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齿轮和变速箱的趋势造成可吸入的趋势•洗涤•定制

经过丽莎EITEL.|4月3日,2020年4月3日

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基本操作模式对于传动装置和它的机械动力的传输保持不变,就像与它们配对的电动机一样。但创新的变化已经变得越来越普遍,包括更多的定制齿轮,紧凑的设计,更好的变速箱和伺服齿轮组(包括螺旋齿轮)的效率。

电子流动设计中的齿轮和齿轮电动机

根据上下文,电动移动性(E-Mobility)设计是:

•带电动机动力驱动器(及其SmartGrids以支持车队电源需求的车辆)作为具有内燃机的车辆的替代品

  • 较小的个人移动性设计如摩托车,e-bikes.,轮椅,动力滑板,甚至是军事和可访问性应用的外骨骼

精密驱动系统制造商Maxon Group为电子移动性提供运动组件。在点中的情况:aScewo兄弟轮椅最初由大学生开发的埃尔希希(叫做Scalevo.而原型)包括两个传统车轮和两个连续车轮-也称为履带-优化的maxon电机和齿轮。

更具体地说,轮椅集成了双3.2-kg驱动器由Maxon的60毫米直径无刷直流电动机组成,配有带GP 52行星齿轮齿轮的轮子推进齿轮。齿轮串的陶瓷子组件承受高力并且非常耐用。补充电机驱动器是Maxon EPOS2 70/10控制器模块,以确保可靠的控制。

Scewo Bro轮椅集成了两个3.2公斤的驱动器,由60毫米直径的无刷直流电机从maxon配备GP 52行星齿轮头车轮推进。maxon EPOS2 70/10控制器模块,安全可靠运行。

攀岩轮椅具有特别具有挑战性的设计要求,因为他们必须安全地上升粪便甚至楼梯来解决这些障碍,这些障碍是手动轮椅的主要限制。Scewo Bro上的传统轮子允许正常运行;连续轮子通过在轨道循环时通过延长杆使楼梯和路边爬升。传感器和摄像机评估楼梯几何形状,然后触发自动攀爬功能,每秒逐步上升。一旦传感器检测到着陆,小型支撑轮就会进入一个积极的位置,以稳定骑手和椅子。然后,毛毛虫轨道向上缩回到静止位置,轮椅在其两个传统的车轮上向前移动。

这里显示的是来自Maxon的60毫米直径无刷直流电动机,配有GP 52行星齿轮齿轮,用于轮椅上的车轮推进。

Scewo Bro轮椅最初被占据了CYBATHLON- 国际竞争(Maxon Group也支持)其中具有身体残疾的运动员使用最先进的技术援助系统在赛车上竞争。在苏黎世的瑞士联邦理工学院举行,竞赛活动包括脑电器界面(BCI)种族,一种功能电刺激(FES)自行车竞赛,以及运动员采用动力臂和腿部假肢的比赛外骨骼和动力轮椅。

事实上,在Scewo领导的球队由运动员和椅子罗勒·罗勒赛队将在今年的Cybathon竞争也截至撰写本文时,苏黎世联邦理工学院和CYBATHLON组委会已推迟了该活动,以努力遏制冠状病毒的传播:该活动原本定于5月举行,现在将于2020年9月19日和20日举行。

maxon公司业务发展主管克里斯蒂安•弗里茨表示:“电动出行无疑是一个大趋势,它涵盖了一系列应用领域,包括安全和监控、运输、物流和农业。”“作为高效驱动元件的技术领导者,我们一直在为行业提供电机、变速箱和控制器方面处于领先地位。”

在过去的几年里,制造商的产品组合已经发展到包括电池技术、电池管理系统和应用级控制器。“结合将这些组件集成到机电一体化解决方案的能力,我们已经发展成为所有行业的电子移动应用的解决方案提供商,”马克森的Fritz补充说。

