Casing untuk motor torsi poros berongga

Perancang mesin saat ini harus mengevaluasi lebih banyak faktor daripada sebelumnya dalam mendekati proyek baru. Demikian pula, integrator dan teknisi retrofit telah memperluas opsi, tidak hanya sebagai hasil dari teknologi baru, tetapi juga karena area fokus penting seperti pengurangan konsumsi energi, waktu perakitan yang lebih cepat, pengurangan vendor, dan pencapaian jejak yang lebih kecil.

Di bidang kontrol gerak, satu jenis motor dengan sejarah yang relatif singkat telah membuat kemajuan signifikan yang memerlukan pandangan baru pada potensinya di banyak bidang aplikasi. Aplikasi ini berkisar dari meja putar alat mesin hingga berbagai pengemasan, pencetakan, konversi, ekstrusi, pembuatan kertas, film plastik, dan mesin penanganan bahan, ke mana pun arahnya harus dibalik dengan tingkat akurasi yang sangat tinggi, tidak ada reaksi balik (histeresis) dan pemeliharaan gerakan kontrol, kontras dengan decoupling yang diperlukan dari motor konvensional dan gearbox.

Masukkan magnet permanen yang sering diabaikan, motor torsi sinkron.

Motor torsi adalah penggerak langsung yang dibuat untuk sumbu putar di mana torsi tinggi dan presisi tinggi diperlukan pada kecepatan yang relatif rendah. Dengan waktu pemasangan yang jauh lebih rendah, persyaratan perawatan, jumlah suku cadang komponen, dan kelonggaran ruang, jenis motor ini sering kali merupakan alternatif yang layak untuk motor roda gigi.

Dua jenis motor torsi yang populer ada saat ini. Mereka adalah motor torsi lengkap, hanya membutuhkan pemasangan flensa langsung ke mesin dan koneksi rotor ke poros mesin, dan motor torsi built-in, di mana stator dan rotor disuplai sebagai komponen individual yang langsung terintegrasi ke dalam mekanik mesin.

Motor torsi lengkap sering ditemukan pada penggerak utama ekstruder, kepala umpan pada mesin cetak injeksi, penggerak rol pada mesin pembuat kertas, perangkat penarikan kawat, peregangan web mesin tekstil dan penggulung/pemotong silang pada pengemasan peralatan.

Motor torsi built-in biasanya digunakan pada meja putar perkakas mesin, sumbu putar, turret pahat dinamis dan spindel putar, serta silinder mesin cetak, gulungan dingin dalam film cor dan mesin peregangan foil, meja pengindeksan pada mesin cetak logam dan semua jenis lainnya. aplikasi kontrol kecepatan dan jalur dinamis tinggi, presisi tinggi.

Kedua jenis motor torsi memiliki poros berongga, yang memungkinkan media atau komponen mekanis dipandu melalui rongga rotor.

Motor torsi adalah motor sinkron beberapa pasangan kutub, serupa dalam pengoperasiannya dengan motor servo sinkron putar. Rotor dilengkapi dengan magnet permanen, sedangkan stator berisi gulungan motor. Tingginya jumlah pasangan kutub mengarah pada desain yang menghasilkan torsi maksimum yang tinggi pada kecepatan rendah. Di masa lalu, karena kerugian arus eddy meningkat dengan jumlah pasangan kutub dan kecepatan motor, motor torsi dianggap hanya dapat diterapkan pada kecepatan yang relatif rendah. Desain berpendingin air baru telah melawan prinsip ini, memungkinkan kepadatan daya yang tinggi. Motor torsi saat ini dapat mengakomodasi kecepatan 1000 rpm atau lebih tinggi.

Sebagai hasil dari desain pasangan kutub yang lebih tinggi ini dan karena banyak komponen transmisi daya mekanis yang menghasilkan reaksi balik, panas, gesekan, dan kebisingan dihilangkan, motor torsi menawarkan manfaat ini kepada desainer:

• footprint kecil karena kepadatan torsi tinggi;
• akurasi rotasi dan pengulangan yang sangat baik karena kontrol beban langsung;
• desain mesin hemat tempat, karena penghapusan unit roda gigi dan transmisi sabuk;
• perawatan yang rendah akibat langsung dari berkurangnya suku cadang mekanis di drivetrain; dan,
• efisiensi energi yang tinggi karena kerugian mekanis pada drivetrain dihilangkan.

Meskipun biayanya lebih tinggi daripada motor roda gigi, saat ini diperkirakan bahwa motor torsi menawarkan kepada perancang pengembalian tiga hingga empat tahun dalam penghematan energi saja, yang tidak termasuk peningkatan kinerja langsung dan penghematan biaya di muka, baik dalam pemasangan maupun pemeliharaan. Pengurangan vendor dan keuntungan inventaris yang jelas juga diwujudkan melalui penggunaan motor ini.

Pada lini film tiup multi-lapisan yang khas, misalnya, penggunaan motor torsi dapat mengurangi jejak bagian ekstrusi hingga setengahnya dan ruang produksi yang dikonsumsi berkurang, yang menyebabkan peningkatan tingkat produksi per kaki persegi.

Motor torsi juga lama dianggap rentan terhadap bahan kimia dan kontaminasi atmosfer ambien lainnya, tetapi desain baru telah disesuaikan untuk menahan atmosfer korosif seperti tudung kering pabrik kertas dan, berpendingin air, berkinerja memuaskan di banyak lingkungan keras tanpa panas. kerusakan. Enklosur tersedia hingga peringkat IP54 dengan kemampuan kelebihan beban hingga 2,5 kali torsi terukur.

