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运动控制设计中的传动装置

运动控制设计中的传动装置

使用齿轮头的优点是什么?

据估计,在服务中只有大约三分之一的运动控制系统使用传动装置,尽管这样做有很好的理由。例如,当你的运动控制系统必须运行在1,000 rpm或更少,使用齿轮头是有利的。在设计有尺寸限制的系统时,使用传动装置也是明智的。将齿轮头与伺服电机配对或使用集成的齿轮电机可以让您使用更小的电机,从而减少系统尺寸。
在运动控制系统中使用伺服齿轮头的优点包括:

  • 扭矩倍增。齿轮头可以提供机械优势时,安装到电机输出轴。这是因为每个齿轮上的齿轮和齿的数量提供了一个由比率定义的机械优势。假设一个马达能产生100英寸。-磅的扭矩,和5:1的比率齿轮头是附加的。根据齿轮头的效率,产生的扭矩将接近500磅。使用一个齿轮头产生更高的扭矩输出在一个较小的信封。
  • RPM的减少。齿轮头通常被称为齿轮减速器,因为他们增加扭矩输出而降低电机转速。例如,当一个电机运行在1,000转/分和一个5:1比齿轮头连接,在输出的速度是200转/分。这样的减速可以提高系统的整体效率。在最近的一个例子中,一个磨石机构要求电机以每分钟15转的速度运行。速度慢使砂轮转动困难,因为马达往往呈齿轮状。在这里,使用100:1的齿轮头,使电机运行在1500 rpm,提供一个平稳,连续的旋转。
  • 惯性匹配。在过去的15年左右,伺服电机制造商引进了轻质材料、高密度铜绕组和高能磁铁。伺服电机因此产生更多的扭矩相对于框架尺寸比过去,导致更大的惯性不匹配伺服电机和他们控制的负载。

回想一下,惯性是物体抵抗任何运动变化的阻力的量度,是物体形状和质量的函数。物体的惯量越大,物体加速或减速所需的扭矩就越大。
当负载惯性比电机惯性大得多时,可能会导致过度超调或增加沉降时间。这两种情况都会降低生产线的产量。
另一方面,当电机惯性大于负载惯性时,电机将需要比特定应用所需更多的功率。这增加了成本,因为你为一个比必要的更大的马达支付了更多的钱,增加的电力消耗意味着更高的运营成本。解决方案是使用一个齿轮头匹配的惯性电机的负载。选择适当的齿轮头可以让您使用更小的电机以及开发一个更灵敏的系统。

帮助降低系统成本

其结果是,扭矩倍增、转速降低和惯性匹配有助于降低系统成本,因为使用齿轮头可以使用更小尺寸的电机和驱动。
例如,一个应用程序在300转/分钟的速度下需要200磅的扭矩。为了单独使用伺服电机驱动负载(在行业中发现的标准性能属性),一个142毫米框架尺寸的伺服电机和一个驱动器,可以提供30a连续是必要的。该系统的成本约为6000美元。但使用齿轮头的应用程序,让您使用一个90毫米伺服电机和相应的较小的驱动器。

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