10. Мехатронные модули движения
Рассмотрим основные виды однокоординатных модулей движения, разработанных для решения задач автоматизированного 'машиностроения. Мехатронные модули движения (ММД) являются функциональными "кубиками", из которых затем можно компоновать сложные мехатронные системы, примеры которых рассматриваются в гл.4.
Общая схема, поясняющая эволюцию развития мехатронных модулей движения от моторов-редукторов до перспективных интеллектуальных модулей, приведена на рис.3.1. Предлагаемая схема, несмотря на ее очевидную условность, разработана с целью систематизации известных ММД по составу и степени интеграции элементов.
3.1. Моторы-редукторы
Моторы- редукторы являются, по-видимому, исторически первыми по принципу своего построения мехатронными модулями, которые стали серийно выпускаться и нашли очень широкое применение в приводах различных машин и механизмов. Мотор-редуктор представляет собой компактный конструктивный модуль, объединяющий электродвигатель и редуктор. По сравнению с традиционным соединением двигателя и редуктора через муфту моторы- редукторы обладают целым рядом существенных преимуществ:
сокращение габаритных размеров;
снижение стоимости за счет сокращения количества присоединительных деталей, уменьшения затрат на установку, наладку и запуск изделия;
улучшенные эксплуатационные свойства (пыле- и влагозащищенность, минимальный уровень вибраций, безопасность и надежность работы в неблагоприятных производственных условиях).
Конструктивное исполнение модуля определяется типами используемых редуктора и электродвигателя. В зависимости от технических требований задачи применяются цилиндрические, насадные, конические, червячные и другие виды редукторов. В качестве электродвигателей наиболее часто используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и регулируемыми преобразователями частоты вращения, однофазные двигатели и двигатели постоянного тока.
Общий вид одноступенчатого червячного мотора-редуктора (изготовитель АО "Завод Редуктор", С-Петербург) показан на рис.3.2,а. Редуктор выпускается для общемашиностроительного применения. Особенность конструкции состоит в том, что в ступице червячного колеса
встроена предохранительная муфта, позволяющая ограничивать развиваемый крутящий момент.
Основные технические характеристики данного мотора-редуктора (типоразмер МРЧс-82):
мощность электродвигателя - 0.27 кВт,
номинальная скорость вращения выходного вала - 0.28 с"1,
максимальный момент на выходном валу - 50 Нм,
передаточное число редуктора - 86,
габаритные размеры модуля - 500 х 255 х 245 мм,
масса модуля - 35 кг.
На рис.3.2,6 показан насадной мотор-редуктор фирмы "Бауэр", который насаживается непосредственно на вал ведомого механического устройства и поэтому является быстросъемным модулем. Блочно-модульный принцип конструирования позволяет комбинировать в модуле двигатели и редукторы различных типов и мощностей, обеспечивая таким образом широкий спектр механических характеристик модуля: по частоте вращения от 0.2 до 160 об/мин, по мощности от 0.015 до 75 кВт.
Рис. 3.2. а) общий вид червячного мотора-редуктора; б) общий вид насадного мотора-редуктора.
Стоимостной анализ, проведенный фирмой "Бауэр" [28], показал, что применение моторов-редукторов рентабельно в машинах с низкой скоростью перемещения рабочего органа (особенно при частотах вращения ниже 500 1/мин ).
Таким образом, потребитель приобретает и эксплуатирует мотор-редуктор как единый модуль, догадываясь о наличии в его составе зубчатых передач только из названия и при смене масла.