Základní geometrie: Proč pravoúhlý vstup mění prostorovou rovnici
V řadové (koaxiální) přesné planetové převodovce je servomotor namontován přímo za převodovkou podél stejné osy jako výstupní hřídel. Celková axiální montážní hloubka je tedy součtem délky tělesa převodovky (L1) a délky motoru (L_motor) – obě části zaujímají stejnou osu za výstupní plochou. Ve většině konstrukcí průmyslových strojů je tato kombinovaná hloubka omezením, které omezuje, jak blízko může být výstupní hřídel k nosné stěně, ložiskovému bloku nebo jinému mechanismu.
Přesná planetová převodovka s pravoúhlým vstupem (řada EP-ZDWE nebo EP-ZDWF) má na vstupu kuželový převod, který otáčí hřídel motoru o 90° vzhledem k výstupní hřídeli. Motor nyní vystupuje kolmo k ose výstupní hřídele. Celková axiální montážní hloubka za výstupní plochou je pouze délka tělesa převodovky L1 — motor je uložen v kolmém směru a vůbec nezvětšuje axiální hloubku za výstupní plochou.
Důležitý kompromis, který je třeba mít na paměti: Přístup s pravoúhlým zadáním šetří axiální hloubku, ale zavádí omezení kolmé výšky (L12 – celková výška sestavy včetně motoru namontovaného pod úhlem 90°). U 80palcového ZDWE je L12 = 119,5 mm. Stroj musí pro montáž motoru pojmout 119,5 mm v kolmém směru. U kompaktního stroje to může být přijatelné; u velmi plochého stroje to může zavést nové omezení. Před zadáním pravoúhlé konfigurace je nutné ověřit jak axiální, tak kolmé rozměry.
Výpočet axiální hloubky – všechny čtyři velikosti rámů, obě varianty stolků
Následující tabulky používají ověřené rozměrové údaje řady EP (hodnoty L1 z oficiálních specifikací produktů EP-ZDE a EP-ZDWE) v kombinaci s referenční délkou servomotoru 750 W o délce 100 mm – což je reprezentativní hodnota pro tuto výkonovou třídu od značek Mitsubishi, Panasonic a Yaskawa. Pro přesný výsledek upravte délku motoru podle skutečného motoru.
Jednostupňový (poměr 3:1 až 10:1)
| Rám | ZDE L1 | + Motor (750 W) | ZDE Total Axial | ZDWE L1 | Axiální uloženo | Ukládání % | Výška ZDWE L12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 60 mm | 113,5 mm | 100 mm | 213,5 mm | 150,0 mm | 63,5 mm ↓ | 29.7% | 93,0 mm |
| 80 mm | 144,0 mm | 100 mm | 244,0 mm | 184,5 mm | 59,5 mm ↓ | 24.4% | 119,5 mm |
| 120 mm | 195,2 mm | 100 mm | 295,2 mm | 249,2 mm | 46,0 mm ↓ | 15.6% | 167,5 mm |
| 160 mm | 291,0 mm | 100 mm | 391,0 mm | 368,0 mm | 23,0 mm ↓ | 5.9% | 229,0 mm |
Hodnoty L1 z oficiálních rozměrových specifikací EP-ZDE a EP-ZDWE. Délka motoru 100 mm = referenční servopohon 750 W (Mitsubishi HG-SR nebo ekvivalent). L12 = celková montážní výška jednotky ZDWE (kolmo k ose výstupního hřídele). Skutečné úspory se úměrně zvyšují s délkou motoru – delší motory přinášejí větší absolutní úspory.
