HARMONIC DRIVE Componentes
Principio de funcionamiento funcionamiento El Wave Generator elíptico se acciona e introduce en el Flexpline que adopta la forma elíptica de éste para introducirse en el Circular Spline con dentado interior y posicionándose como eje mayor de la elipse.
Al girar el Web Generator se se desplaza y gira el eje mayor de la elipse en la zona de engrane. Dado que el Flexspline dispone de dos dientes menos que el Circular Spline, después de media vuelta del Wave Generator , se realiza un movimiento relativo de un diente entre el Flexspline y el Circular Spline y de dos dientes después de una vuelta completa. Cuando el Circular Spline se ha fijado, el Flexspline gira como elemento de reducción de velocidad y en sentido opuesto al accionamiento.
Ventajas Excelente Precisión de Posicionamiento y Repetibilidad Los reductores Harmonic Drive® permiten una precisión de posicionamiento < 1 arcmin. y repetibilidad de arc/seg.
Gran Capacidad de Par
Debido a que la potencia se transmite mediante el contacto de múltiples dientes de engrane Harmonic Drive® ofrece una gran capacidad de par de salida equivalente a los reductores convencionales de doble tamaño y tres veces más de peso.
Juego Cero Los reductores Harmonic Drive® pueden trabajar con juego cero en el engrane gracias a una precarga natural en el dentado.
Ratios de Reducción en una sola etapa Con solamente tres elementos y una sola etapa se obtienen ratios entre 30:1 y 320:1.
Alta Eficiencia Se puede obtener hasta un 85% de eficiencia (Cifras basadas en tests reales eje a eje).
Mínimo Desgaste, Máxima Duración En los reductores Harmonic Drive® lo dientes entran en contacto con un movimiento puramente radial y tienen una velocidad de deslizamiento nula, incluso a grandes velocidades de entrada. La fricción entre dientes y el desgaste son despreciables.
Gran Rigidez Torsional Los reductores Harmonic Drive® muestran una elevada rigidez torsional en todo el rango de velocidad. Las características de rigidez casi lineal garantizan un comportamiento operativo óptimo.
Reversibilidad Las Unidades Harmonic Drive® son reversibles y se pueden usar como multiplicadores de velocidad en caso de emergencia.
Eje Hueco Central Los reductores Harmonic Drive® pueden disponer de un gran eje hueco central por el que se pueden introducir ejes, cables, rayos láser, etc... a través del eje de rotación del reductor simplificando en gran medida los diseños.
DIRECT DRIVE
Uno de los problemas clásicos a la hora de diseñar una máquina consiste en que el movimiento tal como lo deseamos en nuestro proceso no suele coincidir con el movimiento tal como se produce en el motor. Los motores convencionales generan una cinemática rotativa, de decenas de vueltas por segundo, y un par moderado. En cambio, en nuestra máquina a menudo necesitamos una cinemática lineal y/o de poca velocidad y/o de alto par. La aproximación histórica a este problema siempre ha venido de la mano de dispositivos mecánicos intermedios de transmisión. P ara convertir el movimiento rotativo en lineal se ha recurrido tradicionalmente a sistemas de arrastre basados en husillos, correas o cremalleras, más los componentes requeridos para guiar linealmente el desplazamiento (patines, raíles, etc.). Para disminuir la velocidad de giro y aumentar el par disponible en el eje de salida, la solución universalmente adoptada ha sido el reductor, en cualquiera d e sus variantes (de engranajes, vis sinnfin/corona, planetario, etc.). Por el contrario, Direct Drive puede definirse como una tecnología de motores eléctricos orientada a obtener el movimiento final deseado a partir del propio diseño constructivo del motor, sin necesidad de elementos mecánicos de conversión. De la simple reducción de componentes derivada de esta filosofía se desprenden automáticamente múltiples ventajas evidentes sobre el enfoque tradicional
Ventaja Mayor eficiencia: (Del La alimentación no se pierde en la fricción cinta , cadena , etc, y en especial, cajas de cambios .)
Reducción de ruido: Al ser un dispositivo más simple, un mecanismo de accionamiento directo tiene menos piezas que pudiesen vibrar, y la emisión de ruido total del sistema es generalmente más bajos.
Mayor vida útil: Tener menos piezas móviles también significa tener menos partes propensas al fracaso. Los fallos en otros sistemas se producen generalmente por el envejecimiento del componente (tal como un estirado del cinturón ), o el estrés.
