行内人都知道,凸轮分割器所实现是固定工位的间歇传动,而伺服电机却可以按实际的使用需求,实现任意点停止的定位,那么为什么却偏爱于凸轮分割器呢,想要了解这个问题,需要弄懂分割器与伺服电机的区别。
凸轮分割器,也叫间歇分割器。它是一种高精度的回转装置,有较高的回转重复定位精度,它的结构包含入力凸轮、出力转塔,箱体等结构,运动的原理,是在驱动源的作用下,由入力凸轮机构带动出力转塔,实现分度运动,由于凸轮的结构表面主要是较复杂的正弦加工曲面,当它与转塔的滚子凸轮接触后,实现了动停的机械动作。所以说,分割器所实现的间歇运动完全是由机械完成的,它的稳定性是其它任何非机械的设备所不及的。
伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。直流伺服需要电刷换向,使用的速度受限制,具有附加阻力,易产生磨损微料,而交流伺服控制较复杂,驱动器参数需要现场调整 PID 参数,电子线路较复杂。
分割器与伺服从扭矩上看,凸轮分割器要大于伺服电机,当然,在不需要大扭矩及较高精度的情况下,还是伺服占据一定的优势。成本方面伺服的要高于伺服电机,使用的稳定性上,凸轮分割器要好于伺服电机,具体的使用,要看自动化系统的实际选型需求,当然,有部分有经验的会取分割器与伺服电机之所长,由伺服电机来带自动分割器,主要是要应用了分割器的高速稳定性和伺服的精准定位。
自动化传动机械中,分割器常用的类型有凸缘型分割器,心轴型分割器,中空型分割器,平台桌面型分割器,超薄平台型分割器以及平板共轭型分割器,那么这六种型号在外观结构上的主要区分是怎样的呢?
凸缘型分割器,顾名思义,凸缘型主要说明的是分割器输出轴端的形式,带有突出平台的短轴,多用于圆盘型分割器多工位的间歇式传动,短轴可以直接穿过圆盘孔,而凸缘的部位可以与法兰的用法一样,加装固定螺丝,既可以保证轴向旋转的精度,又可以保证圆盘与分割器间的连接坚固。
心轴型分割器,指的是凸轮分割器的输出端为长轴的形式,长轴型的特点是在整个系统运行过程中,易产生轴向的跳动,多用于配合齿轮、输轴器或输轴盘,在安装过程中,需特别注意孔径公差(+0.015/-0),其使用场合在输送带驱动、齿轮驱动、无间隙输轴器结合驱动居多。
中空型的分割器与凸缘型的类似,只是在凸缘的部位输出的不是短轴,而是以孔的形式输出,对于有需求的,自动化设备控制系统的构件较多的情况下,可以从中空结构的孔走水、电、气管等。
DT平台桌面型分割器,与其它的不同的是,外观结构上比凸缘型等分割器会大些,驱动运转上可承受超大轴向负载及垂直径向压力,在输出端有一凸起固定盘面及大孔径空心轴,可搭配设置动态、静态自动化周边设备,可将动力源之电、油、气管路设置于空心孔内。由于自身具备的特点,该机种广泛用于重负载的自动化运行系统。
超薄平台型的分割器之尺寸设计特性与平台桌面型功能相似,但它的整体构件平面跨度较宽,但高度较低,整体看上去结构比较紧凑,所以它的精度要高于平台桌面型的分割器,在驱动运转时可承受较大的轴向负载及垂直径向压力,大中空的结构可以过管路,同时,大的法兰输出面使得被驱动体运行更加稳定。
平板型分割器由于内含二片固定在入力轴的板形凸轮,可以随着凸轮传动的滚子转塔出力轴。有平行共轨凸轮的机构设计,适合供节距较大的输送带传动,流水线的加工需要动停的功能,而具有功能的平板型分割器可以在间歇分度方面,从短时到长时都可以实现功能。在平板型的运用中,对于需要加快节奏的分割器使用系统,也可以增加到三片以上的板型凸轮。
凸轮分割器具有分度精度高、运转平稳、传递扭矩大、定位时自锁、结构紧凑、体积小、噪音低、高速性能好、寿命长等显著特点,这与凸轮分割器机体的安装也是有关系的,下面小编先来介绍一下凸轮分割器机体的安装:
分割器是经过精密加工和标准装配调整后而得到的高精度分割机构。用户在使用前,自己不能擅自调整、拆卸和在重新组装。在确认这款分割器的安装面有没有损伤,如有损伤,要用油石修整。还要找到正确的输入轴、输出轴的位置,加注定位销,均匀地拧紧螺钉。分割器承受脉动负荷力矩作用,安装必须十分牢固。由于本分割器安装面相对于输入、输出轴的垂直或平行度较高,设备的安装基面一定要保证使本分割器的输入、输出轴方向与设备所需的输入、输出方向同轴。不能偏斜或偏心。否则,不但影响到输出精度,而且会严重地损坏分割器。因为这时,该分割器处于不正常的受力状态。