更新齿轮集定制

过去的一年使用制造商工程软件和外包原型制造以及集成服务来达到更多植物和OEM工程师。原型化和生产优质产品之间模糊线的一种技术是3D打印。由于它变得越来越复杂,添加剂制造甚至进入了由尼龙或聚酰胺制成的极其挑战的生产。

“选择性激光烧结或sls.igus DryTech产品专家Preston Souza说。“FDM过程相当慢,而且公差通常不是那么大。相反,我们提供sls生产的组件更严格的公差,三天内发货。”

来自IGU的3D印刷传动装置用于电动汽车的矩阵充电站。矩阵让驾驶驾驶,码头和轻松充电。即使超出车辆,Motion Systems如何支持电子移动性设计的功能的例子。

这些部件的另一个主要好处是耐用性。测试表明,一些这些部件具有与注塑成型组件相当的磨损率 - 因此可以持续几乎长时间......所以它们不仅仅是原型翻译。“这些零件仅适用于仅验证合适和功能 - 并且实际上可以在生产中运行,”Souza说。“我们几乎在每个行业都有这些组件......特别是在汽车,航空,农业和包装中。“

“我们所看到的一些趋势是行星齿轮机器的模块比,以及需要更小更紧凑的传动装置。减少阻力轴承和更好的润滑的效率改善是今天的其他焦点领域,“盟军运动工程经理将热门。

股票驱动产品/斯特林仪器(SDP/SI)滚动运动工业微型减速机使用前缘牵引驱动技术。这些牵引驱动器具有齿轮设计,只有六个移动部件......所以安静且高效。它们目前在NEMA尺寸8中提供。


在传统金属齿轮的前面及其定制,我们与CGI运动的罗伯特刨花讲话。他与我们一起聊了关于工程师尺寸和指定传动装置的新方法以及这些运动组件的趋势应用。这是刨花不得不说的话。

你曾经协助工程师验证他们的设计参数吗?

Shouppe•CGI运动:是的。工程师当然可以致电我们并说:“我想得到这个变速箱”,我们会卖给他们变速箱。

但我们支持设计师一直需要帮助调整变速箱 - 而CGI运动有很多资源,以确保这种帮助。我们的设计工程集团可供客户使用,以帮助他们找到最适合其应用的贴心 - 成为变速箱或齿轮组或变速箱组件。事实上,支持和供应定制传动装置真的是我们的Bailiwick在齿轮箱行业中 - 多年来,我们已闻名于我们定制的能力。在某些情况下,我们将从Scratch执行完全自定义的设计。在其他情况下,我们将拍摄我们的现有产品,并修改它以适合给定的应用程序。

想要使用我们产品的工程师的第三个选择是与我们的分销商合作。这些团队还拥有运动控制专家和工程师,他们可以帮助设计师设计变速箱、电机或控制器。随着员工人数的减少和婴儿潮一代的退休,越来越多的原始设备制造商选择了这一选项——把他们的专业技能从公司和行业中带走。运动控制自动化分销商可以帮助机器制造商面对这些趋势。有趣的是,我确实看到很多年轻的工程师只是在互联网上找一个变速箱,然后把它放到他们的系统中,但它并没有按照他们想要的方式工作。然后他们打电话给我们,我们帮助他们解决问题,让他们的机器轴正常工作。

其他错误设计工程师常常在驾驶器中制作什么?

Shouppe•CGI运动:我们最常看到的错误是最初认为他们可以用电机直接驱动他们的应用程序的工程师。然后他们在最后一刻意识到电动机的扭矩不足以移动应用程序。

这通常是当他们来到CGI运动并要求我们设计变速箱以适应通常是非常紧张的空间 - 因为毕竟,他们没有分配任何用于传统的空间。复杂挑战是每个人都希望设计并建立尽可能小和紧凑的一切。

如果某人的轴试图用电机运行实际需要传动,现在突然间,你有一个四英寸长的电机,你已经搬出了三英寸 - 而且你没有那个空间。所以我们做得很好的事情是与客户合作,使得紧凑的设计能够更好地适应他们的应用。

图片礼貌CGI运动

你是否推荐一种连接方式?

