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Reibung ist eine Erscheinung, die beim Kontakt von mechanischen Körpern oder mechanischen Umgebungen auftritt. Die Reibung in der Positionsservosteuerung stellt eine wichtige, ernsthafte und unerwünschte nichtlineare physikalische Eigenschaft dar.
Wenn über Reibung gesprochen wird, müssen wir zwei Arten von Reibungen unterscheiden: Die von der Geschwindigkeit nicht abhängige Coulombsche Reibung und die viskose Reibung, als Widerstand gegen die Bewegung des Körpers. Je höher die Geschwindigkeit, desto größer ist die viskose Reibung. Je höher die Viskosität der Umgebung, in der sich der Körper bewegt, umso größer ist die viskose Reibung.
Zur Vereinfachung:
Das an der Abtriebswelle angezeigte oder gemessene Anlaufdrehmoment ist das aus allen inneren Quellen der Coulombschen Reibung stammende Drehmoment. Das Anlaufdrehmoment ist die gesamte auf die Abtriebswelle reduzierte Coulombsche Reibung.
Das an der Abtriebswelle angezeigte viskose Reibungsmoment während seiner Rotation, ist das aus allen inneren Quellen der viskosen Reibung stammende Drehmoment des Untersetzungsgetriebes. Wie bisher wird immer mit der gesamten, auf die Antriebswelle reduzierte viskose Reibung gerechnet.
Abbildung 1: Vereinfachtes physikalisches Untersetzungsgetriebemodell
Das vorgenannte vereinfachte physikalische Modell beschreibt die Korrelation zwischen der Torsionssteifheit, der inneren Reibung und der Fähigkeit des Untersetzungsgetriebes die erforderliche Genauigkeit der Positionierung zu erreichen. Die Scheibe stellt ein Objekt dar, das die Position in Bezug auf die Bogenbacke erreichen soll. Die Scheibe wird über eine Feder positioniert- Ihre Torsionssteife Ct stellt die Torsionssteife des Untersetzungsgetriebes dar. Mc ist die gesamte innere Reibung, reduziert auf den Abtrieb des Getriebes.
Im vorgenannten Modell ist Mc durch das Reibungsmoment Mt dargestellt, dass durch die Reibung zwischen den Bogenbacken und dem positionierten Glied erzeugt wird.
Bei genauer Positionierung ist es die Aufgabe, die Scheibe um den bestimmten Winkel von der Ausgangsstellung mit Hilfe der Torsionsfeder so zu drehen, dass sich das Zeichen auf der Scheibe genau gegenüber der Markierung am Bogenteil befindet. Wenn sich der Bogenteil und die Scheibe nicht berühren, dann wird kein Reibungsmoment erzeugt und die Aufgabe kann leicht durchgeführt werden. Im Moment, wenn es zum Kontakt der Scheibe mit den Bogenteil kommt, erscheint das Reibungsmoment Mt und dann ist die Aufgabe der genauen Positionierung viel schwerer, wenn nicht sogar unmöglich.
Der Positionsfehler kann dann als Δϕ = Mt / Ct bestimmt werden.
Die Winkel-Hysterese H des Getriebes ist gleich 2Δφ, d.h. also H = 2Δφ. Dies ist jedoch der kleinste Fehler bei der Positionierung. Wenn dazu die Änderung der Reibung bei der Änderung der Geschwindigkeit und die viskose Reibung dazu gerechnet wird, wird der Positionierungsfehler viel größer.
Für eine genaue Anwendung ist es notwendig, eine möglichst geringste Reibung zu haben. Dieser kann dank den Twinspin®-Untersetzungsgetrieben der G-Serie erreicht werden.
Vorteile der TwinSpin-Untersetzungsgetriebe der G-serie
Der Hauptunterschied zwischen den Twinspin®-Untersetzungsgetrieben der T-, E- und H-Serie und Twinspin®-Untersetzungsgetrieben der G-Serie ist die neue Konstruktion des Hauptlagers. Das wichtige technische Merkmal besteht in der Trennung des Hauptlagers vom Untersetzungsmechanismus.
Daraus ergeben sich folgende Vorteile:
Die Reibung ist unter Kontrolle.
Die Hysterese ist geringer.
Niedriger Wert des Totspiels für kleine Untersetzungsgetriebe bis zu 100 mm
Extrem niedriger Schlag am Hauptlager
Höchste Wanksteifigkeit in der entsprechenden Größe des Untersetzungsgetriebes
Abbildung 2: Das Hauptlager des Untersetzungsgetriebes der G-Serie
Totspiel
Bei früheren Generationen der kleinen Untersetzungsgetriebe, mit einem Außendurchmesser von 60 bis 100 mm, lag der obere Einstellungswert des Totspiels wegen den technischen Beschränkungen bei bis zu 1,5 arcmin. Das Ziel der G-Serie war den Totspiel in kleinen Untersetzungsgetrieben unter 1 arcmin und gleichzeitig die Reibung im Getriebe viel niedriger als zuvor zu halten, was eine widersprechende Anforderung ist.
