До сих пор быстрые и мощные малогабаритные захваты для подъемно-транспортного оборудования имели пневматическое исполнение. Это объясняется тем, что с помощью сжатого воздуха можно практически без задержки передать значительное усилие. Однако, пневматические системы требуют применения сложного оборудования. Подача сжатого воздуха на каждом этапе производства сопряжена с высокими трудовыми и материальными затратами. Теперь вы можете сэкономить силы и средства, поскольку новые захваты с электроприводом работают на столь же высокой скорости и с такой же высокой мощностью, что и их пневматические аналоги. При этом ключевую роль играют сверхмощные серводвигатели компактной конструкции.
Захват и выгрузка мелких деталей в нужном месте являются стандартной операцией при выполнении многих погрузочно-разгрузочных и монтажных работ (рис. 1). Однако, аналогичные задачи также выполняются во многих других сферах, например, в современных крупных лабораториях, в которых необходимо чрезвычайно быстро анализировать пробы крови, ДНК или активных реагентов, распределенных по тонким штативам с пипетками. Малогабаритные роботы захватывают штативы и передают их на ближайшую испытательную установку.
Захваты также применяются при монтаже печатных плат для современной силовой электроники. Захваты для мелких деталей захватывают компоненты и вставляют их контакты в соответствующие отверстия печатной платы. При этом следует избегать повреждения изделия. Поэтому, так же, как и в большинстве случаев при применении подъемно-транспортного оборудования, кроме точного расчета усилия, первоочередное значение имеет скорость выполнения операций. Быстрый захват, в конечном счете, повышает производительность.
Для пневматического оборудования требуется собственная инфраструктура
До сих пор, следуя традиции, а также из практических соображений, промышленные захваты оснащались пневмоприводами, поскольку они имеют высокую плотность мощности. То есть, при небольших объемах они могут создавать довольно высокое усилие, которое может использоваться для грузоподъемных операций практически без задержки, сразу после открывания переключающего клапана. Разумеется, пневматические приводы могут находиться лишь в двух состояниях: открытом или закрытом, с полной нагрузкой или вообще без таковой. Регулирование усилия требует значительных затрат. Кроме электрических контактов для системы управления, пневматический захват должен быть оснащен патрубками для подсоединения пневмопроводов. Это может представлять определенные сложности в условиях стесненного пространства, которые нередко имеют место при обработке небольших деталей.
Однако самым крупным недостатком таких захватов является необходимость использования самой пневматической системы. Она состоит из таких минимальных компонентов, как компрессор и воздухоочиститель, собственная сеть трубопроводов, а также сложная система регулирования для непрерывного поддержания постоянного и равномерно распределенного давления. Поэтому, приобретая новые системы, эксплуатирующие организации все чаще стараются избежать использования этой дополнительной дорогостоящей инфраструктуры, полностью перейдя на электрические приводы. Теперь это возможно: компания SCHUNK разработала EGP 40, новый полностью электрический захват для мелких деталей (рис. 2), создающий запирающее усилие до 140 Н, что превышает усилие даже пневматического аналога, знаменитого MPG-plus 40 того же производителя.
После Второй мировой войны в 1945 году Фридрих Шунк основал компанию, первый офис которой располагался в гараже в городе Лауффенам-Неккар. К числу первых крупных заказов механического цеха относится изготовление тормозных барабанов и дисковых маховиков для автомобилей NSU Prinz 4, а также прецизионных деталей для Porsche 356. В 1964 г. предприятие возглавил сын Фридриха Шунка, Хайнц-Дитер Шунк. Под его руководством SCHUNK из ремесленного предприятия превратилась в крупную международную компанию и на сегодняшний день считается мировым лидером по производству зажимных технологий и систем. Свыше 2000 сотрудников по всему миру применяют свои знания, свой опыт и энтузиазм для успеха компании. SCHUNK имеет собственные представительства и своих дистрибьюторов более чем в 50 странах на пяти континентах. Мы гарантируем максимальную близость к клиенту для выполнения сервисного обслуживания и предоставления консультаций.