Shouppe•CGI运动:从我们的角度来看,耦合器取决于传动装置和电机安装到应用程序的方式。通常,我们不指定耦合类型…虽然我们确实看到Zero-Max和螺旋产品使用我们的齿轮产品相当多。其他基于精密挤压钳式附件的联轴器也是一种选择。

反馈怎么样?

Shouppe•CGI运动:工程师通常将在电机背面放置轴的编码器以跟踪轴位置。问题是,在该编码器和致动负荷之间存在电动机和变速箱和耦合器 - 因此与这些连接相关联的丢失运动可以略微降低反馈信息。相反,将编码器连接到轴的非常端的设计(在输出侧)获得更精确的位置跟踪。

我们目前正在研究提供设计工程师的方法,又在齿轮箱内进行另一种选择 - 编码器反馈,以跟踪输出轴。这也将解决齿轮箱的罕见缺点之一......反弹。毕竟,编码器或其他传感器越接近反弹源,对系统的控制越好。

带驱动系统是否采用了更多齿轮产品?

Shouppe•CGI运动:YES - CGI Motion的PMX系列PREMETRIC行星齿轮齿轮非常适合于皮带和滑轮系统以及机架和小齿轮致动。该系列中的齿轮串具有过大的轴承,该轴承由一点空间分开,以处理与皮带和皮带轮致动相关的径向加载。这种电力传输在输送机系统中是常见的,以及基于链的传送,用于在区域上移动架子。

你想在齿轮的几何中提一下的任何事情?

Shouppe•CGI运动:我们提供几个具有低间隙选项的变速箱家庭。我们将齿轮切割成高精度,以最大限度地减少间隙并实现紧齿网。我们不做齿轮磨削,因为我们的机器削减了极高的齿轮,而无需进一步加工。

我们正在听取旨在满足行业认证和环境评级要求的运动组件。

Shouppe•CGI运动:CGI Motion是ISO认证的AS9100和ISO 9001以及ISO 13485,其包括医疗设备设计的监管要求。我们很快将释放IP69K级齿轮箱,具有粗糙化的外壳和重型密封系统。事实上,这些齿轮箱针对食品包装机械来执行包装和其他功能。

Gearmotors的新洗涤选项

CGI运动由其他制造商加入新的洗涤准备好选项。“我们的一些齿轮电机配有可选的垫圈和密封件,用于受冲洗电阻,以及耐腐蚀性涂料,保护产品免受环境影响的保护,”盟军运动应用工程师Mike Babala说。其他例子包括:

•Altra Industrial Motion Boston Gear洗涤型不锈钢QC700系列减速器,用于输送机和相关设备的快速连接联轴器,包括海鲜等易腐产品

•鲍尔齿轮电机洗涤型不锈钢HiflexDrive Gearmotors基于PMSM电机的设施加工生产等。

这里显示的是三个齿轮。来自Altra工业运动的Bauer Gear Motor的不锈钢BK17 HiflexDrive包括两级变速箱(带108.6:1齿轮比)和IE4超级优质效率永磁同步电动机(PMSM);它能够精确定位,无需伺服电机或编码器反馈。齿轮电机还具有光滑的不锈钢无菌设计,可轻松清洁冲洗应用。入口保护是IP69K。


来自两位专家的齿轮马达见解

我们还询问了Terry Auchstetter, boine Electric的业务发展经理和John Mason, NORD Gear公司控制产品的业务发展经理,以了解他们对齿轮电机趋势的看法。他们是这么说的。

在哪些行业或应用领域您的公司可以获得增加的活动或需求?

