Когда дело доходит до линейных приводов, электромеханические устройства становятся предпочтительнее своих пневматических собратьев из-за их скорости, точности и размера.

В последние годы со стороны менеджеров заводов и компаний стали все громче требования использовать больше электрических стержневых приводов и меньше пневматических приводов в оборудовании для автоматизации производства. Этому преобразованию способствуют несколько факторов, но наиболее важными являются растущие потребности в:

• Улучшите производительность машины с помощью электромеханических приводов, обеспечивающих более высокую точность.
• Уменьшите размер оборудования с помощью электромеханических приводов, которым требуется всего около четверти пространства для обеспечения той же тяги, что и пневматическим приводам.
• Используйте энергию более эффективно, поскольку электромеханическим приводам не нужны воздушные компрессоры, работающие круглосуточно и без выходных, поддерживающие давление.
• Сократите техническое обслуживание и общую стоимость владения, поскольку в электромеханических приводах используется меньше компонентов, не требуются компрессоры и не возникает утечек воздуха.

После принятия решения о замене пневматических приводов электромеханическими, следующим шагом является выбор подходящих электромеханических приводов среди множества марок. Хотя основные характеристики тяги могут быть схожими, существуют существенные различия в области характеристик жизненного цикла, ремонтопригодности и устойчивости к воздействию окружающей среды.

Вообще говоря, чем больше диаметр ШВП, тем больше потенциал тяги. Однако для достижения этого необходимо правильное сопряжение упорного подшипника и всех точек крепления, включая удлинительную трубку, внутреннюю шариковую гайку, корпус подшипника и корпус грязесъемника. В противном случае любое увеличение тяги будет происходить за счет срока службы системы. Компонент, слишком слабый, чтобы выдержать нагрузку, изнашивается гораздо быстрее или даже выходит из строя.

У вас может быть два привода, каждый из которых оснащен 16-миллиметровой ШВП и обеспечивает тягу 750 Н, причем один, например, может иметь срок службы 2000 км, а другой - 8000 км. Разница заключается в том, насколько хорошо ШВП и другие компоненты сопрягаются друг с другом.

Более того, поскольку больший диаметр ШВП коррелирует со стоимостью и занимаемой площадью, правильное сопряжение ШВП и других компонентов снижает и то, и другое. Чтобы удовлетворить требования приложения в силе 3200 Н, один поставщик может использовать шариковый винт диаметром 20 мм, в то время как другой поставщик, у которого есть правильно соединенные компоненты, может достичь того же усилия с помощью винта диаметром 12 мм. Таким образом, размер последней ШВП можно уменьшить без ущерба для производительности.

Правильное соединение ШВП с другими компонентами существенно влияет на срок службы привода, а в сочетании с конструкцией держателя эти два фактора оказывают наибольшее влияние на точность и грузоподъемность. Другая цель конструкции привода — уменьшить радиальный и поперечный свободный ход. Факторами, влияющими на это, являются диаметр несущего корпуса, площадь контактной поверхности и использование опорных ножек. Например, больший несущий корпус выдерживает большие внешние радиальные нагрузки за счет увеличения площади контакта с поверхностью в ситуациях боковой нагрузки. Возможность боковой нагрузки на электрические приводы повышает производительность, точность и компактность до уровня, недостижимого для пневматических или гидравлических приводов.

Хотя увеличение площади поверхности увеличивает радиальную и боковую нагрузку, это не обязательно способствует устойчивости. Эту проблему часто решают путем фиксации приподнятых ножек в рифленых каналах (три на изображении выше). Эти опорные ножки снижают вибрации, которые могут увеличивать шум и способствовать износу. В большинстве конструкций используются одно или два таких выступа, что устраняет некоторый люфт, но может издавать щелкающие звуки, поскольку система со временем начинает изнашиваться. Однако использование четырех опор вместо двух снижает износ и шум, обеспечивая более эффективную и долговечную защиту от вращения. Кроме того, дополнительные ножки обеспечивают возвратный ход без зацеплений, что еще больше снижает люфт из-за износа.

Кроме того, изгиб этих опор наружу создает радиальную предварительную нагрузку, что уменьшает люфт в упорной трубе. Он также центрирует корпус держателя и шариковую гайку, устраняя необходимость установки держателя под экструзию и компенсируя износ в течение срока службы устройства. Поддержание всего на одном уровне сокращает количество раз, когда привод необходимо калибровать для обеспечения постоянного крутящего момента на холостом ходу.

Жесткие допуски имеют решающее значение для снижения износа и снижения шума. Но если воздушного зазора вообще нет, давление возрастает, когда приводы работают на высоких скоростях. Это вызывает перегрев, что приводит к проблемам со смазкой и другим проблемам с долговечностью. Чтобы решить эту проблему, сделайте две ключевые детали на опорах держателя ниже, чем остальные две — именно такой подход компания Thomson применяет при создании многих своих приводов. Это обеспечивает достаточный зазор, чтобы предотвратить нарастание давления. Как видно на изображении выше, два штекерных элемента, ортогонально расположенные на опорах, ниже двух оставшихся.

