時間:2017-08-17 14:58:27來源:廣州市西克傳感器有限公司
電動代替液壓,伺服電動缸取代液壓系統(tǒng)——用于全自動工件成型、壓制或自動化裝配越來越多地采用機電一體化驅(qū)動技術(shù)。對用戶而言,除顯著降低運行成本外,無級調(diào)節(jié)特性也是首要的決定性優(yōu)勢。Ortlieb精密設(shè)備公司將如SICKStegmann的SKS36等電機反饋系統(tǒng)用于旗下的SERAC®伺服電動缸,進而確保高可用性的精確位移測量和位置調(diào)節(jié)。如圖1所示
在同一機器上加工不同強度的工件和毛坯、利用單一電動缸運動模式執(zhí)行多個工序、無級順暢移動至不同加工位置——在許多情況下,相對于液壓和氣動驅(qū)動,伺服技術(shù)擁有決定性優(yōu)勢。“因此,帶有運動控制功能的機電一體化系統(tǒng)勢不可擋。”位于Kirchheim/Teck的Ortlieb精密設(shè)備有限產(chǎn)品經(jīng)理NielsSelig解釋道。“此時,我們察覺到市場上的風向標發(fā)生了改變,無論是針對新設(shè)備還是翻新改造——尤其是當比較運行成本時,伺服驅(qū)動技術(shù)也顯著優(yōu)于液壓和氣動系統(tǒng)。”為使機電一體化系統(tǒng)能高精度完成塑型或鉚接工藝,必要時可以做多根伺服軸同步運動,伺服電動缸(如Ortlieb的SERAC®產(chǎn)品系列中)使用了高可用性的精確位移測量系統(tǒng)——例如配備HIPERFACE®接口的SICKStegmann旋轉(zhuǎn)電機反饋系統(tǒng)SKS36。
Ortlieb:夾持與伺服絲杠技術(shù)的“精密公司”
100多年來,位于Kirchheim/Teck的Ortlieb公司將自身定位為“精密公司”,在工件與工具夾持以及伺服電動缸領(lǐng)域提供經(jīng)濟、精確的解決方案。“基于我們的研發(fā)和專利已定義了眾多重要的夾持技術(shù)DIN標準,”NielsSelig指出。“從標準的壓緊式夾鉗到單個生產(chǎn)的非標夾持解決方案,我們一站式提供靈活的標準化和客戶定制化解決方案。”機電一體化構(gòu)件和伺服電動缸已成為公司日益重要的第二大支柱,其將于2017年春入駐其中一所位于巴登-符騰堡州的最具創(chuàng)新力、建筑和能效方面均達最高標準的公司辦公樓。其中,預(yù)先連接安裝的完整解決方案是重中之重,其由可模塊化配置的伺服電動缸組成。“電機、絲桿、編碼器和剎車閘(如需)均已完整集成在電缸中,”NielsSelig說道?;诠驹诮z桿技術(shù)領(lǐng)域擁有的特殊專利技術(shù),SERAC®伺服電動缸展現(xiàn)出非同一般的性能。
SERAC®伺服電動缸匯集航天和機械制造領(lǐng)域的專有技術(shù)
正如“電動代替液壓”這一口號,Ortlieb憑借SERAC®伺服電動缸產(chǎn)品系列,為取代液壓缸和氣缸提供創(chuàng)新解決方案。各個型號的外殼構(gòu)造、電機規(guī)格、扭轉(zhuǎn)止動裝置或固定方式各不相同,均因較高的集中大推力和集成性而出眾。在小零件裝配或沖壓、成型和鉚接的不同工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中,該產(chǎn)品系列在極其惡劣的運行條件下屢經(jīng)考驗。SERAC電缸的技術(shù)基礎(chǔ)是最初為航天領(lǐng)域研發(fā)的特殊行星滾柱絲杠,其主要特征在于重量極輕,無需附加減速齒輪即可實現(xiàn)精確定位。基于DLR(德國航空航天中心)遍布全球的專利,Ortlieb研發(fā)出ASCA®行星絲杠,并為機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用進行批量生產(chǎn)。許多SERAC®型號的作動絲桿可實現(xiàn)僅一毫米的微小導程,從而能夠通過電缸達成極為精確的作業(yè)點移動。其前提在于支持同等精確的位移測量和定位的編碼器,如電機反饋系統(tǒng)SKS36。
