Pääasemat

Pääkäytöt ovat pääasiassa suljetun silmukan ohjattuja sähköisiä tahti- ja asynkronimoottoreita. Niiden sovelluksia ovat sarja- tai koteloidut moottorit sorvaus-, jyrsintä- ja hiomakoneissa sekä työstökeskuksissa. Perinteiset koteloiduilla moottoreilla varustetut karakäytöt – enimmäkseen ilmajäähdytteiset – ovat myös suosittuja pääkäytöinä. Moottorikaroihin verrattuna ne ovat edullisempia, kun otetaan huomioon molempien järjestelmien toissijaiset kustannukset. Toisaalta vaihteistojen väliin sijoittelu mahdollistaa pyörimisnopeuden ja vääntömomentin säätämisen työstötehtävän mukaan. Toisaalta vaihteistot aiheuttavat ei-toivottuja säteittäisvoimia, melua ja lisääntynyttä kulumista.

Pääkäytöt, joissa käytetään integroidulla karalla varustettuja sarjamoottoreita, ovat kehittyneet teknisesti monimutkaisiksi. Koska vaihteistot ja kytkimet voidaan poistaa, nämä käytöt mahdollistavat keskeisen pyörimisliikkeen ilman leikkausvoimaa. Ne erottuvat edukseen pitkäkestoisen tasaisen käyntinsä ja minimaalisen kulumisensa ansiosta, ja niitä käytetään usein korkean suorituskyvyn koneistuksessa. Suuremmilla vääntömomenteilla varustettujen käyttöjen kehittäminen on tällä hetkellä vielä melko kallista, koska joko karaan on integroitava (planeetta)pyörä tai on valittava suurempi moottoriteho. Ennakoivan huollon ja kunnossapidon suorittamiseksi karaan on integroitava antureita mittaustietojen valvontaa ja keräämistä varten. Jäähdytys öljyllä, ilmalla tai glykolilla on edelleen tarpeen.

Syöttölaitteet

Syöttökäytöissä valinta on sähkömekaanisten tai hydraulisten järjestelmien välillä. Sähkömekaanisissa syöttökäytöissä kuularuuviasenteinen sähköinen servomoottori on tällä hetkellä maailmanlaajuisesti vallitseva. Se muuntaa pyörimisliikkeen lineaariseksi liikkeeksi. Tässä suositaan synkronikoteloituja moottoreita, koska niiden on täytettävä korkeat vaatimukset paikannuksen, synkronoidun toiminnan ja dynamiikan suhteen; enemmän kuin pääkäytön.

Suuren staattisen jäykkyytensä ansiosta tämä perinteinen käyttöjärjestelmä sopii monenlaisiin sovelluksiin, mutta se on altis kulumiselle. Asennusolosuhteista ja vaadituista vääntömomenteista riippuen servomoottori on kytketty karaan joko suoraan tai esimerkiksi synkronihihnan avulla.

Käyttöjen tulisi olla kulumiskestäviä sekä jäykkiä ja dynaamisia. Tällainen ominaisuuksien yhdistelmä mahdollistaa suuremman tarkkuuden ja pitkäaikaisen häiriöttömän toiminnan kuin vastaavalla kuularuuvikokoonpanolla, jossa on epäsuora asennonmittausjärjestelmä.

Käyttölaitteen kuormitustila on yksi sen käyttöä rajoittava tekijä. Tämä ei tietenkään tarkoita, että suurilla voimilla käsiteltäessä kuularuuvikokoonpanot ja hydrauliset käyttöratkaisut voidaan jättää pois. Myös koneen tukielementit, kuten lastujen suojakansi suurimmalla sallitulla liukumisnopeudellaan ja vaunun johde vaimennusominaisuuksineen, voivat rajoittaa käyttöä. Lineaarimoottorikäyttöjen etuja kumoavat niihin liittyvät investointikustannukset, jotka ovat tähän mennessä estäneet tämän käyttötekniikan maailmanlaajuisen läpimurron.

Hydraulisille syöttökäytöille on kysyntää silloin, kun niiden eduilla on merkittävä vaikutus, kuten ahtaissa tiloissa sekä sovelluksissa, jotka vaativat suurta dynamiikkaa ja suuria syöttövoimia. Ja tietenkin hydraulisen syöttökäytön on painutettava mikrometrin tarkkuudella. Käytännön sovellukset osoittavat, että hydraulinen lineaarikäyttö toimii välyksettä, on pitkäikäinen ja yleensä kestävämpi kuin vastaava kuularuuvikokoonpanolla varustettu käyttö. Sähköisissä syöttökäytöissä jokainen tietty suorituskyky (vääntömomentti ja pyörimisnopeus) on asennettava. Hydraulinen akseli voi kuitenkin ottaa energiaa tarpeen mukaan hydraulinesteakusta, mikä vähentää asennettua syöttötehoa jopa 80 %.

Apukäyttölaitteet

Useat eri käyttölaitteet täyttävät apukäyttösovellusten vaatimukset. Konetyökalujen apukäyttötoimintojen kirjossa ei ole merkittävää trendiä, eivätkä tietyt kokeillut ja testatut yksiköt erotu joukosta. Valinta riippuu sovelluksesta.

Ei ole epätavallista, että yksi suljetun toimintosarjan koneisto yhdistää useita käyttölaitteita. Tästä on esimerkkejä sovelluksissa, joissa käytetään pystysuunnassa tai vinottain liikkuvien vaunujen sähkömekaanisia käyttölaitteita yhdessä hydraulisen tai pneumaattisen painonkompensaation kanssa. Tässä painonkompensaatio voidaan ymmärtää laajassa merkityksessä passiivisena apukäyttönä, jonka tehtävänä on kompensoida siirrettävän massan painovoimaa. Painokompensaatio voidaan saavuttaa useilla tavoilla, joista hydraulinen järjestelmä, jossa on hydraulinen nesteakku, on suosittu. Jos kompensoitava painovoima on pieni, pneumaattinen kaasujousi voi suorittaa tehtävän. Näiden ratkaisujen etuja ovat niiden mukautuva dynaaminen käyttäytyminen sekä suotuisa energiatasapaino.

Pneumaattiset käyttölaitteet sopivat erinomaisesti käsittelylaitteisiin niiden pienen painon, yksinkertaisen ohjausrakenteen ja liikkeiden nopeuden ansiosta. Nämä ominaisuudet koskevat pienempien massojen syöttö- ja lastausyksiköitä, jotka integroidaan tuotantoprosessin työkappalevirtaan. Työkalujen ja työkappaleiden kiinnitys työstökoneissa on kriittistä, koska se vaikuttaa toiminnan tarkkuuteen ja toistettavuuteen. Hydrauliset puristimet edustavat erityistä apukäyttötyyppiä, ja niitä käytetään koneissa, joissa työkappaleiden lastaus ja purku tapahtuu automaattisesti, koska ne ovat helposti automatisoitavissa. Puristuselementtien suuri voimatiheys suosii puristuslaitteiden rakentamista pienimpiin tiloihin.

Johtopäätös

Konetyökalujen käyttötehtäviin on saatavilla useita sähköisiä, hydraulisia, sähkömekaanisia ja pneumaattisia käyttökonsepteja. Suunnittelutiimin on päätettävä, minkä tyyppinen käyttökonsepti sopii tehtävään, ottaen huomioon useita rajoituksia. Hyvä automaatiotoimittaja, jolla on asiantuntemusta kaikissa näissä teknologiaryhmissä, ottaa huomioon ja neuvoo asiakkaita näissä päätöksissä.