Was ist ein Servomotor-Reduktionsantriebe?
Ein Servomotor-Reduktionsantriebe ist eine Vorrichtung, die die Drehzahl der Abtriebswelle eines Servomotors mit Hilfe von Zahnrädern reduziert, um ein dem Untersetzungsverhältnis entsprechendes Drehmoment zu erhalten.
Abbildung 1 zeigt eine Außenansicht eines Servomotor-Reduktionsantriebs. Einige Modelle haben eine hohle Abtriebswelle, durch die Kabel und andere Komponenten geführt werden können.
Der größte Vorteil eines Servomotor-Reduktionsantriebs besteht darin, dass er es ermöglicht, mit einem kleinen Motor ein großes Drehmoment zu erzeugen.
Wird ein Servomotor allein für den Betrieb eines Geräts verwendet, ist ein Servomotor mit einer großen Leistung erforderlich, was das Gesamtgewicht und die Größe des Geräts erhöht. Durch den Einsatz eines Servomotor-Reduktionsantriebs kann das Drehmoment etwa vier- bis 100-mal höher sein als bei einem reinen Servomotor. Dies macht große Motoren überflüssig, wodurch die Geräte kleiner und billiger werden.
Ein wichtiger Faktor bei der Konfiguration von Geräten mit Servomotor-Reduktionsantrieben ist die Kenntnis der Art, der Merkmale und der Produktspezifikationen von Untersetzungsgetrieben sowie die Auswahl des richtigen Getriebes und Untersetzungsverhältnisses für die jeweilige Anwendung.
Ein ähnliches Konzept gibt es auch für Produkte, die als Getriebemotoren bezeichnet werden.
Verwendung von Servomotor-Reduktionsantrieben
Servomotor-Reduktionsantriebe werden hauptsächlich in Automatisierungsanlagen in Fabriken eingesetzt.
Zu den spezifischen Anwendungen gehören
- Antriebseinheiten von Knickarmrobotern
- Radantriebseinheiten von mobilen Robotern und AGVs
- Einpressmechanismen in Einpressvorrichtungen
- Magazinantriebsmechanismen für Werkzeugwechsler in Werkzeugmaschinen
- Verpackungsmaschinen (Beutelherstellungsmaschinen, Kisseneinschlagmaschinen)
- Drehtisch-Antriebseinheit
Prinzip der Servomotor-Reduktionsantriebe
Servomotor-Reduktionsantriebe enthalten Zahnräder. Die Getriebe verändern die von der Abtriebswelle des Servomotors aufgenommene Leistung auf folgende Weise
- Verringerung der Drehzahl um das Übersetzungsverhältnis (1/Untersetzung)
- Das Drehmoment wird im Verhältnis zum Untersetzungsverhältnis erhöht
Das in Abbildung 2 dargestellte Getriebe dient als Beispiel, um dies im Detail zu veranschaulichen.
Abbildung 2 besteht aus zwei Getrieben: (1) Getriebe 1 zu Getriebe 2 (Untersetzungsverhältnis: 3/1=3) und (2) Getriebe 3 zu Getriebe 4 (Untersetzungsverhältnis: 7/3 ≈ 2,33).
Das Untersetzungsverhältnis dieser Getriebekombination ist
(Untersetzungsverhältnis von (1)) x (Untersetzungsverhältnis von (2)) = 3/1 x 7/3 = 7
Das Untersetzungsverhältnis dieser Getriebekombination kann wie folgt berechnet werden
Bei diesem Servomotor-Reduktionsantriebe ändert sich die Leistung an der Abtriebswelle des Untersetzungsgetriebes wie folgt.
- Die Drehzahl wird um den Faktor 1/7 reduziert
- Das Drehmoment erhöht sich um den Faktor 7 (Anmerkung 1)
(Anmerkung 1) Streng genommen ist das Drehmoment an der Abtriebswelle aufgrund von Verlusten wie der Getriebereibung kleiner als das Siebenfache. Der Einfachheit halber werden die Verluste hier ignoriert.
Arten von Servomotor-Reduktionsantrieben
Es gibt zwei Haupttypen von Servomotor-Reduktionsantrieben: orthogonale Welle und Parallelwelle.
Bei Untersetzungsgetrieben mit orthogonaler Achse sind die Abtriebswelle des Servomotors und die Abtriebswelle des Untersetzungsgetriebes orthogonal zueinander. Bei orthogonalen Wellen werden hauptsächlich Schnecken- und Hypoidgetriebe verwendet. Bei achsparallelen Untersetzungsgetrieben sind die Ausgangswelle des Servomotors und die Ausgangswelle des Untersetzungsgetriebes parallel. Die bei parallelen Wellen verwendeten Getriebe sind hauptsächlich Planetengetriebe.
Die Merkmale der einzelnen Getriebe werden im Folgenden beschrieben.
1. Schneckengetriebe (orthogonale Welle)
Schneckengetriebe zeichnen sich durch ihre hohe Festigkeit, ihren hohen Geräuschpegel und die Möglichkeit aus, die Abtriebswelle hohl zu machen. Sie können mit Motoren von 0,2 bis 15 kW kombiniert werden, wobei die Untersetzungsverhältnisse von ca. 1/10 bis 1/60 reichen.
2. Hypoid-Getriebe (orthogonale Wellen)
Hypoidgetriebe zeichnen sich durch einen höheren Wirkungsgrad als Schneckengetriebe aus und können in Kombination mit Motoren von 0,2 bis 11 kW verwendet werden, wobei die Untersetzungsverhältnisse von ca. 1/5 bis 1/200 reichen.
3. Planetenuntersetzungsgetriebe (Parallelwelle)
Planetenuntersetzungsgetriebe zeichnen sich durch ihren hohen Wirkungsgrad und die Möglichkeit aus, das Untersetzungsverhältnis durch Erhöhung der Stufenzahl zu erhöhen; sie können in Kombination mit Motoren von 0,2 bis 3 kW eingesetzt werden, wobei die Untersetzungsverhältnisse von ca. 1/3 bis 1/100 reichen.