Siłownik tradycyjny czy zintegrowany? 10 czynników do rozważenia

Wyeliminuj wszelkie niewiadome podczas wyboru między dwiema technologiami napędów elektrycznych

W czasie projektowania systemów ruchu liniowego konstruktorzy wybierają spośród szerokiej gamy komponentów. Niezawodność i wydajność układu zapewniają zarówno siłowniki elektryczne typu zintegrowanego, jak i te tradycyjne (niezintegrowane z jednostką napędową). W których aplikacjach lepiej sprawdzi się siłownik zintegrowany, a w których tradycyjny? W każdym procesie selekcji należy rozważyć różne czynniki.

Wybraliśmy 10 najważniejszych czynników doboru i prezentujemy krótkie porady, które ułatwią zrozumienie tego tematu.

Zintegrowane czy niezintegrowane: jaka jest różnica?

W Tolomatic definiujemy tradycyjne siłowniki jako zespół ze śrubą napędzany zewnętrznym silnikiem, przymocowanym do siłownika za pomocą sprzęgła, paska lub przekładni.

Typowe zastosowania takich siłowników obejmują np. tartaki / aplikacje do obróbki drewna, przetwórstwo spożywcze, material handling, prasy/nitowanie, obróbka metali i gięcie rur, a także aplikacje w branży paliwowej. Do użycia w tego typu zastosowaniach, tradycyjne siłowniki predestynuje przede wszystkim prostota integracji, możliwość zapewnienia odpowiedniej długości skoku, dużej siły oraz funkcja antyrotacji. A tylko kilka z wielu pożądanych cech siłowników niezintegrowanych.

Tradycyjne siłowniki Tolomatic obejmują serie RSX, RSA i ERD.

Zintegrowane siłowniki w Tolomatic to zespół śrubowy sztywno połączony i napędzany przez wewnętrzny serwosilnik.

Typowe aplikacje dla tego typu siłowników to zapory bezpieczeństwa, symulatory lotów, zrobotyzowane zgrzewanie punktowe. Dzięki swojej konstrukcji, siłowniki zintegrowane zapewniają kompaktowe rozmiary, niższą wagę, powtarzalną siłę, przyspieszenie i responsywność, a także ochronę przed wstrząsami, wibracjami i wnikaniem zanieczyszczeń.

Zintegrowane siłowniki Tolomatic obejmują serie IMA i ServoWeld (serwosiłowniki do punktowego zgrzewania oporowego).

10 najważniejszych czynników do rozważenia przy wyborze między siłownikiem tradycyjnym i zintegrowanym

1. Koszt systemu. Koszt zakupu tradycyjnego siłownika jest często niższy od kosztu siłownika zintegrowanego. Po dodaniu do tradycyjnego siłownika jednostki napędowej (serwosilnika/silnika krokowego), koszt układu proporcjonalnie się zwiększa. Siłowniki zintegrowane mają jednak konkurencyjne ceny i eliminują koszty pracy związane z montażem i instalacją silnika, co często czyni je najbardziej ekonomiczną opcją.

2. Prostota integracji. Tradycyjny siłownik (siłownik mechaniczny i zewnętrzny silnik z urządzeniem sprzężenia zwrotnego) jest zwykle pozyskiwany oddzielnie od serwonapędu i kontrolera ruchu (różni producenci). Tradycyjne siłowniki są zazwyczaj łatwiejsze do uruchomienia. Zintegrowany siłownik łączy mechaniczny siłownik i serwosilnik w jednym module liniowym tego samego producenta. Ta jednostka musi być następnie zintegrowana z serwonapędem i kontrolerem ruchu. Zintegrowane siłowniki wymagają dodatkowego czasu, aby skonfigurować je z serwonapędem i dostroić system siłownika.

Zaletą zintegrowanych siłowników jest ich elastyczność w zachowaniu mechanicznej formy, dopasowania i funkcji niezależnie od używanego systemu sterowania. Może to zapewnić dodatkową elastyczność dla wielu schematów sterowania, unikając konieczności modyfikowania zespołów mechanicznych.

3. Rozmiar: wymiary i waga. Kompaktowa konstrukcja zintegrowanego siłownika umieszcza środek ciężkości wzdłuż środkowej osi siłownika i bliżej powierzchni montażowej. Zapewnia to bardziej efektywny ruch, gdy siłownik jest używany do efektora końcowego. Obie konstrukcje mają porównywalną wagę w zależności od wybranego silnika i elementów mocujących silnik do tradycyjnego siłownika.

4. Ochrona przed wnikaniem, maksymalny skok, antyrotacja. Zintegrowane siłowniki mają mniej połączeń mechanicznych, co zmniejsza liczbę potencjalnych punktów wnikania np. zanieczyszczeń lub wilgoci do układu. Tradycyjne siłowniki pozwalają na dłuższe skoki, ponieważ zespół nakrętki przemieszcza się wzdłuż śruby, zapewniając podparcie na całej długości skoku. Konstrukcja zespołu nakrętki w tradycyjnych siłownikach łączy podparcie z wewnętrznym mechanizmem przeciwobrotowym. Zintegrowane siłowniki zwykle nie są w stanie pomieścić wewnętrznych zabezpieczeń antyrotacyjnych, zachowując jednocześnie wysoki stopień ochrony przed wnikaniem.

5. Wydajność i niezawodność. Dzięki mniejszej liczbie ruchomych elementów niż tradycyjne siłowniki, zintegrowane siłowniki zapewniają najwyższą wydajność i niezawodność.

6. Dokładność pozycjonowania i powtarzalność. Sztywne połączenie silnika zintegrowanego z siłownikiem zapewnia doskonałą dokładność pozycjonowania i dwukierunkową powtarzalność.

7. Wymagania dotyczące siły. Tradycyjne siłowniki zapewniają lepszą wydajność w aplikacjach o wysokim cyklu pracy i szczytowej wydajności dzięki korzystniejszym właściwościom rozpraszania ciepła.

8. Przyspieszenie i responsywność. Zwarte połączenie w zintegrowanym siłowniku tworzy sztywny system przenoszenia momentu obrotowego, co sprzyja zwiększeniu wartości przyspieszania i szybkości reakcji.

9. Wstrząsy i wibracje. Ze względu na nisko położony środek ciężkości, który znajduje się bliżej powierzchni montażowej, zintegrowane siłowniki mają zwykle wyższą tolerancję na wstrząsy i wibracje.

10. Względy bezpieczeństwa przy obciążeniach pionowych. Zintegrowane siłowniki zapewniają sztywne połączenie między hamulcem a zespołem śruby, aby zapewnić bezpieczną pracę przy obciążeniach pionowych.

Który wybrać?

Jak widać na podstawie powyższego porównania, zalety siłowników zintegrowanych i tradycyjnych rozkładają się raczej po równo. Decydując się na siłownik zintegrowany od Tolomatic, otrzymujecie kompletny zestaw od jednego producenta. Wybierając siłownik tradycyjny, przy wyborze jednostki napędowej pomaga program Tolomatic pn. “Your Motor Here”, który dobiera silnik do siłownika. Na podstawie doboru do siłownika dołączane są odpowiednie adaptery, które sprawiają, że montaż jest bezproblemowy.

Jeśli selekcjonujesz siłownik do aplikacji wertykalnej, pamiętaj o ograniczeniu ryzyka i zapewnieniu odpowiednich środków bezpieczeństwa. Możesz zastosować nakrętkę na śrubie ACME lub sprężynę (hamulec awaryjny).