Planetgearkasse til industriel automatisering: 7 nøgleydelsesfaktorer

På et pick-and-place portal skal en 750 W servomotor, der kører ved 3.000 omdr./min., levere 25 til 30 Nm ved udgangsakslen og stoppe inden for 0,05 mm fra den indlærte position, 90 gange i minuttet, tre skift om dagen. Drevet leverer hastigheden og kontrolsløjfen. Planetgearkassen, der er boltet til motorflangen, afgør, om de 0,05 mm stadig er 0,05 mm efter 12 måneders produktion eller har åbnet op til 0,4 mm.

Fem ydelsesfaktorer bestemmer resultatet: slør og vridningsstivhed, momenttæthed målt i forhold til den reelle servicefaktor, effektivitetstab pr. trin og den varme, det genererer, udgangslejelevetid under radial belastning og tætnings- og smørepakken tilpasset til anlægsmiljøet. Fejlbedømme to af dem på størrelsesarket, og aksen bliver rekonstrueret på butiksgulvet i stedet for på papir.

Shanghai SGR Heavy Industry Machinery Co., Ltd., kendt som SGR , bygger planetgearkasser, dobbeltomsluttende snekkegearkasser og kombinerede reduktionsgear til industriel automation og tunge maskiner, så kriterierne nedenfor er skrevet omkring, hvad der rent faktisk fejler, slides eller driver på en løbeline.

Hvad en planetgearkasse bidrager til en automatiseret akse

En planetgearkasse multiplicerer drejningsmomentet og deler indgangshastigheden ved at dele belastningen på tre eller flere planetgear, der er i kontakt med solgearet og det indvendige ringgear på samme tid, og det samtidige indgreb driver enhver fordel og enhver størrelsesfælde, der følger.

En planetgearkasse er en koaksial reduktionsgear, hvori et centralt solgear driver flere planetgear monteret på en roterende holder; planeterne ruller inde i et tandhjul, så den overførte belastning deles mellem flere tandpar i stedet for et enkelt maske.

Tre konsekvenser betyder noget på en automatiseret akse:

• Forholdet pr. trin løber fra 3:1 til omkring 10:1, så to trin når omkring 100:1 og tre trin når 1.000:1 i et hus, der er kortere end en sammenlignelig spiralformet enhed.
• Belastningsdeling på tre til fem planetgear sænker kraften på hvert tandpar, hvilket øger momenttætheden og vridningsstivheden og reducerer støjen, et enkeltmasket design producerer.
• Indgangs- og udgangsaksler sidder på samme centerlinje, så enhedens flange monteres direkte på en servomotor uden at flytte maskinaksen.

De samme egenskaber skaber fejltilstandene. En enhed, der alene har et gennemsnitligt drejningsmoment, vil slå sine planettænder ud længe før udgangslejet når dets nominelle levetid.

Tilbageslag og vridningsstivhed: den første præstationsfaktor

Slog er det vinkelspil, der måles ved udgangsakslen, når input vender om, og det konverteres direkte til positioneringsfejl: 1 buemin er lig med ca. 0,15 mm ved en 500 mm arm, 3 buemin er lig med 0,44 mm, og 8 til 12 arcmin i en industriel enhed til generelle formål er 16 mm1 eller mere.

ISO 1328-1:2013 definerer gearnøjagtighedsgraderne 0 til 12, og planetsæt i automationskvalitet skæres normalt til klasse 6 eller grad 7, hvilket er det, der tillader en 3 buemin-garanti uden håndlapning af hver enhed. Et klasse 5 sæt kan bestilles til 1 arcmin, til en prispræmie og længere leveringstid.

Stivhed er anden halvdel af samme specifikation. Backlash fortæller dig, hvor langt aksen bevæger sig, før lastbanen går i indgreb; torsionsstivhed, angivet i Nm pr. buemin., fortæller dig, hvor langt den afbøjes, når belastningen påføres. Begge numre hører hjemme på udvælgelsesarket, og samspillet mellem dem på en servoakse undersøges i denne gennemgang af tilbageslagsdeterminanter i robotpositionering .

Momenttæthed, servicefaktor og valg af forhold

Dimensionér en planetgearkasse efter maksimalt drejningsmoment i stedet for nominelt drejningsmoment, fordi en servoakse rutinemæssigt anvender 200 % til 300 % af det nominelle drejningsmoment i et par hundrede millisekunder under acceleration og bremsning. En vurdering, der kun dækker kontinuerligt drejningsmoment, vil slå planettænder i det første år af en højcyklusmaskine.