Ремонтопригодность

Простота обслуживания влияет на производительность жизненного цикла и способствует повышению производительности. Электромеханические приводы различаются по смазке и обращению с двигателем. Большинство приводов втягиваются, частично открывая детали на 60–70 % для смазки. Технические специалисты снимают колпачки, находят детали, требующие смазки, добавляют смазку и, возможно, придется повторить этот процесс.

Однако лучший подход — полностью выдвинуть или втянуть трубку, обнажая все компоненты для максимального воздействия. Это позволяет компаниям использовать автоматизированную смазку. Кроме того, использование смазочного ниппеля избавит от необходимости снимать крышку, что еще больше упростит обслуживание.

Техническое обслуживание также можно ускорить, если исключить время, необходимое для сопряжения двигателя с механическим приводом. Традиционно монтаж двигателя в параллельной конфигурации занимает от 20 до 25 минут. После установки двигателя техник должен использовать различные инструменты, чтобы отрегулировать его правильное натяжение и выравнивание ремня. Для этого потребуется как минимум 12 шагов.

Однако, если привод поставляется с предварительно собранным параллельным решением, ремень можно предварительно натянуть во время сборки, что устраняет необходимость многоступенчатой ​​регулировки натяжения — двигатель можно закрепить болтами и использовать только в три этапа. При линейном монтаже преимущества предварительно собранного решения аналогичны, хотя и не столь значительны.

Кроме того, использование опорных подшипников исключает риск смещения. Он также защищает вал двигателя от радиальных нагрузок, что снижает шум и продлевает срок службы привода.

Экологическая устойчивость

Электромеханические приводы отличаются способностью выдерживать суровые условия, окружающую среду и частые промывки под высоким давлением. Это зависит от внешнего профиля, выбора материала и методов герметизации.

Профили с гладкими поверхностями чище, чем с рифлеными поверхностями, поскольку не накапливают пыль и жидкости. Таким образом, они больше подходят для суровых условий, когда требуются частые промывки. Однако у гладкого внешнего вида может быть и обратная сторона. При использовании в приложениях, требующих крепления датчика, для крепления датчика может потребоваться дополнительная пластиковая насадка.

Устойчивость к воздействию окружающей среды также зависит от состава материала удлинительной трубки. В большинстве систем используется хромированная сталь, но нержавеющая сталь — гораздо лучший выбор для суровых условий.

Ключевым показателем устойчивости к окружающей среде является код защиты от проникновения (IP). Например, степень IP 65 означает, что устройство защищено от пыли и защищено от струй воды под низким давлением с любого направления, что может произойти при промывке в пищевой промышленности и производстве напитков. Лишь немногие электрические приводы соответствуют этому рейтингу, но в агрессивных средах это имеет решающее значение. Степень защиты IP 54 обеспечивает некоторую защиту от брызг воды и менее 100% защиту от пыли, что делает его приемлемым для некоторых применений при промывке, но не в случаях, когда используется давление. Степень защиты IP 40, распространенная среди линейных приводов, означает отсутствие защиты от пыли и жидкости.

Более высокие значения IP в основном зависят от использования более качественных уплотнений. Thomson, например, герметизирует каждый отсек, включая крепления двигателя, на своих электромеханических приводах. Все прокладки также должны быть герметизированы и доходить до двигателя, а не доходить до монтажной пластины.

Следующее поколение управления движением

По мере роста требований рынка к более высокой производительности, сокращению времени переналадки, повышению надежности, большей экономии энергии и снижению затрат на техническое обслуживание и эксплуатацию все больше и больше проектировщиков и конечных пользователей переходят на электромеханические, а не на пневматические приводы. Для машин, требующих сложного управления движением, электромеханические приводы являются практически единственной альтернативой. Но даже для простых задач линейного движения разработчики и пользователи систем управления движением склоняются к электрическому приводу из-за меньшего и/или более простого обслуживания, повышенной экономии энергии и более чистой работы.

Еще большую выгоду можно получить, тщательно сравнив электроприводы разных марок. Всегда интерпретируйте термин «грузоподъемность» в контексте заявленного срока службы системы и требований к пространству. В этих областях существуют реальные компромиссы. Конструкция держателя влияет на точность, а также на боковую и вращательную нагрузку, поэтому обратите пристальное внимание на то, как держатель закреплен в канале, а также на форму и размер любых механизмов наведения.

Усовершенствованные механизмы и детали, такие как опорные ножки и конструкции ножек, которые можно изогнуть для лучшего захвата, повысят точность и уменьшат износ. Соответствующий внешний профиль, выбор материалов и стратегия уплотнения являются ключевыми факторами устойчивости к воздействию окружающей среды. Более гладкие профили, материалы из нержавеющей стали и более высокие степени защиты IP обычно обеспечивают максимальную защиту.