosti strojov a technické návrhové kroky pre výrobcov originálnych zariadení
Dodržiavanie noriem ISO 12100, IEC 60204-1 a ISO 1940-1: Integrácia technológie priameho pohonu do priemyselných strojov vyžaduje dodržiavanie medzinárodných bezpečnostných a konštrukčných noriem. Bezpečnosť návrhu strojov zodpovedá princípom normy ISO 12100, pričom odstránenie vysokorýchlostných rotujúcich hriadeľov, vonkajších remeňov a vystavených miest stláčania prirodzene zvyšuje bezpečnosť strojov pre obsluhu. Integrácia elektrickej regulácie sa riadi normou IEC 60204-1 (Bezpečnosť strojov – Elektrické zariadenia strojov), čo zabezpečuje správne odpojenie pri preťažení, tepelné ochranné zámky a súlad núdzového zastavenia. Dynamické vyváženie rotora spĺňa triedu G2,5 podľa normy ISO 1940-1, čím sa zabráni prenosu harmonických vibrácií z priamych pohonných zostáv s vysokým krútiacim momentom a nízkou rýchlosťou do citlivých základov obrábacích strojov.
Štvorfázový protokol zjednodušenia OEM pohonnej sústavy:
- Definovať dynamiku zaťaženia a pomer zotrvačností: Vypočítať spojité prevádzkové krútiace momenty, špičkové zrýchľovacie krútiace momenty a zotrvačnosť zaťaženia, aby sa zabezpečil optimálny pomer zotrvačností pri priamom pohone.
- Vykonávať priestorový spoluprípravu CAD: Integrovať 3D STEP modely vlastného puzdra priameho pohonu do rámu stroja, aby sa optimalizovala štrukturálna tuhosť, prístup k upevňovacím skrutkám a cesty pre odvod tepla.
- Nastaviť parametre riadenia orientovaného po poli: Uvedenie do prevádzky frekvenčného meniča pomocou elektrických konštánt prispôsobeného motora (Rs, Ld, Lq a spätné EMF Ke), čo umožňuje rýchlostné a polohové slučky s vysokou pásmovou šírkou.
- Zaviesť preventívne údržbové protokoly: Architektúry s priamym pohonom eliminujú výmenu oleja v prevodovkách a vyžadujú len občasné monitorovanie mazania ložísk a kontrolu elektrickej izolácie pri 1000 V DC.
Kontaktujte nás
Zjednodušenie architektúry prenosu vybavenia pomocou technológie priameho pohonu s trvalými magnetmi umožňuje výrobcom strojov vytvárať rýchlejšie, kompaktnejšie a spoľahlivejšie priemyselné systémy. Inžinierski konzultanti spoločnosti ENNENG spolupracujú s tímami mechanického návrhu OEM od počiatočného kinematického modelovania cez výrobu prototypov až po sériovú výrobu v plnom rozsahu. Kontaktujte našu divíziu pre aplikácie priameho pohonu, aby ste urýchlili programy návrhu strojov:

F AQ
Otázka: Ako motor s priamym pohonom eliminuje mechanický hrebeň (backlash) v výrobných strojoch?
A:Motor s priamym pohonom pripája svoj rotor priamo k vretenu poháňanej strojovej jednotky bez medzizubových prevodov, remienkov alebo spojok. Keďže neexistujú žiadne mechanické rozhrania s ozubením, hrebeň (backlash) v prevodovkách je úplne eliminovaný. Presnosť polohovania je obmedzená len rozlíšením optického alebo magnetického snímača spätnej väzby, čo umožňuje opakovateľnosť polohovania pod jednu oblúkovú sekundu.
Otázka: Vyžaduje odstránenie prevodovky zväčšenie výkonu elektrického motora?
A:Nie, motory s priamym pohonom sú špeciálne navrhnuté s vysokým počtom pólov a hustými poliami permanentných magnetov, aby vytvárali veľmi vysoký trvalý krútiaci moment pri nízkych otáčkach. Hoci fyzický rám motora môže byť väčší ako rám vysokorotujúceho motora samostatne, celková fyzická záberová plocha je výrazne menšia ako súčet priestorových rozmerov vysokorotujúceho motora, montážneho kľukového krytu, pružného spojky a viacstupňového planetového prevodovky.
Otázka: Pre ktoré strojové aplikácie je zjednodušenie celého prenosového systému najvýhodnejšie?
A:Hlavné aplikácie zahŕňajú rotujúce indexovacie karusely, rotačné stoly obrábacích strojov, tlačové valce priemyselných tlačiarní, kapstany na ťahanie drôtu a ťažké čerpadlové jednotky na čerpanie šľamov. Všetky zariadenia, pri ktorých mechanické prevodovky trpia častým znížením presnosti spôsobeným hranovým prechodovým javom (backlash), vysokými nákladmi na údržbu alebo prísnymi obmedzeniami fyzického priestoru, okamžite profitujú z prechodu na pohonný systém s priamym pohonom.