電機反饋系統(tǒng)SKS36調(diào)節(jié)精確定位
Ortlieb將配備HIPERFACE®接口的SICKStegmann電機反饋系統(tǒng)SKS36應(yīng)用于所有SERAC®產(chǎn)品系列。“其緊湊的設(shè)計可確保較短的電機安裝長度”,NielsSelig列舉出一向重要結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。事實上,精心設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使得外殼直徑僅為36mm,而結(jié)構(gòu)高度(不含軸)同樣極小,僅為37mm。正因如此,該款電機反饋系統(tǒng)僅“重”65g,是同類產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)最為緊湊的編碼器之一。作為Ortlieb伺服電動缸數(shù)字調(diào)節(jié)電路中的單圈型編碼器系統(tǒng),SKS36通過細分為128個正弦/余弦周期的單圈旋轉(zhuǎn),提供關(guān)于轉(zhuǎn)向、速度以及絕對位置信息的數(shù)值。同時,該系統(tǒng)還具有極高的可靠性和精度——這一點主要通過極小的碼盤實現(xiàn),其位于旋轉(zhuǎn)軸的中間位置,借此杜絕任何偏心誤差。該碼盤上有128條線,專門研制的Opto專用集成電路對其進行掃描,從而產(chǎn)生具有極高線性度和插值可行性的正弦信號。“由此可極為精確地測量SERAC絲桿的進給量,并用于精確定位”,NielsSelig解釋道。只因行星滾柱絲桿的作業(yè)方式并非形狀配合,而是滾動摩擦配合。“故而可傳遞明顯更多的力,同時絲桿的使用壽命不受影響”,NielsSelig說道。“工作原理導致絲桿運行時會出現(xiàn)滑動,因此除編碼器外還需要額外的線性測量系統(tǒng)。這樣一來,通過兩個編碼器系統(tǒng)的相互配合,可實現(xiàn)<0.01mm的定位精度和±0.01mm的重復精度。”SKS36也由此以其高精度、高可用性和堅固性而出類拔萃。“伺服缸中允許的最高工作溫度遠遠低于編碼器指定的125°C,”NielsSelig描述道。“沖壓、成型和壓制期間可能出現(xiàn)的振動和沖擊將無損SKS36的功能可靠性。例如,在板材成型過程中,配備該電機反饋系統(tǒng)的SERAC®KH電缸可在三秒同步信號內(nèi)完成超過4千萬次循環(huán)而無任何問題。”
機電一體化系統(tǒng)的多圈型和安全型解決方案
在Ortlieb電缸中,單圈型電機反饋系統(tǒng)SKS36因其精確度、方便的集成方式和可用性而令人信服。針對需要重復旋轉(zhuǎn)位移測量和定位的任務(wù)設(shè)置,多圈型電機反饋系統(tǒng)SKM36憑借內(nèi)置的微型機械式傳動裝置測量最多4,096圈旋轉(zhuǎn)并以高達16,777,219步的分辨率輸出。
若以安全為導向考量機電一體化系統(tǒng)和驅(qū)動技術(shù)解決方案,SICKSTEGMANN的SIL2電機反饋系統(tǒng)SKS36S和SKM36S作為動態(tài)型精確伺服控制電路中的安全編碼器脫穎而出。這兩種系統(tǒng)可用于依據(jù)EN62061與IEC61508符合SIL2分級以及依據(jù)ENISO13849-1符合性能等級(PLd)的應(yīng)用。因此,它們可提供經(jīng)認證的功能安全,即能夠以安全為導向?qū)λ欧妱痈着c機電一體化系統(tǒng)的功能和功能鏈進行有關(guān)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和停機狀態(tài)的監(jiān)控。SICKStegmann電機反饋系統(tǒng)可借此提供機電一體化系統(tǒng)中的多種位移測量和定位選項——不只是在Ortlieb的電缸中。如圖3
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