7 Schritte, die Ihnen helfen, den am besten geeigneten Harmonic Gear-Drehaktuator auszuwählen

Wie wählen Sie denHarmonic-Drive-Drehaktuator aus, der am besten zu Ihren Anforderungen passt?

Dieser Artikel stellt den Auswahl- und Berechnungsprozess unter den Gesichtspunkten der Bestätigung des Untersetzungsverhältnisses, der Drehmomentberechnung, der Lagerlastberechnung, der Bestätigung der Lastträgheit und der Treiberanpassung vor.

1. Lastdrehmoment berechnen

1) Berechnungsformel für das Last-Schwerkraftdrehmoment:

TG = M × g × L × cosΘ

Θ = der Winkel zwischen der Richtung der Schwerkraft und dem Hebelarm L

2) Berechnungsformel für das Last-Beschleunigungsdrehmoment:

Ta = J × α

Lastträgheit J: gemessen mit 3D-Modellierungssoftware (Materialeigenschaften müssen einbezogen werden, und bei der Messung ist auf die Position des Ursprungs des Koordinatensystems zu achten)

Winkelbeschleunigung α: wird entsprechend den tatsächlichen Anforderungen des Benutzers bestimmt (zum Beispiel Drehung um 180 Grad in 1 Sekunde, wobei für die Beschleunigungsphase 0.1 Sekunde benötigt wird)

3) Bestätigen Sie das gesamte Spitzendrehmoment beim Starten und Stoppen des Untersetzungsgetriebes:

∑T = (TG + Ta) × Sicherheitsfaktor

Sicherheitsfaktor: 1.2 bei leichter Stoßbelastung, 1.5 bei mittlerer Stoßbelastung, 2.0 bei starker Stoßbelastung

Start-Stopp-Spitzendrehmoment ∑T ≤ maximales Beschleunigungsdrehmoment T2B

2. Produktauswahlprozess – Drehmomentberechnung

1) Erstellen Sie das Rotationskoordinatensystem

2) Wählen Sie das entsprechende Koordinatensystem aus

3) Beobachten Sie den durch das Ausgangskoordinatensystem bestimmten Wert (Izz in der Abbildung gezeigt)

T = J × α + TG

T: Spitzendrehmoment

J: Trägheitsmoment

α: Winkelbeschleunigung

TG: statisches Lastdrehmoment

Tipp: Die Winkelbeschleunigung kann einfach linear geplant werden.

Beispiel:

Der Motor beschleunigt von 0 rpm auf 3000 rpm in 0.12 s, Untersetzungsverhältnis 101, und die in SolidWorks simulierte Lastträgheit beträgt 0.88 kg·m².

α = (3000/60 × 2π) / 101 / 0.12 = 25.9 rad/s²

Unter Vernachlässigung des statischen Drehmoments beträgt das Spitzendrehmoment T = J × α = 0.88 × 25.9 = 22.8 N·m

3. Produktauswahlprozess – Drehmomentberechnung

T = J × α + TG

Beispiel:

Der Motor beschleunigt von 0 rpm auf 3000 rpm in 0.5 s, Untersetzungsverhältnis 101.

α = (3000/60 × 2π) / 101 / 0.5

Unter Vernachlässigung des statischen Drehmoments beträgt das Spitzendrehmoment T = J × α

Beispiel:

Der Motor beschleunigt von 0 rpm auf 3000 rpm in 0.12 s, Untersetzungsverhältnis 101, und die in SolidWorks simulierte Lastträgheit beträgt 0.88 kg·m².

α = (3000/60 × 2π) / 101 / 0.12 = 25.9 rad/s²

Unter Vernachlässigung des statischen Drehmoments beträgt das Spitzendrehmoment T = J × α = 0.88 × 25.9 = 22.8 N·m

4. Produktauswahlprozess – Lagerprüfung

Biegemoment-Lastdrehmoment

Die Berechnungsmethode für das statische Lastmoment lautet wie folgt:

Mmax = Frmax × Lr + Famax × La

Insbesondere wenn die Last schnell schwenkt, muss die Zentrifugalkraft einbezogen werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die gesamte Radialkraft auf das Lager:

∑Fr = Frmax + m × r × ω²

5. Produktauswahlprozess – Trägheitsprüfung

Motorträgheitsanpassung

Um eine bessere Systemreaktionsfähigkeit und eine präzisere Steuerung zwischen Motor und Last zu erreichen, sind Trägheitsanpassungsberechnungen für die Lastträgheit, die Eingangsläuferträgheit des Untersetzungsgetriebes und die Motorläuferträgheit erforderlich.

Da die Lastform und die Dichteverteilung des Kunden oft ungleichmäßig sind, kann die Lastträgheit direkt und schnell aus 3D-Modellierungssoftware gewonnen werden.

Berechnungsformel für das Lastträgheitsverhältnis:

Lastträgheit / i² / Motorläuferträgheit

Dieses Ergebnis sollte für eine bessere Reaktion des Servosystems innerhalb von 5 gehalten werden.

(i = Untersetzungsverhältnis)

Wenn das zunächst ausgewählte Untersetzungsverhältnis nach der Berechnung nicht geeignet ist, erhöhen Sie das Untersetzungsverhältnis oder wählen Sie einen Motor mit mittlerer oder hoher Trägheit.

6. Produktauswahlprozess – Genauigkeitsberechnung

Berechnung der Positioniergenauigkeit des Untersetzungsgetriebes

Bei Verwendung eines Drehaktuators für die absolute Positionierung kann der Fehler am äußersten Kreis der Lastdrehung mit der folgenden Formel berechnet werden (diese Formel berücksichtigt nicht den Torsionssteifigkeitsfehler, der durch das Lastdrehmoment verursacht wird):

δ = Positioniergenauigkeit (arcsec) / 3600 / 57.3 × R (Rotationsradius)

Beispiel:

Für HAT20-100 beträgt die Positioniergenauigkeit in eine Richtung 60 arcsec, und der Rotationsradius R = 200 mm.

Übertragungsfehler ≤ 60 / 3600 / 57.3 × 200 = 0.058 mm

7. Produktauswahlprozess – Genauigkeitsberechnung

Weitere Überlegungen:

Für Außenanwendungen: Achten Sie auf das Anlaufdrehmoment und ersetzen Sie es durch Niedertemperaturfett.

Für Säure- und Laugenkorrosionsumgebungen: Ein sekundärer Schutz des Abtriebsendes des Untersetzungsgetriebes ist erforderlich.

Für besondere Hochpräzisionsanforderungen: Kundenspezifische Harmonic-Drive-Untersetzungsgetriebe mit ultrahoher Steifigkeit sind erforderlich.

Besondere Anforderungen an Planlauf und Rundlauf bei der Bearbeitung von Werkzeugmaschinen.

Für Anforderungen an einen extrem kompakten Einbauraum: Standard-Untersetzungsgetriebe erfüllen die Anforderungen möglicherweise nicht; eine kundenspezifische Fertigung ist erforderlich.

Wenn Sie noch Fragen zur Auswahl eines Harmonic-Drive-Drehaktuators haben, kontaktieren Sie uns bitte.