Motor torsi mengurangi kerugian efisiensi mekanis hingga minimum absolut karena mereka menghilangkan transmisi mekanis di drivetrain. Dibandingkan dengan solusi motor bergigi, peningkatan efisiensi biasanya berkisar 10 persen, sedangkan peningkatan mendekati 70 persen saat motor hidrolik diganti dalam aplikasi seperti mesin cetak injeksi. Selanjutnya, karena kontrol langsung dan konstan dari poros beban pada motor torsi, tanpa terjadi reaksi balik atau pelepasan sambungan, presisi gerakan yang jauh lebih tinggi dapat dicapai, yang tidak mungkin dilakukan dalam solusi yang digerakkan oleh roda gigi atau sabuk.

Misalnya, dalam produksi film regangan, penerapan motor torsi pada rol dingin, rol tarik, rol regangan, dan penggulung telah menghasilkan peningkatan kualitas produksi yang dramatis. Kontrol kecepatan yang lebih akurat dari gulungan yang digerakkan langsung menghasilkan start-up yang lebih cepat selama pergantian dari satu produk film ke produk film lainnya, karena kemungkinan retakan pada jaring diminimalkan. Selain itu, akurasi kontrol yang lebih tinggi memungkinkan produksi film tipis yang 10 kali lebih konsisten dalam ketebalannya. Demikian pula, konfigurasi drivetrain kaku yang dicapai dengan motor torsi memungkinkan peningkatan dan penurunan yang lebih cepat dalam aplikasi siklik, yang menghasilkan siklus yang lebih pendek dan peningkatan output produk dalam periode waktu yang sama. Dalam banyak aplikasi dengan waktu siklus yang sangat singkat, seperti tabel pengindeksan atau mesin cetak injeksi, peralihan dari penggerak konvensional ke solusi penggerak langsung telah menghasilkan peningkatan produksi sebesar 25 hingga 30 persen biasanya. Hasil ini menunjukkan bahwa jumlah komponen yang lebih rendah sekarang berarti biaya siklus hidup produk yang lebih rendah, serta mengurangi tingkat kegagalan potensial di lapangan.

Fitur lain pada motor torsi masa kini yang membuatnya lebih menarik bagi perancang alat berat meliputi:

• nilai absolut atau encoder atau resolver tambahan untuk
  kontrol gerak yang ditingkatkan
• papan nama elektronik untuk commissioning yang lebih cepat
• opsi pemasangan horizontal atau vertikal
• opsi bantalan untuk aplikasi gaya dorong aksial
• Resistor PTC di setiap fase, selain termistor KTY standar untuk pemantauan suhu yang optimal

Ilmu mekatronik yang muncul juga penting untuk penggerak langsung seperti torsi dan motor linier dalam proses integrasi karena protokol kontrol mesin elektronik sangat penting dalam memantau dan mengeksekusi gerakan elektromekanis. Pengetahuan yang tajam dari tiga disiplin ilmu (teknik mekanik, listrik dan elektronik) sangat penting dalam menentukan unit yang tepat untuk menyesuaikan beban. Mekatronika membahas topik-topik tersebut untuk pembuat mesin seperti lokasi enkoder yang tepat, reaksi vs. perhitungan gaya dinamis, dan cara terbaik untuk mengintegrasikan penggerak langsung dinamis tinggi secara mekanis ke dalam alat berat.

Selain itu, melalui berbagai teknik simulasi terkomputerisasi yang canggih, kinerja mekatronik dapat divalidasi dan pemecahan masalah pada desain dapat diselesaikan sebelum mesin pertama dibuat. Bahkan di lapangan, sebelum dan sesudah retrofit atau rekondisi, layanan mekatronik yang tersedia saat ini dapat digunakan untuk penentuan aplikasi produk, analisis kinerja penuh, dan kompatibilitas kontrol. Sementara kinerja motor atau penggerak baru mungkin dianggap memuaskan oleh analisis mekatronik, komponen mekanis, elektrik, atau elektronik lainnya mungkin ditemukan kurang. Justru pendekatan komprehensif dan terintegrasi inilah yang membuat mekatronik cepat mendapatkan tempatnya dalam skema keseluruhan pengembangan dan pemanfaatan mesin.

Sebagai kesimpulan, dengan penekanan saat ini pada pengendalian biaya, efisiensi energi, dan produktivitas yang lebih tinggi pada setiap jenis desain alat berat, semua opsi yang layak harus dieksplorasi. Dalam merancang drivetrain pada banyak mesin, keunggulan motor torsi yang dijelaskan dalam makalah ini akan berdampak positif pada hasil proyek secara keseluruhan. Motor torsi dapat menawarkan fleksibilitas luar biasa dalam aplikasi desain, retrofit, dan rekondisi, ditambah lagi mereka memiliki kemampuan yang diperluas yang melobi penerapannya pada lebih banyak jenis alat berat.

Untuk informasi lebih lanjut tentang motor torsi, hubungi Siemens Industry Inc., Drive Technologies – Motion Control, melalui telepon (847-640-1595), email [email protected] atau Web (www.usa.siemens.com /motioncontrol).

Empat foto di atas:Motor torsi poros berongga menawarkan berbagai opsi integrasi desain yang digabungkan dengan fitur kinerja canggih untuk efisiensi energi yang lebih besar, pengurangan komponen yang substansial, dan footprint yang jauh lebih kecil di drivetrain alat berat saat ini.

Empat foto di bawah:Aplikasi umum untuk motor torsi canggih saat ini meliputi a) mesin pengecoran film plastik, b) mesin cetak, c) peralatan konversi, dan d) meja putar perkakas mesin.