Dvoustupňový (převodový poměr 9:1 až 64:1)
| Rám | ZDE 2stupňový + motor | ZDWE 2stupňový L1 | Axiální uloženo | Ukládání % | Nejlepší pro |
|---|---|---|---|---|---|
| 60 mm | 226,5 mm | 163,0 mm | 63,5 mm ↓ | 28.0% | Zápěstí kobota, malý AGV, kompaktní ramena |
| 80 mm | 262,0 mm | 202,5 mm | 59,5 mm ↓ | 22.7% | Vřeteno hlavy stroje, průmyslový robot J4 |
| 120 mm | 323,0 mm | 277,0 mm | 46,0 mm ↓ | 14.2% | Těžší indexovací hlavy, přenášecí ramena |
Pět scénářů návrhu strojů, kde je pravoúhlý vstup správnou inženýrskou volbou
Pravoúhlý vstup není vždy lepší – zavádí kuželový převodový stupeň, který přidává ztrátu účinnosti přibližně 2% a rozšiřuje vůli na <25–30 úhlových minut. Úspora axiální hloubky ospravedlňuje tyto kompromisy pouze tehdy, když ušetřená hloubka skutečně umožňuje konstrukci, která by jinak byla neproveditelná nebo vyžaduje strukturální kompromisy. Pět níže uvedených scénářů představuje nejběžnější situace v korejské servo automatizaci, kde pravoúhlý vstup přináší rozhodující hodnotu.
Vřetenové hlavy CNC nástrojů, laserové řezací hlavy a sestavy vodních trysek mají často pevný limit hloubky daný blízkostí sloupku stroje nebo nosné stěny. V těchto konfiguracích může být dostupná hloubka mezi čelem výstupního hřídele a konstrukcí stroje 180–210 mm – nedostatečná pro motor ZDE-80 plus (244 mm), ale přesně taková, jaká je pro ZDWE-80 (184,5 mm). Pravý úhel vstupu umožňuje, aby motor vedl podél zadní plochy sloupku stroje, a ne aby vyčníval za převodovku.
Nízkoprofilové AGV s cílem výšky podvozku 100–160 mm vyžadují, aby se hnací převodovka a hnací kolo vešly do tohoto rámu. Řadová sada motoru a převodovky vyčnívá směrem nahoru do karoserie podvozku. S pravoúhlou vstupní jednotkou EP-ZDWF (čtvercová příruba, pro přímou montáž na desku) je motor umístěn vodorovně uvnitř karoserie podvozku a pouze převodovka L1 vyčnívá dolů směrem k hnacímu kolu. Toto uspořádání je standardní u plochých konstrukcí AMR od korejských výrobců v Hwaseongu a Ansanu.
Korejští výrobci kobotů (OEM) cílí na vnější průměry zápěstí 60–100 mm. U J4 a J5 je průměr zápěstí přímo určen tím, co se vejde do průřezu ramene. EP-ZDWE-60 s motorem vystupujícím kolmo má L12 = 93 mm – vejde se do zápěstí o délce 100 mm. Řadový EP-ZDE-60 plus stack motorů s délkou 213,5 mm prodlužuje zápěstí 2×, čímž se zvyšuje distální hmotnost a snižuje dosah. Úplnou analýzu J1–J6 naleznete v průvodci výběrem kloubu robota. Zpětná vazba polohy v uzavřené smyčce servo regulátoru plně kompenzuje širší (<30 úhlových minut) vůli ZDWE v těchto kloubech.
Některé konstrukce strojů vyžadují, aby napájecí kabel motoru a kabel enkodéru byly vedeny směrem od výstupní plochy převodovky – buď aby se zabránilo znečištění kabelu během otáčení, nebo aby byly vedeny kabelovým řetězem, který má prostor pouze na boku sestavy. Pravoúhlý vstup umisťuje motor na bok, což umožňuje vedení kabelů do strany kabelovými řetězy určenými pro kolmý výstup kabelů. To je běžné u portálových systémů s dlouhými horizontálními dráhami, kde je správa kabelů významným konstrukčním hlediskem.
