Tisk
Tisková zpráva – MM průmyslové spektrum – Srovnání cykloidních a planetových převodovek
Tisková zpráva – MM průmyslové spektrum – Srovnání cykloidních a planetových převodovek
Kód článku: 120331 Vyšlo v MM : 2012 / 3, 13.03.2012 v rubrice Výroba / Pohony, Strana 56
Přesné převodovky se často vyskytují v robotických a automatizačních aplikacích. Zde se etablovaly dva druhy převodovek – cykloidní a planetové. Kvůli odlišné koncepci převodovek musí konstruktéři pohonů v mnoha případech zvažovat dané přednosti i nevýhody pro stanovení optimálního řešení.
Cykloidní převodovky využívají dvoustupňové konstrukce a skládají se ze čtyř prvků: vstupní hřídele, dvou až tří excentrických hřídelí, dvou vačkových kotoučů a výstupní hřídele. V prvním stupni se otáčivý pohyb servomotoru přenáší prostřednictvím vstupní hřídele na čelní ozubená kola. Otáčky se snižují v závislosti na převodovém poměru vstupní hřídele a čelních ozubených kol. Čelní kola jsou usazena na excentrických hřídelích, které jsou vůči sobě otočeny o 180 stupňů. Tyto excentrické hřídele pohání přes ložiska oba vačkové kotouče. Excentrické hřídele jsou na vstupní a výstupní straně uloženy v ložiscích a podle velikosti převodovky jsou použity dvě nebo tři.
Díky široké produktové řadě vysoce přesných cykloidních převodovek naleznou konstruktéři u firmy Nabtesco ve většině případů vhodnou převodovku přímo „skladem“.
Pro druhý stupeň převodu je na vnitřní straně tělesa vytvořen vačkový profil odpovídající vačkovým kotoučům. Prostřednictvím čepů, které jsou umístěny mezi vačkovými kotouči a vačkovým profilem v tělese, se otáčivý pohyb valivě přenáší na výstupní hřídel. Pokud u excentrických hřídelí proběhne jedna celá otáčka, otočí se vačkové kotouče mimostředově o jedno dělení, přičemž všechny křivky vačkového kotouče se dotýkají čepů a odvalují se po nich.
Pro druhý stupeň převodu je na vnitřní straně tělesa vytvořen vačkový profil odpovídající vačkovým kotoučům. Prostřednictvím čepů, které jsou umístěny mezi vačkovými kotouči a vačkovým profilem v tělese, se otáčivý pohyb valivě přenáší na výstupní hřídel. Pokud u excentrických hřídelí proběhne jedna celá otáčka, otočí se vačkové kotouče mimostředově o jedno dělení, přičemž všechny křivky vačkového kotouče se dotýkají čepů a odvalují se po nich.
Protože oba vačkové kotouče jsou díky excentrům vzájemně pootočeny o 180 stupňů, je na celém obvodu vačkového profilu zaručen takzvaný zubový záběr. Tím je možné přenášet velmi vysoké točivé momenty s maximální přesností a klidným chodem. Navíc je možné díky oběma převodovým stupňům dosáhnout vysokých převodových poměrů. Cykloidní převodovky umožňují převodové poměry 30:1 až 300:1 bez přídavných předřazených stupňů, které jsou jinak potřebné u planetových převodovek.
Téměř stoprocentní kontakt v rámci konstrukce čepů a rovnoměrné rozdělení sil uvnitř převodovky dovolují vysoké zatížení při malé vůli.
Pro cykloidní převodovky je typický přenos síly pomocí čepů zaručující vysokou účinnost, dlouhou životnost a extrémně malou vůli převodovky. Valivé tření přenosových prvků zaručuje velmi malý moment odtrhu. U RV převodovek Nabtesco používá dvoustupňový princip převodu (čelní kola i vačkové kotouče), který snižuje vibrace i setrvačné síly a umožňuje větší převody. Téměř stoprocentní kontakt v rámci konstrukce cykloidních čepů a rovnoměrné rozdělení síly uvnitř převodovky navíc dovoluje vysoké zatížení při malé vůli. Díky tomuto jedinečnému uspořádání dosahují RV převodovky Nabtesco vysoké přesnosti, opakovatelnosti a tuhosti. Hystereze při průchodu nulou je tak výrazně menší než jedna úhlová minuta. Symetrické uspořádání a uložení všech hřídelí ve valivých ložiscích zaručuje konstantní provozní chování během životnosti a dovoluje vysoké krátkodobé zatížení. Maximální zatížení je až pětinásobek jmenovitého točivého momentu. Této vlastnosti lze využít například při situacích nouzového zastavení „nouzový stop“.