凸轮分割器输入轴、输出轴的安装也是非常关键的:
与分割器输入、输出轴有关的联接,应是在回转方向上刚性好,没有反向冲击、旋转稳定的联接。
在分割器的输入、输出轴上安装转台、链轮、皮带轮、齿轮、法兰盘等联接时要注意。
( 1 )、禁止用锤子强力击打,无理冲击。以免损坏分割器内部的凸轮和滚针轴承。
( 2 )、输入、输出轴及其外伸刚性轴不能无理架设,应进行充分的中心调整。
( 3 )、输入、输出轴是精加工的 h6 级,孔径精加工成 H6 级,压入较理想。在此要避免孔、轴上下极限偏差的配合。键联接不能过松。
( 4 )、加工零件、附件、夹具、工具安装时,相对于工作台的偏心或工步误差要通过仪器检测调整消除。
二、输入驱动系统、输出传动系统的结构及联接:
一、与分割器输入轴相连接的驱动件有:皮带轮、链轮、同步带轮、齿轮、联轴器等。
由于负荷脉动,凸轮轴转矩在一周中有正负变化。而凸轮特性只有在凸轮轴以一定速度转动时,才能得以发挥。所以凸轮轴旋转的不稳定性给分割器所加的转矩会明显,给间歇运动造成恶劣的影响。因此,凸轮轴上不能用产生滑动的皮带,产生脉动的链条和有间隙的齿轮驱动。使用皮带或链条必须胀紧。使用齿轮精度要高,要消除啮合间隙。使用同步带的优点较多:与其它动作同步;传送带与皮带轮既是摩擦也不产生间隙;振动小,可实现高速;选用大直径的皮带轮,飞轮效果好。
一般情况下,分割器输入轴形成为轴输入键连接结构。在传动过程中,由于诸因素的不稳定性和驱动负荷的脉动性,很容易使键连接松动,出现配合间隙。使输入轴运动不连续,产生冲击。这样不仅连接件易损坏其内部的凸轮和滚针轴承。所以,在连接时要仔细调整,在使用过程中要时常检查。
为增加分割器中的主要传动部件的强度及硬度,起到耐磨损的效果,保证分割器的使用寿命。通常分割器中的凸轮材料均经过高温渗碳技术处理,达到材料的使用硬度。
那么什么是分割器凸轮的高温渗碳技术呢?指的是使碳原子渗入到钢表面层的过程。一般情况是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层,再经过淬火和低温回火,使工件的表面层具有高硬度和耐磨性,而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
分割器凸轮的材料一般为碳钢或碳合金钢。在经过高温渗碳后﹐凸轮表面的化学成分可接近高碳钢。工件渗碳后再经过淬火过程﹐便可以得到较高的表面硬度﹑耐磨性和疲劳强度﹐并保持内部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使凸轮能够承受冲击载荷。分割器凸轮必须要经过高温渗碳技术后,才能达到硬度的使用需求。
分割器凸轮的渗碳技术分为三个过程:1.分解,主要是渗碳介质的分解产生活性碳原子。2.吸附,在活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加。3.扩散,表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。
分割器凸轮材料经过渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐一般情况下渗碳层深度范围为0.8~1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。表面硬度可达HRC58~63﹐心部硬度为HRC30~42。分割器凸轮渗碳淬火后,材料的表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。所以,经过高温渗碳技术以后,分割器凸轮具有高强度﹑高冲击韧性和耐磨性的特点﹐从而保证分割器的使用寿命。