Podavače lisu a servopoháněná ramena pro přenos dílů často pracují uvnitř lisovací mezery s definovanou vůlí za výstupní hřídelí. Přenosové rameno běžící mezi zdvihy lisu může mít za hnací hřídelí vůli 190 mm – což stačí pro EP-ZDWE-80 (184,5 mm), ale ne pro motor EP-ZDE-80 plus (244 mm). Rozdíl 59,5 mm je rozdílem mezi konstrukcí, která volně přenáší prostor kolem rámu lisu, a konstrukcí, která překáží. Pravý úhel vstupu v těchto aplikacích není výhodou – je to to, co stroj fyzicky umožňuje.
Kvantifikované kompromisy – účinnost, zpětná vazba a teplota
Každá planetová převodovka s pravoúhlým vstupem má ve srovnání s jejím řadovým ekvivalentem při stejné velikosti rámu tři inherentní charakteristiky. Nejedná se o nedostatky v kvalitě – jde o fyzikální důsledky přidání stupně kuželového soukolí pro otočení vstupu o 90°. Pochopení jejich skutečné velikosti zabraňuje jak nadměrné specifikaci (zbytečné specifikaci řadového převodu), tak i podměrné specifikaci (použití pravoúhlého vstupu bez zohlednění rozdílů).
Vstupní stupeň s kuželovým převodem má vlastní účinnost záběru přibližně 97–981 TP3T. V kombinaci s účinností planetového stupně 961 TP3T (1 stupeň) je celková účinnost 1 stupně ZDWE přibližně 941 TP3T. Účinnost dvoustupňového ZDWE je přibližně 921 TP3T oproti 941 TP3T pro 2stupňový ZDE.
Závěr: U strojů s přerušovaným provozem (cykly robotických kloubů, podavače lisů) jsou skutečné náklady na efektivitu zlomkem tohoto množství. U strojů s nepřetržitým provozem 24 hodin denně, 7 dní v týdnu ověřte rozpočet na teplotu skříně – dodatečný generovaný teplo může vyžadovat nucené chlazení.
Vstupní stupeň kuželového ozubeného kola přidává k vůli planetového stupně (<8 úhlových minut pro ZDE) svou vlastní úhlovou vůli (přibližně 15–20 úhlových minut). Celková vůle ZDWE je tedy <25 úhlových minut (rám 80–160, 1 stupeň) a <30 úhlových minut (rám 60, 1 stupeň). Nejedná se o míru nižší kvality – jedná se o inherentní geometrickou vlastnost kuželových ozubených kol, která platí pro všechny výrobce.
| Konfigurace | Vůle | Lineární chyba při R=200 mm |
|---|---|---|
| ZDE-80 (1stupňový) | <8 úhlových minut | 0,47 mm |
| ZDWE-80 (1stupňový) | <25 úhlových minut | 1,45 mm |
| ZDWE-60 (1stupňový) | <30 úhlových minut | 1,75 mm |
Pro servoosy s uzavřenou smyčkou: Zpětnovazební smyčka polohy servopohonu kompletně kompenzuje pásmo necitlivosti v důsledku vůle během normálního polohově řízeného provozu. Vůle ZDWE je důležitá pouze pro pohony krokových motorů s otevřenou smyčkou – které by se stejně neměly používat v aplikacích přesných planetových převodovek.
Na rozdíl od řadových konfigurací, kde se motor jednoduše přišroubuje k zadní části převodovky v jedné definované orientaci, lze pravoúhlé vstupní převodovky objednat s výstupem motoru ve čtyřech směrech: vlevo (L), vpravo (R), nahoru (U) nebo dolů (D) – při pohledu z výstupního hřídele. Tento směr je pevně stanoven konstrukcí skříně kuželového převodu a po výrobě jej nelze změnit v provozu.
- V objednávce uveďte směr výstupu motoru – výchozí nastavení je obvykle vlevo, pokud není uvedeno jinak.
- Před konečným určením směru naplánujte trasu vedení kabelu od výstupního bodu motoru kabelovým řetězem nebo trubkou.