Planetová převodovka
Planetové převodovky se skládají v podstatě ze tří konstrukčních prvků – centrálního kola, tří nebo více satelitů a korunového kola. V typické planetové převodovce přenáší centrální kolo pohyb na satelity a ty se pak odvalují ve statickém korunovém kole. Planetová kola jsou namontována na unášeči, který pak otáčky přenáší na výstupní hřídel. Precizní planetové převodovky mají zpravidla jeden nebo dva převodové stupně a umožňují převodové poměry 3:1 až 100:1. Doplněním jednoho nebo více předřazených stupňů je navíc možné celkový převod dále zvýšit, což ovšem zvyšuje celkovou úhlovou vůli převodovky.
Planetové převodovky se skládají v podstatě ze tří konstrukčních prvků – centrálního kola, tří nebo více satelitů a korunového kola. V typické planetové převodovce přenáší centrální kolo pohyb na satelity a ty se pak odvalují ve statickém korunovém kole. Planetová kola jsou namontována na unášeči, který pak otáčky přenáší na výstupní hřídel. Precizní planetové převodovky mají zpravidla jeden nebo dva převodové stupně a umožňují převodové poměry 3:1 až 100:1. Doplněním jednoho nebo více předřazených stupňů je navíc možné celkový převod dále zvýšit, což ovšem zvyšuje celkovou úhlovou vůli převodovky.
Pokud má vůle a přesnost polohování podstatný význam, pak cykloidní převodovky poskytují lepší výkonové parametry.
Na rozdíl od jednoduchého řešení převodu, jako je třeba šneková převodovka, působí u planetové převodovky menší síly na ozubená kola, protože točivý moment je vždy rozdělen na více ozubených kol. Navíc toto rozdělení poskytuje tichý chod a kontinuální přenos síly.
Srovnání obou typů převodovek
Pokud je třeba se rozhodnout mezi cykloidní a planetovou převodovkou, měla by být nejprve vzata v úvahu požadovaná přesnost aplikace. Má-li vůle a přesnost polohování podstatný význam, pak cykloidní převodovky obecně poskytují lepší výkonové parametry.
Dalším důležitým kritériem je požadovaný převodový poměr. Planetové převodovky nabízejí vysokou škálu různých převodových poměrů v rozmezí 3:1 až 100:1. U cykloidních převodovek lze kvůli konstrukci jen obtížně dosáhnout převodových poměrů menších než 30:1, i když je to principiálně možné. Pokud je však požadovaný převodový poměr vyšší než 30:1, jsou cykloidní převodovky ve výhodě, protože oproti planetovým nepotřebují dodatečný předřazený stupeň.
Protože u cykloidní převodovky je v porovnání s planetovou převodovkou trvale přibližně čtyřikrát větší kontaktní plocha mezi válečky, popř. zuby a vačkovým kotoučem, vyznačují se tyto převodovky velmi vysokou rázovou zatížitelností až do pětinásobku jmenovitého momentu.
Při porovnání rozměrů obou typů převodovek je zřejmé, že stavební délka planetové převodovky se významně prodlužuje se zvětšováním převodového poměru. Vícestupňové planetové převodovky tak dosahují výrazně delších stavebních délek než cykloidní převodovky se stejným převodovým poměrem. Cykloidní převodovky zase mají větší průměr při stejném točivém momentu, zato však při výrazně kratší stavební délce.
Pokud je třeba se rozhodnout mezi cykloidní a planetovou převodovkou, měla by být nejprve vzata v úvahu požadovaná přesnost aplikace. Má-li vůle a přesnost polohování podstatný význam, pak cykloidní převodovky obecně poskytují lepší výkonové parametry.