Компактный серводвигатель высокой мощности
В качестве привода электрического захвата для мелких деталей применяется 4-полюсный бесщеточный серводвигатель постоянного тока серии ВХ4 (рис. 3) производства FAULHABER. Четырехполюсная технология при компактном исполнении двигателя обеспечивает высокий непрерывный крутящий момент, плавный ход и низкий уровень шума. Кроме того, прочная конструкция может быть автоматизирована, что снижает затратность ее производства. «Поскольку этот двигатель безынерционный, то отдаваемый крутящий момент не зависит от положения», — объясняет Андреас Кнебель, продавец-консультант FAULHABER. «К тому же его минимальная инерционная масса обеспечивает очень высокую динамику. Уже при пуске и в нижнем диапазоне частот вращения создается полный крутящий момент. Это чрезвычайно важно для данного оборудования, поскольку пальцы захвата часто проходят очень короткий путь». Дополнительным преимуществом высококачественной технологии двигателя является низкое потребление электроэнергии.
Благодаря этим характеристикам использование малогабаритного серводвигателя стало важнейшим техническим условием разработки электрических захватов для мелких деталей. Маттиас Куас, инженер-конструктор SCHUNK объясняет подробнее: «Наш захват предназначен для простого и удобного перемещения и монтажа компонентов в оборудование заказчика. Раньше устанавливать двигатели такой мощности в устройства данного типа было попросту очень дорого. Разработка экономичной концепции двигателя позволила нам поставить вопрос о внедрении приобретенного электрического привода. Кроме того, для нас было крайне важно использовать надежную технологию, прошедшую комплексную проверку. А этот двигатель доказал свою безотказность и долговечность в составе многочисленных устройств».
Электроника по индивидуальному заказу
Очевидно, что управляющая электроника — в первую очередь ввиду пространственных особенностей — должна выполняться индивидуально, в зависимости от специфики конкретного применения. Для того, чтобы ее можно было вмонтировать в захват, форма печатной платы и расположение компонентов были оптимизированы. К тому же электроника оснащается индивидуальным соединением и дополнительной схемой ЭМС-защиты. Программное обеспечение было также соответствующим образом модифицировано. «Компания FAULHABER проявила себя в качестве компетентного партнера по разработке, — подчеркивает Маттиас Куас, — а сотрудничество оказалось чрезвычайно конструктивным и плодотворным».
Поскольку форма корпуса и электрические соединения электрического захвата полностью соответствуют его пневматическому аналогу, а датчики и сигналы управления также идентичны, пользователь может с минимальными затратами осуществить переход с пневматической технологии на электрическую, воспользовавшись всеми преимуществами новой системы. К таковым, например, относятся хорошее отношение времени запирания к ходу, точность перемещения пальцев захвата, обусловленная применением эффективной направляющей качения с крестовой роликовой цепью, а также четыре различных усилия захвата. То, что на пневматическом захвате можно сделать только с помощью сложной системы регулирования, на нашем устройстве невероятно просто: вы можете установить требуемое усилие зажима посредством переключателя, расположенного в отверстии на боковой панели корпуса. Таким образом также регулируется усилие зажима для перемещения деформируемых или чувствительных деталей.
Для производственных процессов с очень высокими требованиями к скорости обработки можно приобрести электрический захват высокоскоростного исполнения. «Этот захват оснащен двигателем с другим передаточным отношением редуктора, — говорит Маттиас Куас в заключение. — Усилие захвата здесь несколько ниже, зато продолжительность цикла намного меньше. Этот захват быстрее даже пневматической модели».
Группа FAULHABER, в которой работает 1500 сотрудников, специализируется на разработке, производстве и внедрении высокоточных приводов малой мощности и микроприводов, сервокомпонентов и систем управления производительностью до 200 Вт. Компания также реализует комплексные решения по индивидуальному заказу и широкий ассортимент стандартных изделий, таких как бесщеточные двигатели, микродвигатели постоянного тока, энкодеры и контроллеры движения. Товарные знаки группы FAULHABER во всем мире считаются символами высочайшего качества и надежности в сложных сферах применения с тяжелыми условиями эксплуатации, таких как медицинская техника, установки автоматического монтажа, прецизионная оптика, телекоммуникации, авиастроение и космическая промышленность, а также робототехника. Компания предлагает надежные решения для целого ряда применений: от микропривода диаметром всего 1,9 мм до микродвигателя постоянного тока высокой мощности размером 44 мм. Все изделия комбинируются с различными прецизионными приводными механизмами.
Более подробная информация о приводах FAULHABER приводится на Интернет-сайте www.faulhaber.com
Андреас ЗЕГЕН, дипл. инж. (бакалавр),
начальника отдела маркетинга в FAULHABER.
Эллен-Кристине РАЙФФ,магистр, редакция Штутензее