Auchstetter•Bodine:我们已经看到了机器人中的活动增加,特别是在仓库和自动化存储和检索系统(AS / RS)中为机器人和COBOTS提供齿轮电机。我们已经在新的设计项目上进行了本领域的一些制造商。多年来,我们的齿轮们可以在亚马逊仓库周围的橙色机器人内找到。我们目前向另一个美国制造商提供齿轮。

除了在许多传送带和包装应用中使用我们的齿轮电机,最近的最新增长领域还有一个是加工大麻和大麻的设备。我们的齿轮电动机用于各种大麻产品的收获和化学加工。

我们还看到农场和农业应用中的活动增加。例如,一个BODINE DC电机在GPS控制的自我转向系统中为拖拉机首先推出了15年前 - 并且仍然强劲。该应用程序已在全球范围内开发成复杂的新产品。我们目前涉及使用此OEM制造商重新设计的下一代产品。我们的齿轮电机也用于播种机,浇水系统和储物筒仓。

最后一个增长区是快餐店使用的自动烤箱。例如,我们目前正在披萨输送机对流烤箱中的鼓风机。

该AC逆变器 - 型三相空心轴变速箱适用于驱动输送机。图像礼貌机身

您的组件是否包含哪些功能以支持IoT功能?

Auchstetter•Bodine:Bodine提供了许多设计选项,可在我们的齿轮和电机上整合编码器。例如,编码器用于控制仓库中拾取机器人的驱动轮的运动,并且来自编码器的数据也可以由IIT系统使用,以记录用于维护目的的工作时间或英里的数量。BOTINE也可以将热传感器放入电机绕组中,使得IIOT系统可以预测失败并采取措施在机器人出于另一个原因(如电池充电)中的服务时进行解决。磨损的部件倾向于在电机上发挥更多负载,从而增加电流绘图,这反过来又提高了电机温度。这就是为什么温度传感器可以提供用于预测失败的有用数据的原因。

梅森•Nord Gear:Nord为齿轮电机系统提供完整的行业4.0就绪IIT解决方案。我们分散的驱动系统包括位于变频器中的PLC。振动,温度和虚拟传感器以及驱动特定的参数在驱动器的PLC中预处理。然后可以通过Internet网关共享数据到云。

该BLDC齿轮从BOTHENT ELECTRECTION集成了控制器和编码器。

您提供哪些值添加服务到OEM或其他客户?

Auchstetter•Bodine:我们的工程师经常前往客户网站在新产品开发期间合作。设计团队之间的早期合作刺激了思想,并导致最可靠,具有成本效益,最高的OEM运动控制系统。我们的工程师还具有知识和经验,帮助工程师集成了我们不制造的组件,但最终驱动器解决方案需要 - 包括编码器,制动器,伺服放大器和布线所需的。

梅森•Nord Gear:我们的OEM客户和终端用户经常要求使用工业物联网解决方案的状态监控和预测性维护系统。排序和分析所有可用的不同数据(然后创建一个有用的工具来显示所有数据)的过程可能会令人不知所措。NORD通过与工程师密切合作,指导他们完成为其特定应用创建工业物联网解决方案的过程,提供价值。

机器设计的任何新的无线连接选项?

梅森•Nord Gear:我们开发了一种蓝牙移动解决方案,用于调试和优化,对所有电子驱动系统的接口无需PC和有线连接。免费IOS和Android应用程序提供基于仪表板的可视化,以进行驱动监控和故障诊断。您甚至可以将应用程序从应用程序发送到本地Nord支持办事处。


提交:运动控制提示,齿轮•齿轮头•减速器
标记:克森,cgimotion,翼翼

关于作者

丽莎EITEL.

自2001年以来,Lisa Eitel在行动行业工作。她的重点领域包括电机,驱动器,运动控制,电力传输,线性运动和传感和反馈技术。她有一个B.S.在机械工程中,是Tau Beta PI工程荣誉社会的电感;妇女工程师协会的成员;和第一个机器人博客区域的法官。除了她的MotionControltips.com外,她还领导了设计世界季度运动问题的生产。

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