Dalším důležitým kritériem je požadovaný převodový poměr. Planetové převodovky nabízejí vysokou škálu různých převodových poměrů v rozmezí 3:1 až 100:1. U cykloidních převodovek lze kvůli konstrukci jen obtížně dosáhnout převodových poměrů menších než 30:1, i když je to principiálně možné. Pokud je však požadovaný převodový poměr vyšší než 30:1, jsou cykloidní převodovky ve výhodě, protože oproti planetovým nepotřebují dodatečný předřazený stupeň.
Protože u cykloidní převodovky je v porovnání s planetovou převodovkou trvale přibližně čtyřikrát větší kontaktní plocha mezi válečky, popř. zuby a vačkovým kotoučem, vyznačují se tyto převodovky velmi vysokou rázovou zatížitelností až do pětinásobku jmenovitého momentu.
Při porovnání rozměrů obou typů převodovek je zřejmé, že stavební délka planetové převodovky se významně prodlužuje se zvětšováním převodového poměru. Vícestupňové planetové převodovky tak dosahují výrazně delších stavebních délek než cykloidní převodovky se stejným převodovým poměrem. Cykloidní převodovky zase mají větší průměr při stejném točivém momentu, zato však při výrazně kratší stavební délce.
Problém volby
Kombinace různých požadavků na přesnost, stavební velikost a převodové poměry vyžaduje široké spektrum převodovek na trhu. Pro ideální volbu převodovky je nezbytně nutné brát v úvahu všechny požadované parametry jednotlivých pracovních cyklů s ohledem na životnost a situace, jako je například nouzové zastavení. Proto se musí věnovat mimořádná pozornost specifikacím jednotlivých převodovek. Oblasti použití obou převodovek se překrývají, přičemž cykloidní převodovky mohou v mnoha aplikacích nahradit planetové převodovky.
Kombinace různých požadavků na přesnost, stavební velikost a převodové poměry vyžaduje široké spektrum převodovek na trhu. Pro ideální volbu převodovky je nezbytně nutné brát v úvahu všechny požadované parametry jednotlivých pracovních cyklů s ohledem na životnost a situace, jako je například nouzové zastavení. Proto se musí věnovat mimořádná pozornost specifikacím jednotlivých převodovek. Oblasti použití obou převodovek se překrývají, přičemž cykloidní převodovky mohou v mnoha aplikacích nahradit planetové převodovky.
Použití cykloidních převodovek pro nejrůznější aplikace
Cykloidní převodovky od firmy Nabtesco se používají především v aplikacích, u kterých má být realizováno rychlé a přesné polohování s vysokým zatížením. Podmínky jsou velmi různorodé, a proto Nabtesco nabízí široký výběr převodovek s plnou i dutou výstupní hřídelí. Případné předřazené převodovky navíc umožňují montáž i v pravém úhlu vůči motoru. Série RV-E kombinuje RV převodovky s velkými integrovanými radiálně axiálními kuličkovými ložisky. Ta slouží pro zachycení vnějších sil a momentů a činí dodatečné externí ložiskové uložení zcela zbytečným. Tímto Nabtesco nabízí přesné převodovky v kompaktním provedení s extrémní tuhostí a dlouhodobě konstantním provozním chováním. Konstrukční řada RV-C se vyznačuje stejnými kvalitativními parametry jako série RV-E. Navíc však tyto převodovky disponují velkoryse dimenzovanou dutou hřídelí, která umožňuje vedení napájecích a datových kabelů.
Cykloidní převodovky od firmy Nabtesco se používají především v aplikacích, u kterých má být realizováno rychlé a přesné polohování s vysokým zatížením. Podmínky jsou velmi různorodé, a proto Nabtesco nabízí široký výběr převodovek s plnou i dutou výstupní hřídelí. Případné předřazené převodovky navíc umožňují montáž i v pravém úhlu vůči motoru. Série RV-E kombinuje RV převodovky s velkými integrovanými radiálně axiálními kuličkovými ložisky. Ta slouží pro zachycení vnějších sil a momentů a činí dodatečné externí ložiskové uložení zcela zbytečným. Tímto Nabtesco nabízí přesné převodovky v kompaktním provedení s extrémní tuhostí a dlouhodobě konstantním provozním chováním. Konstrukční řada RV-C se vyznačuje stejnými kvalitativními parametry jako série RV-E. Navíc však tyto převodovky disponují velkoryse dimenzovanou dutou hřídelí, která umožňuje vedení napájecích a datových kabelů.
