Engrenage dans les conceptions de contrôle de mouvement

Quels sont les avantages d'utiliser un réducteur ?

Les estimations indiquent que seulement environ un tiers des systèmes de contrôle de mouvement en service utilisent des engrenages, bien qu'il y ait de bonnes raisons de le faire. Par exemple, lorsque votre système de commande de mouvement doit fonctionner à 1 000 tr/min ou moins, l'utilisation d'un réducteur est avantageuse. Il est également judicieux d'utiliser des engrenages lors de la conception de systèmes soumis à des contraintes de taille. L'association d'un réducteur avec votre servomoteur ou l'utilisation d'un motoréducteur intégré peut vous permettre d'utiliser un moteur plus petit, réduisant ainsi la taille du système.
Les avantages de l'utilisation d'un réducteur avec votre servomoteur dans un système de contrôle de mouvement incluent :

• Multiplication de couple. Les réducteurs peuvent offrir un avantage mécanique lorsqu'ils sont montés sur l'arbre de sortie du moteur. En effet, le nombre d'engrenages et de dents sur chaque engrenage offre un avantage mécanique défini par un rapport. Supposons qu'un moteur puisse générer 100 lb-po de couple et qu'un réducteur à rapport de 5:1 soit fixé. Selon l'efficacité du réducteur, le couple résultant sera proche de 500 in-lbs. L'utilisation d'un réducteur génère un couple de sortie plus élevé dans une enveloppe plus petite.
• Réduction du régime moteur. Les réducteurs sont souvent appelés réducteurs car ils augmentent le couple de sortie tout en diminuant le régime du moteur. Par exemple, lorsqu'un moteur tourne à 1 000 tr/min et qu'un réducteur à rapport 5:1 est fixé, la vitesse à la sortie est de 200 tr/min. Une telle réduction de vitesse peut améliorer l'efficacité globale du système. Dans un exemple récent, un mécanisme de meulage de pierre nécessitait que le moteur tourne à 15 tr/min. La vitesse lente rendait la rotation de la meule difficile car le moteur avait tendance à s'emballer. Ici, l'utilisation d'un réducteur 100:1 a fait tourner le moteur à 1 500 tr/min, assurant une rotation régulière et continue.
• Correspondance d'inertie. Au cours des quinze dernières années environ, les fabricants de servomoteurs ont introduit des matériaux légers, des enroulements de cuivre denses et des aimants à haute énergie. Les servomoteurs génèrent donc plus de couple par rapport à la taille du châssis que par le passé, ce qui entraîne une plus grande inadéquation de l'inertie entre les servomoteurs et les charges qu'ils contrôlent.

Rappelez-vous que l'inertie est une mesure de la résistance d'un objet à tout changement de son mouvement et est fonction de la forme et de la masse de l'objet. Plus l'inertie d'un objet est grande, plus la quantité de couple nécessaire pour accélérer ou décélérer l'objet est importante.
Lorsque l'inertie de la charge est beaucoup plus grande que l'inertie du moteur, cela peut provoquer un dépassement excessif ou augmenter les temps de stabilisation. Les deux conditions diminuent le débit de la chaîne de production.
D'autre part, lorsque l'inertie du moteur est supérieure à l'inertie de la charge, le moteur aura besoin de plus de puissance que nécessaire pour l'application particulière. Cela augmente les coûts car vous payez plus pour un moteur plus gros que nécessaire et la consommation d'énergie accrue signifie des coûts d'exploitation plus élevés. La solution consiste à utiliser un réducteur pour adapter l'inertie du moteur à l'inertie de la charge. Le choix du réducteur approprié vous permet d'utiliser un moteur plus petit et de développer un système plus réactif.

Aide à réduire les coûts du système

Le résultat est que la multiplication du couple, la réduction du régime et l'adaptation de l'inertie aident à réduire les coûts du système car l'utilisation d'un réducteur permet l'utilisation d'un moteur et d'un entraînement de plus petite taille. couple à une vitesse de 300 tr/min. Pour entraîner la charge avec un servomoteur seul (aux performances standard trouvées dans l'industrie), un servomoteur avec une taille de châssis de 142 mm et un variateur pouvant fournir 30 A en continu est nécessaire. Le système coûte environ 6 000 $. But using a gearhead for the application lets you use a 90 mm servo motor and a correspondingly smaller drive.