Alto par a bajas rpm. Posicionamiento más rápido y preciso. alto par y baja inercia permite tiempos de posicionamiento más rápido en síncrono de imanes permanentes servomotores. Sensor de retroalimentación directa por parte giratoria permite detectar la posición angular precisa. Rigidez Drive. se quita holgura mecánica, la histéresis y la elasticidad de evitar el uso de mecanismos de tornillo caja de cambios o la pelota.
Desventajas La principal desventaja del sistema es que necesita un especial del motor . Por lo general, los motores se construyen para lograr el máximo par motor a altas velocidades de rotación, por lo general 1500 o 3000 rpm . Si bien esto es útil para muchas aplicaciones (tal como un ventilador eléctrico ), otros mecanismos necesitan un par de torsión relativamente alta a velocidades muy bajas, tales como un fonógrafo plato giratorio , que necesita una constante (y muy precisa) 33 ⅓ rpm o 45 rpm. El motor lento también tiene que ser físicamente más grande que su contraparte más rápido. Por ejemplo, en un plato giratorio acoplado a la correa, el diámetro del motor es de aproximadamente 1 pulgada (2,5 cm). En un tocadiscos de tracción directa, el motor es de aproximadamente 4 "(10 cm).
Además, los mecanismos de accionamiento directo necesitan un mecanismo de control más preciso. Los motores de alta velocidad, con reducción de la velocidad tienen relativamente alta inercia, que ayuda a suavizar el movimiento de salida. La mayoría de los motores exhiben ondulación del par posicional conocido como reluctancia par . En motores de alta velocidad, este efecto es normalmente insignificante, como la frecuencia a la que se produce es demasiado alto para afectar de forma significativa el rendimiento del sistema, las unidades de accionamiento directo van a sufrir más de este fenómeno, a menos que se añade inercia adicional (es decir, por un volante de inercia) o la sistema utiliza la retroalimentación para contrarrestar activamente el efecto.
REDUCTOR CICLOIDAl
Principio de funcionamiento El eje de alta velocidad soportada en la tapadera posterior mueve una balinera excéntrica que esta en el corazón del reductor, esta balinera excéntrica es la única pieza junto con el eje de alta velocidad que rota a la velocidad alta. Esta balinera empuja los discos cicloidales hacia la circunferencia interior de los casquillos y pines estacionarios. La acción que resulta es similar a una rueda rotando dentro de un anillo, la rueda (el disco cicloidal) al recorrer un sentido horario dentro
del anillo (carcasa de pines), ella en si, rota lentamente en su propio eje en el sentido contrario. En el sistema cicloidal, el perfil cicloidal del disco intenta encajar con los pines y casquillos colocados en la carcasa de pines, para producir una rotación inversa a la velocidad reducida. Para cada revolución completa del eje rápido, el disco cicloidal rota un lóbulo (diente) en la dirección contraria. Generalmente hay un lóbulo (diente) menos que el número de pines y casquillos, lo cual resulta en una relación de reducción igual al número de lóbulos del disco cicloidal. La rotación reducida es transmitida al eje lento por unos pines que forman parte del mismo y que se encuentran introducidos en los agujeros interiores del disco cicloidal.
Ventajas Baja Generación de Calor y Fricción Los reductores Cyclo cuentan con lóbulos y casquillos con p ines que rotan de manera acompañada, lo cual minimiza la fricción y asegura la vida larga de las piezas que transmiten potencia.
Alta Capacidad de Carga,Hasta 500% de shock Los puntos de contacto en un reductor Cyclo son multiples. Hasta 2/3 de los lóbulos están en contacto en cada momento, garantizando que toda la carga quede compartida. En la figura se aprecia como el estrés creado por la concentración de carga (gráficamente representado por los colores intensos en una prueba hecha con materiales foto elásticos bajo carga). Los discos cicloidales muestran poca intensidad de colores el cual representa poca concentración de cargas. Los engranes helicoidales reciben toda la carga en uno o dos dientes a la vez creando alto estrés y riesgos de desgaste o hasta rompimiento.
Altas Eficiencias Los reductores gozan de eficiencias hasta del 98% con una sola etapa. Los reductores de engranes son muy ineficientes. Esto representa grandes costos energéticos al consumir mayor KwH para hacer el mismo trabajo.