Anvend en servicefaktor på mindst 1,5 for enkeltskiftsautomatisering og 2,0 for 24/7 drift, og kontroller derefter resultatet mod det forhold, du faktisk har brug for. Forhold, tilbageslagsklasse og trinantal er ikke uafhængige valg: Tilføjelse af et trin for at nå et højere forhold koster cirka 3 procentpoints effektivitet og tilføjer tilbageslag ved hver mesh.

N-serie planetgearkasse med højt drejningsmoment Gennemgå denne N-serie-enhed, når du matcher servicefaktor, forhold, slør og trinantal, før du bekræfter det maksimale drejningsmoment og ISO 6336-driftsberegninger. Se produkt →

Hvor arbejdscyklussen omfatter hyppig reversering eller høj reflekteret inerti, bekræftes det maksimale drejningsmoment, antallet af spidscyklusser i timen og tandrods- og flankesikkerhedsfaktorerne beregnet til ISO 6336, før ordren frigives.

Effektivitet, varme og driftscyklus

Hvert planetarisk trin mister omkring 2 % til 3 % af den effekt, der passerer gennem det, så en enkelttrinsenhed returnerer omkring 97 %, to trin omkring 94 % og tre trin omkring 91 %. Den manglende procentdel forsvinder ikke; det forlader huset som varme.

Termiske klassificeringer er angivet ved en defineret omgivelsestemperatur, sædvanligvis 40 grader, og en defineret monteringsposition. En enhed, der er termisk tilstrækkelig i stillestående luft, kan overophedes inde i et lukket kabinet, og en højere servicefaktor er den billigste løsning: den vælger den næste rammestørrelse, hvilket øger udstrålingsarealet, før det øger omkostningerne meget.

Udgangslejelevetid, radiale belastninger og monteringsgrænseflade

Udgangslejet, ikke geartænderne, er den første komponent, der løber tør for margen på en remdrevet, kædedrevet eller tandhjulsdrevet akse. Kataloglejers levetid beregnes til ISO 281 og angives normalt som en L10-klassificering på 20.000 timer ved nominel belastning, det punkt, hvor 90 % af en befolkning overlever denne varighed.

N-serien koaksial basemonteret planetgearkasse med højt drejningsmoment Overvej denne koaksiale basemonterede enhed, når udgangslejelevetid, overhængende belastning, aksial belastning og starter pr. time styrer den drevne akse. Se produkt →

Giv producenten tre tal: den radiale belastning og dens påføringspunkt langs udgangsakslen, den aksiale belastning og starter pr. time. En overhængsbelastning påført 25 mm længere ude end antaget kan halvere den beregnede lejelevetid.

Miljø, tætning og smøring

Beskyttelsesklasse og smøring bestemmes af anlægget, ikke af katalogsiden. IP65 til IEC 60529 er det praktiske minimum, hvor der er afvaskning, støv eller metalpartikler.

• Fedt-for-live forseglede enheder fjerner olieskift, men har en lavere kontinuerlig termisk grænse end oliesmurte rammer af samme størrelse.
• Oliesmurte enheder, der kører mineralsk eller syntetisk gearolie til ISO VG 220, håndterer højere hastigheder og kontinuerlig drift bedre på bekostning af et olieskifteinterval.
• Fødevare-, medicinal- og emballageområder specificerer normalt NSF H1-registrerede smøremidler, som skal vælges før enheden samles frem for efter.
• Ekstreme omgivelser, under minus 10 eller over 45 grader, ændrer smøremiddelvalget og kan kræve et varmelegeme eller en blæser.

En seks-trins udvælgelsessekvens for automatiserede maskiner

Tilpas gearkassen til arbejdscyklussen i seks trin, og noter tallet bag hvert trin, så en senere ændring kan spores til en beslutning snarere end et gæt.

Planetgearkasse til applikationer med svingdrev Brug denne planetgearkasse, når du matcher arbejdscyklustrin; hvis en kontrol mislykkes, skal du overveje en større ramme, før du skifter til et lavere forhold. Se produkt →

Hvis et trin mislykkes, skal du flytte en billedstørrelse op, før du flytter til et lavere forhold; overdimensionering af rammen er reversibel, underdimensionering er forholdet ikke.

Spild, momenttæthed, effektivitet, lejelevetid og tætning er de fem faktorer, der adskiller en planetgearkasse, der holder tolerance i et årti, fra en, der bliver en linjepost i vedligeholdelsesloggen. At specificere alle fem i forhold til den reelle arbejdscyklus tager en eftermiddag; at rette dem efter idriftsættelse tager en nedlukning.