- Zvažte výstupní bod motoru vzhledem k pohybu osy – ujistěte se, že délka kabelu umožňuje plný rozsah pohybu s odpovídající vůlí
- Pro instalaci ve svislé ose s motorem vycházejícím dolů: ověřte, zda odtok vody z konektoru motoru nekoliduje s krytem převodovky.
EP-ZDWE vs. EP-ZDWF – Kulatá příruba vs. čtvercová příruba u pravoúhlého vstupu
Jakmile zjistíte, že pravoúhlý vstup je pro vaši aplikaci správnou konfigurací, dalším krokem je rozhodnutí o typu výstupní příruby: kulatá příruba (EP-ZDWE) nebo čtvercová příruba (EP-ZDWF). Tyto dvě řady sdílejí shodné vnitřní komponenty, převodové poměry, jmenovité krouticí momenty a vstupní stupně kuželového převodu – jediný rozdíl je v montážním rozhraní výstupu.
Instalace pravoúhlého vstupu – tři body, které se nevztahují na řadové jednotky
Skříň kuželového převodu trvale nastavuje směr výstupu z motoru. V objednávkovém formuláři uveďte L/R/U/D. Pokud je objednán a doručen nesprávný směr, úprava na místě není možná – jednotka musí být vrácena a repasována. V případě požadavků na nestandardní směr počítejte s dodatečnou dodací lhůtou 2–4 týdny.
Během prvních 50–100 provozních hodin prochází záběr kuželového ozubeného kola povrchovou úpravou (záběhem). Mírné kovové skřípání nebo cvakání během této doby je normální a do 100 hodin se zmírní na úroveň pozadí. Pokud hluk přetrvává nebo se zhoršuje i po 100 hodinách, zkontrolujte soustřednost hřídele motoru na vstupním rozhraní kuželového ozubeného kola.
Úspora axiální hloubky je pouze polovina kontroly geometrie. Musíte také ověřit, zda rozměr L12 (celková výška sestavy včetně motoru namontovaného pod úhlem 90°) odpovídá kolmé vůli ve vašem stroji. Hodnoty L12: ZDWE-60 = 93 mm, ZDWE-80 = 119,5 mm, ZDWE-120 = 167,5 mm, ZDWE-160 = 229 mm. Stroj, který se vyhýbá axiálnímu problému, by neměl způsobovat problém s výškou.
Kompletní shrnutí rozhodnutí – kdy zvolit kterou konfiguraci
| Rozhodovací kritérium | EP-ZDE Řadové kulaté |
EP-ZDF Vložený čtverec |
EP-ZDWE RA kolo |
EP-ZDWF Náměstí RA |
|---|---|---|---|---|
| Dostupná axiální hloubka | ✅ L1+Motor | ✅ L1+Motor | ⚡ Pouze L1 | ⚡ Pouze L1 |
| Vůle (1stupňová) | <8 úhlových minut | <8 úhlových minut | <25–30 | <25–30 |
| Účinnost (1stupňová) | 96% | 96% | 94% | 94% |
| Výstupní montážní plocha | Kulatý otvor | Čtyřhranný 4šroub ★ | Kulatý otvor | Čtyřhranný 4šroub ★ |
| Je potřeba obrábění otvoru | Ano | Ne ★ | Ano | Ne ★ |
| Nejlepší shoda s aplikací | Přesné osy, roboty, CNC | Montáž na desky, prefabrikované rámy | Kompaktní hlavy, zápěstí kobota | Podvozek AGV, svařované rámy |
Uveďte model servomotoru, cílovou velikost rámu a dostupnou hloubku instalace. Tým aplikačních inženýrů společnosti Korea Ever-Power vypočítá přesnou úsporu axiální hloubky pro vaši konfiguraci a potvrdí, zda je správnou volbou ZDWE nebo ZDWF – včetně kontroly kolmé výšky L12 a doporučení směru výstupu motoru. Pro výrobce OEM je podporována korejština a angličtina.
Zobrazit specifikace →
Zobrazit specifikace →
Zobrazit specifikace →
Střihač: Cxm