Hysterese
Die Hysterese ist bei der genauen Positionsteuerung in der Regel eine unerwünschte Erscheinung. Bei präzisen TwinSpin®-Getrieben der G-Serie haben wir versucht dramatisch die Hysterese, als eine der wichtigsten Eigenschaften, die die Unsicherheit der Positionierung beeinflussen zu reduzieren. Untersetzungsgetriebe kleineren Maßen sind sehr reibungsempfindlich, trotzdem war unsere Priorität den Hysterese-Wert unter 1 arcmin zu halten. Da die Reibung direkt die Hysterese beeinflusst, durch die Aufrechterhaltung der Reibung so gering wie möglich, halten wir die Hysterese implizit so weit wie möglich auf den niedrigsten Werten.
Abbildung 3: Definition des Totspiels und der Hysterese
Anlaufdrehmoment
Das Anlaufdrehmoment ist quasi ein statischer Drehmoment, der zum Start der Rotation der Antriebswelle (Eingangswelle) erforderlich ist, wobei der Ausgang nicht unter Last steht. Die Untersetzungsgetriebe der G-Serie weisen eine Senkung des Anlaufdrehmoments um 30-40% in Vergleich zu den älteren Untersetzungsgetrieben der der T- und E-Serie der ähnlichen Größe und des Untersetzungsverhältnisses auf.
Wanksteifigkeit
Twinspin®-Untersetzungsgetriebe der G-Serie besitzen ein integriertes Radial-Axial Abtriebslager. Das Lager ist der Lage die Wanksteifigkeit und den Radial- und Axialkräfte zu übertragen. Bei sehr genauen Anwendungen, wie medizinische, optische und Werkzeugmaschinen, ist es notwendig, das angetriebene System mit außergewöhnlich steifen und genauen Radial-Axiallager zu sichern, das direkt in das Untersetzungsgetriebe integriert ist. In der G-Serie haben wir das neue Design des Hauptlagers verwendet. Die Wanksteifigkeit der Untersetzungsgetriebe ist dabei um mehr als 50% höher im Vergleich zu den älteren T-, E- und H-Serien.
Abbildung 4 Messung der Wanksteifigkeit des Untersetzungsgetriebes TS 185 G.
Die gemessene Steifigkeit Mtave = 1.400 Nm/arcmin
Das robuste und starre Hauptlager gewährt zusätzlich eine stabile und exakte Abstützung für den Getriebemechanismus. Auch im Fall, wenn das Getriebe durch den Kippmoment überlastet ist, sind die internen Komponenten des Getriebes somit nicht beeinträchtigt oder beschädigt. Das Untersetzungsgetriebe behält sich die Genauigkeitsmerkmale.
Hochpräzises Hauptlager auf Anfrage
Das neue Konzept des Hauptlagers, dass dem YRT Lager ähnlich ist, bringt weitere Vorteile in der hohen Genauigkeit des Abtriebslagers. Typische Werte des Radial- und Axialschlags des Hauptlagers ,auf der folgenden Abbildung mit dem Parameter T1 und Z1, betragen 5 - 7 Mikrometer. Bei spezieller Anforderung ist es möglich Untersetzungsgetriebe mit einem Schlag bis zu 3 Mikrometer herzustellen.
Abbildung 5: Schlag-Parameter des Hauptlagers
Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Positionierung
Mit einer gewissen Vereinfachung können wir sagen, dass die Genauigkeit der Positionierung eine Fähigkeit ist, die richtige Position und Wiederholbarkeit der Positionierung zu erreichen , und die Fähigkeit die richtige Position jedes Mal zu erreichen , wenn die gleiche Bewegung ausgeführt wird.
Die G-Serie erreicht im Vergleich zu den älteren TwinSpin®-Serien bessere Ergebnisse in der Wiederholbarkeit der Positionierung. Die folgende Abbildung zeigt die durchgeführte Messung mit den Laserinterferometer am Untersetzungsgetriebe TS 155 G mit einem Übersetzungsverhältnis von 109, gemessen bei der Höchstdrehzahl von 2.000 / min. In diesem Fall wurde die Bewertung nach ISO 230-2 2014 durchgeführt.
Abbildung 6: Messung der Genauigkeit und Wiederholgenauigkei
Wenn Sie die technischen Informationen über unsere G Reihe für interessant halten und weitere Fragen haben, wenden Sie sich bitte an unsere Handelsabteilung unter der E-Mail-Adresse: sales@spinea.com. Unsere Experten werden Ihnen gerne weitere Einzelheiten, die zur Erstellung Ihrer perfekt genauen Anwendungen notwendig sind, mitteilen.
