22 тонны контролируемого линейного движения от Tolomatic и Kollmorgen

Актуаторы Tolomatic серии RSX (рис. 1) — мощные электромеханические линейные приводы штокового типа. RSX128 на базе ролико-винтовой передачи способен обеспечивать рабочее усилие в 22,2 т. Поскольку актуаторы Tolomatic производятся для реализации рабочего цикла (duty cycle) на 100%, то есть для работы 24/7 с необходимой для применения нагрузкой, их важной отличительной особенностью является надежность. Необходимые характеристики они приобретают благодаря современным решениям, в основе которых лежит конструктив механической ролико-винтовой передачи (РВП), также разработанный и производимый компанией. Именно технические параметры РВП позволяют обеспечить не только максимально возможное для данного типа оборудования усилие, но и прецизионную точность ±0,01 мм на 300 мм рабочего хода.

Рис. 1. Актуаторы Tolomatic серии RSX

Актуаторы серии RSX могут быть произведены для специальных применений и обладать не только анодированным алюминиевым или стальным оцинкованным корпусом для защиты от коррозии, но и рабочим штоком из нержавеющей стали и уплотнениями, обеспечивающими уровень влагопылезащиты IP67, а также особым покрытием для использования в пищевой промышленности. Срок службы актуатора можно рассчитать по соответствующей методике, но по опыту применения можно говорить о безостановочной двадцатилетней работе в режиме 24/7. Оборудование электромеханического привода легко совмещается с серводвигателями с размерами фланца крепления до 215 мм, но можно установить и более крупный двигатель. Для размещения актуатора с двигателем на оборудовании заказчика предусмотрено несколько опций крепления, таких как передний фланец, задняя проушина и боковые цапфы (рис. 2).

Рис. 2. Крепление Tolomatic серии RSX128:
а) передний фланец;
б) боковые цапфы

Движущийся шток РВП также может иметь различные типы окончания: внутренняя и внешняя резьба, проушина, комбинации с удлинением штока и др. (рис. 3).

Рис. 3. Тип окончания штока:
а) проушина;
б) внешняя резьба

Чтобы актуатор Tolomatic RSX128 был способен создавать требуемое усилие, необходим мощный двигатель, оснащенный датчиком обратной связи для контроля положения. С этой целью используется серводвигатель AKM84T (рис. 4) производства Kollmorgen. Продолжительный момент, создаваемый на валу данного серводвигателя, составляет 180 Нм, а номинальная скорость — 2000 об/мин. Этих значений вполне достаточно для того, чтобы обеспечить актуатор RSX128 необходимыми силой и скоростью. Стандартный присоединительный фланец позволяет без дополнительной подгонки сопрячь его с актуатором. Серводвигатель может быть оснащен стояночным тормозом, а шестнадцать видов датчиков обратной связи могут удовлетворить практически любые требования к точности, тепловым и вибрационным режимам. Рабочее напряжение AKM84T составляет 400/480 В, а номинальный ток — 67 А.

Рис. 4. Сервомотор AKM84T Kollmorgen

Мотор способен обеспечивать заданные параметры благодаря использованию сервоусилителя Kollmorgen S772 (рис. 5). Номинальное напряжение последнего составляет 208–408 В переменного тока, номинальный ток равен 72 А, а максимально пиковый — 140 А.

Рис. 5. Сервоусилитель S772 производства Kollmorgen

Сервоусилитель снабжен встроенными интерфейсами EtherCAT и CANopen, цифровыми и аналоговыми входами/выходами, встроенным линейным фильтром и возможностью установки до трех дополнительных плат расширения. Но главной особенностью данной модели является наличие встроенного контроллера, поддерживающего язык макросов. Этот язык представляет собой подмножество структурированного текста IEC 601131-3 и очень похож на BASIC или C, поэтому разработчику приложений не нужно проходить особое обучение, чтобы написать простую программу. Система использует внутренний компилятор, который обеспечивает быстрое выполнение программы. Исходный код программы хранится в одном сегменте флэш-памяти сервоусилителя (фактически 60 кбайт) и автоматически компилируется во время фазы загрузки. Если усилитель не включен, программа может быть изменена и перекомпилирована. Для написания макропрограммы используется программное обеспечение MacroStar Software, которое можно бесплатно скачать на сайте производителя. Программа исполняется в S700 на скорости до 16 кГц, работает обособленно или параллельно с системами полевых шин, позволяет реализовать четыре различных (реальных) цикла в реальном времени, обеспечивает доступ ко всем входам/выходам, параметрам, фактическим и целевым данным, а также интерполяцию между осями. По шине СANopen можно создать связь для многоосных систем, что позволяет не использовать внешний ПЛК.

Представленную в статье технологию линейного движения успешно применили, например, на производстве высококачественных отливок, где потребовался электромеханический привод для замены существующей гидравлики. Во время обычной работы вытягивание отливок из форм требовало усилия приблизительно в 6,73 т. Однако когда установку останавливали и отливку оставляли в форме для охлаждения, по расчетам заказчика, для разрушения отливки из формы могло понадобиться усилие до 18 т. Для работы машины также требовалось любое решение, обеспечивающее равную силу при вытягивании (втягивании) и нажатии (выдвижении). Компания Tolomatic предоставила в рамках проекта два электрических привода RSX Extreme Force в виде стержней с технологией роликового винта высокой производительности для удовлетворения требований пиковой тяги. Кроме того, класс защиты IP65 и прочная конструкция привода RSX максимально продлили срок службы приводов в условиях высокой температуры и грязной отливки. Электромеханический RSX обеспечил номинальную тягу при выдвижении или отводе, удовлетворяя специфическим требованиям. В результате заказчик получил следующие преимущества:

• каждый мощный электромеханический привод может достигать пиковых усилий более 9 т при суммарной пиковой нагрузке 18 т;
• устранена грязная гидравлическая система с высоким уровнем обслуживания, что помогло снизить затраты на ремонт и уменьшить время простоя;
• технология роликовых винтов в RSX имеет более длительный срок службы, чем использовавшееся до этого гидравлическое решение.

Еще одно успешное применение — проект производителя колесных дисков для автомобилей. Компания хотела заменить гидравлические цилиндры, чтобы улучшить управление процессом и снизить потребление энергии, а также заказчику требовалось устранить утечку гидравлической жидкости. Хотя гидравлическая система обеспечивала необходимую силу при переключении с одного размера колеса на другой, операторы машины были вынуждены выполнять несколько регулировок, чтобы повысить производительность. Каждое изменение параметров приводило к потере времени. Кроме того, гидравлический силовой агрегат должен был работать непрерывно, на что уходило большое количество энергии. Электропривод Tolomatic RSX был выбран для обеспечения постоянной, повторяющейся силы и устранения необходимости вмешательства оператора при переключении. Привод RSX с серво­управлением Kollmorgen позволил производителю сделать процедуры переключения для любого размера колеса быстрыми и простыми. КПД сервосистемы (80%) значительно выше, чем КПД использовавшейся до этого гидравлической системы (40–50%), и такое достижение позволило значительно экономить электроэнергию. Заказчик получил следующие преимущества:

• стабильное воздействие силы для лучшего контроля процесса;
• быстрая и простая переналадка увеличила производительность;
• были устранены грязные и потенциально опасные утечки гидравлической жидкости;
• повышена эффективность системы для значительной экономии затрат на коммунальные услуги.

ООО «Сервостар» —
авторизованный партнер
Tolomatic в России.
Москва,
Семеновская набережная, д. 2/1, стр. 1.
Тел.: +7 (495) 144-53-46
E-mail: info@servostar.ru
www.servostar.ru