Unidades más Compactas Son muy compactos. Con una sola etapa se logran relaciones de reducción de hasta 119: 1, y con dos etapas se logran hasta 7569:1, por lo tanto los reductores Cyclo son mucho más compactos y requieren de menor potencia. Los reductores helicoidales necesitan tres etapas de reducción para llegar a 119:1. El concepto cicloidal permite ahorrar espacio y consumo de energía, así como los altos costos de lubricante que requieren las casas de engranes grandes.
Motores lineales
Concepto La aproximación Direct Drive a la cinemática lineal ataca el objetivo de raíz: en lugar de fabricar un rotor que da vueltas dentro de un estator, dispongamos un forcer o cabezal que se deslice linealmente sobre un raíl o una barra de la longitud requerida. En algunas topologías con carreras cortas también puede ser el forcer el que desplace la barra. El movimiento de los motores linealesse produce como consecuencia de la interacción electromagnética entre dos elementos: por un lado, la s bobinas alojadas en el forcer, y por otro, un conjunto de imanes permanentes conformando una serie de polos magnéticos N-S-N-S-N-S... a lo largo del raíl o barra. Por tanto, se basan en el mismo principio físico que hace funcionar también a los servomotores brushless rotativos, con los que comparten sus inmejorables prestaciones dinámicas y su precisión. Pero, además, hay que añadir todas las ventajas inherentes al enfoque Direct Drive, ya mencionadas más arriba. Si tuviéramos que destacar dos de las características más brillantes de estos motores, señalaríamos:
Ventajas • Muy altas
aceleraciones, con valores típicos de varias decenas de Gs.
• Elevados valores de velocidad máxima , típicamente varios m/s.
Las últimas tendencias en motores lineales atacan al que históricamente ha sido su único inconveniente: el precio. El coste de los imanes permanentes es a fecha de hoy
uno de los de más peso. Pero otro coste importante era el asociado al sistema de realimentación de la posición (evidentemente no sirve el clásico encoder rotativo). Tradicionalmente se instalaban reglas ópticas, pero a su elevado precio se le sumaba su dificultad de montaje, debido a unas muy estrictas tolerancias en cuanto a alineación y en cuanto a distancia del lector a la regla. Hoy día se están extendiendo dos alternativas diferentes: • Cintas magnéticas. Esta tecnología ya permite resoluciones del orden de la micra y
es mucho más económica y fácil de instalar que las reglas ópticas. Además, es inmune a la gran mayoría de agentes externos (humedad, polvo, grasa, salpicaduras, serrín, etc.), lo que la convierte en la realimentación de elección para la mayoría de motores lineales estándar. • Motores lineales sin realimentación externa . El “truco” de estos motores reside en
que la realimentación de posición se genera internamente en el forcer . Unos sensores hall van detectando la alternancia de polos magnéticos de la barra imantada y envían al drive la información correspondiente en un formato normalizado. La única contrapartida de este sistema tan simple y económico es que la resolución está limitada a valores alrededor de las 10 micras, pero esto no suele ser un problema para muchas de las aplicaciones industriales de los motores lineales. En cambio, la disminución de coste es drástica, ya que desaparece uno de los sumandos más caros de la instalación. Gracias en buena medida a su progresiva disminución de costes, los motores lineales se están introduciendo de forma imparable en todas aquellas máquinas en que se requiera un movimiento lineal controlado en posición, velocidad o fuerza, con respuesta dinámica brillante y buena precisión. Ejemplos típicos son manipuladores, montaje y ensamblado, pick & place, packaging, máquina herramienta, etc.
GUIAS HUSILLOS
Las guías de deslizamiento lineal DryLin® funcionan, a diferencia de los sistemas de bolas clásicos, sobre elementos deslizantes. Básicamente, estos elementos deslizantes hechos de polímeros de alto rendimiento pueden ser fabricados en todos los materiales iglidur®. De esta manera, los sistemas lineales DryLin® pueden aprovechar de las ventajas que ofrecen todos los diferentes materiales de Cojinetes iglidur®. Dado sus buenas propiedades en términos de desgaste y de fricción, iglidur® J es el material más adecuado para la mayoría de las aplicaciones lineales. Es por ello que los Cojinetes de deslizamiento lineal DryLin® están equipados con este material. Esta vista general muestra los más diferentes campos de aplicaciones para los sistemas de guías lineales libres de mantenimiento de la gama DryLin®
