选择合适的凸轮分割器,核心是匹配设备的运动需求、负载条件和精度要求,需要结合灌装机、焊接机这类自动化设备的运行特点,按以下步骤逐步筛选:
第一步:明确基本需求与参数(这是选型的基础)
1. 工位数: 这是决定分割器型号的核心参数。即旋转一周需要完成多少个停止/工作位置。例如,8工位灌装机就需要分割器每转一次将工作台精确分成8等份。
2. 圆盘直径与负载:
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负载总重量: 包括转盘、夹具、工件等的总质量。
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负载的转动惯量: 对于直径大、重量分布远离中心的转盘,转动惯量是比单纯重量更重要的参数。分割器样本中通常提供计算公式。
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负载重心位置: 特别是当负载(如焊接机的机械臂)不位于转台中心时,会产生额外的倾覆力矩。
3. 动态参数:
分度时间与静止时间: 在一个工作周期内,转位运动所需的时间(分度角时间)和停止作业的时间(静止角时间)。这决定了分割器的动静比(如1:3,即转1秒停3秒)。
转速/周期时间: 每小时或每分钟需要完成多少个完整的循环(索引+停止)。
4. 精度要求: 分割器有两个关键精度指标:
分度精度: 指每个工位的重复定位精度,通常为±30角秒至±15角秒不等,精度越高,价格越贵。
背隙: 输出轴在正反向切换时的空回角度。对于焊接、精密装配等需要高刚性的场合,应选择无背隙或预紧消隙结构的分割器。
第二步:选择类型和安装方式
1. 凸轮类型选择:
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弧面凸轮分割器: 最常用类型。凸轮为立体曲面,通过滚子轴承啮合。承载大、高刚性、高速性能好、寿命长。适用于灌装机、焊接机、多工位装配机等中重负载、高精度的自动化设备。
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平行(平板)凸轮分割器: 凸轮为盘形平面。结构相对紧凑,成本可能略低,但在同等尺寸下承载能力和刚性通常低于弧面凸轮。适用于中低负载、空间受限的场合。
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圆柱(滚子齿)凸轮分割器: 较少见,适用于超高速、轻负载的特定场合。
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结论:对于您的灌装机和焊接机,推荐优先选用弧面凸轮分割器。
2. 安装方式选择:
法兰型: 输出端为法兰盘,可直接与转盘连接,是最常见的安装方式。刚性最好,易于安装对心。
轴型: 输出端为一根轴,需另配联轴器或同步带轮连接。适用于空间布局特殊或需要间接传动的场合。
中空型: 输出轴为中空通孔,方便穿电线、气管或通过中心轴。对于需要旋转中布线(如焊接机气管、焊枪电缆)的设备非常实用。
左侧安装/右侧安装: 根据输入轴(电机侧)的安装方向选择。
第三步:关键校核与计算(通常需要厂家技术支持)
选型不仅仅是“套用”,必须进行严格的校核。您需要收集以上第一步的数据,并与分割器供应商的技术人员合作,完成以下核心计算:
1.转动惯量校核: 确保负载的转动惯量在分割器允许的最大容许转动惯量之内。这是防止冲击、保证精度的关键!
2.扭矩计算与电机选配:
加速扭矩: 这是选配驱动电机的主要依据。它由负载转动惯量和需要的角加速度决定。计算公式为:T_acc = J * α(T_acc为加速扭矩,J为总转动惯量,α为角加速度)。
电机扭矩: 所选伺服电机或步进电机的额定扭矩必须大于计算出的加速扭矩,并留有约30%的安全余量。
3.寿命校核: 根据计算出的凸轮接触应力或负载情况,结合预期的运行速度(RPM)和每年工作时间,估算分割器的理论寿命。高品质分割器在合理使用下寿命可达数万甚至十万小时。
第四步:其他重要考量因素
润滑与密封: 确认分割器的润滑方式(油脂或油浴)和密封性能,特别是用于食品饮料灌装机时,可能需要防喷溅或符合特定卫生要求。
附件: 是否需要角度调整板、感应片、原点传感器、防护罩等附件。
品牌与品质: 国际知名品牌(如CDS、CAMCO、三共等)和国内优质品牌在精度、寿命和可靠性上差异显著。根据设备价值和精度要求权衡。
供应商技术服务: 选择能提供专业选型计算、图纸支持和售后服务的供应商至关重要。
总结选型流程清单
1.确定工位数、动静比、周期时间。
2.测量/估算:转盘直径、总负载重量、负载分布(计算转动惯量)、重心位置。
3.初步选择类型: 弧面凸轮、法兰或中空安装等。
4.将以上数据提供给2-3家可靠的供应商,请求他们进行正式的选型计算和型号推荐。
5.对比供应商的方案: 重点关注他们校核的最大容许转动惯量、所需加速扭矩、推荐电机规格以及承诺的精度和寿命。
6.最终确认: 根据技术方案、价格、交货期和服务确定最终品牌和型号。
最后建议:
对于灌装机、焊接机这类核心生产设备,切勿仅凭经验或价格盲目选择。一个错误的选型会导致设备振动大、定位不准、磨损快甚至早期失效,造成更大的停产损失。充分利用供应商的工程支持能力,进行严谨的联合选型,是确保设备长期稳定运行的最佳投资。