Przekładnie planetarne w ofercie AMG – serie, zastosowanie i dobór

Przekładnia planetarna to reduktor wykorzystujący koło słoneczne, satelity i koło koronowe do zmniejszenia prędkości oraz zwiększenia momentu na wyjściu. Rozłożenie obciążenia pomiędzy kilka satelitów pozwala uzyskać zwartą konstrukcję, dlatego przekładnie tego typu są powszechnie stosowane z serwonapędami i silnikami krokowymi.

W ofercie AMG Automatyka dostępne są przekładnie planetarne GearKo przeznaczone do różnych typów osi – od klasycznych napędów pozycjonujących, przez układy rack & pinion, aż po stoły obrotowe i konstrukcje wymagające centralnego otworu przelotowego. Poszczególne rodziny różnią się zakresem momentów, przełożeń, rodzajem wyjścia oraz cechami konstrukcyjnymi, dlatego dobór warto rozpocząć od aplikacji, a nie od samej wielkości przekładni.

Jak działa przekładnia planetarna?

Podstawowy mechanizm tworzą:

• koło słoneczne połączone z wejściem,
• koła planetarne, czyli satelity,
• nośnik satelitów,
• wewnętrznie uzębione koło koronowe.

W typowej konfiguracji redukcyjnej silnik napędza koło słoneczne, a moment jest rozdzielany na kilka satelitów współpracujących z kołem koronowym. Ruch nośnika staje się następnie ruchem wyjściowym przekładni.

Dzięki temu można jednocześnie:

• obniżyć prędkość obrotową,
• zwiększyć moment,
• zachować zwartą budowę,
• ograniczyć bezwładność dodatkowych elementów transmisji,
• dopasować silnik do charakterystyki mechanizmu roboczego.

Sama wartość przełożenia nie wystarcza jednak do doboru. W precyzyjnej osi trzeba jednocześnie analizować moment, luz kątowy, sztywność, prędkość wejściową i obciążenia wału. To właśnie te parametry decydują o tym, jak dobrać przekładnię planetarną do aplikacji precyzyjnej.

Gdzie stosuje się przekładnie planetarne?

Przekładnia planetarna najczęściej znajduje się pomiędzy silnikiem a właściwym mechanizmem maszyny. Jej zadaniem jest dopasowanie charakterystyki napędu do wymaganego ruchu.

Typowe zastosowania obejmują:

• osie pozycjonujące,
• portale liniowe,
• roboty i manipulatory,
• stoły obrotowe i indeksujące,
• układy pick-and-place,
• maszyny pakujące i montażowe,
• przenośniki,
• systemy cięcia i druku,
• napędy listwy zębatej.

Nie każda z tych aplikacji wymaga jednak tego samego typu reduktora. Właśnie dlatego oferta GearKo obejmuje kilka odmiennych rodzin konstrukcyjnych.

Jakie serie przekładni planetarnych oferuje AMG?

W AMG dostępne są rodziny TB/TBR, TD/TDR, TE/TER, TF, TCB/TCBR/TCE, TDP oraz TM/TMN. Zamiast traktować je jako podobne przekładnie o różnych wymiarach, lepiej spojrzeć na każdą z nich przez pryzmat konkretnej aplikacji.

Dokładne wartości momentu, przełożenia i luzu należy zawsze sprawdzać dla konkretnej wielkości i wariantu, ponieważ zakresy różnią się pomiędzy seriami i stopniami przekładni.

TB/TBR – uniwersalna rodzina do wielu typów napędów

Przekładnie planetarne TB/TBR obejmują szeroki zakres wielkości oraz momentów. Z tego powodu mogą być punktem wyjścia przy doborze reduktora do wielu klasycznych osi automatyki.

Seria znajduje zastosowanie m.in. w:

• maszynach montażowych,
• urządzeniach pakujących,
• robotach,
• stołach pozycjonujących,
• przenośnikach,
• systemach cięcia i druku.

Jest to rozwiązanie szczególnie interesujące wtedy, gdy jedna rodzina przekładni ma pokryć kilka różnych wielkości napędów i przełożeń.

TD/TDR – do osi wymagających wysokiej sztywności i spokojnej pracy

W serii TD/TDR zastosowano wyjście kołnierzowe, a konstrukcja jest kierowana do aplikacji, w których znaczenie mają sztywność i ograniczenie drgań.

Typowymi zastosowaniami są:

• portale,
• stoły indeksujące,
• manipulatory,
• układy pick-and-place,
• dozowanie,
• napędy rack & pinion.

W porównaniu z TB zakres dostępnych przełożeń jest bardziej skoncentrowany, dlatego TD/TDR warto rozważyć przede wszystkim wtedy, gdy układ wymaga konkretnego sposobu mocowania wyjścia i wysokiej sztywności mechanicznej.

TE/TER – do precyzyjnych osi i aplikacji o niskich wibracjach

Przekładnie TE/TER są przeznaczone do precyzyjnych osi automatyki, w których szczególnie istotne są niewielkie drgania i dokładne prowadzenie ruchu.

Mogą być wykorzystywane m.in. w:

• stołach indeksujących,
• układach pick-and-place,
• portalach,
• dozowaniu,
• systemach pozycjonowania.

Przy tej rodzinie szczególnie ważne jest sprawdzanie parametrów dla konkretnej wielkości. Wartości luzu, momentu i przełożenia różnią się w zależności od wielkości i wariantu, dlatego nie warto przenosić jednej wartości na całą serię.

TF – gdy przekładnia musi przenosić większe obciążenia wału

Przekładnia planetarna TF została zaprojektowana z naciskiem na nośność osiową i promieniową.

Ma to znaczenie w aplikacjach, w których na wał wyjściowy działa nie tylko moment obrotowy, ale również dodatkowe siły pochodzące od:

• koła zębatego,
• ramienia,
• stołu,
• chwytaka,
• elementu roboczego zamontowanego bezpośrednio na wyjściu.

Seria TF może być więc dobrym kierunkiem przy projektowaniu mocno obciążonych osi, stołów indeksujących, portali oraz manipulatorów.

TCB/TCBR/TCE – konstrukcja modułowa do różnych typów maszyn

Rodzina TCB/TCBR/TCE pozwala budować układy dopasowane do różnych konfiguracji silnika i mechaniki.

Wśród zastosowań znajdują się m.in.:

• osie pozycjonujące,
• roboty,
• maszyny CNC,
• portale,
• automatyka magazynowa,
• maszyny pakujące,
• przenośniki.

Wybór konkretnego wariantu (TCB, TCBR lub TCE) najlepiej oprzeć na karcie danego modelu i wymaganym sposobie zabudowy.

TDP – przekładnia planetarna do napędu listwy zębatej

W klasycznej osi rack & pinion przekładnię trzeba połączyć z osobnym kołem zębatym. TDP integruje przekładnię planetarną z kołem zębatym skośnym.

Pozwala to ograniczyć liczbę oddzielnie dobieranych części i uprościć połączenie reduktora z listwą.

Seria jest szczególnie użyteczna w:

• portalach,
• długich osiach liniowych,
• stołach i układach pozycjonujących,
• robotach,
• napędach wykorzystujących listwę zębatą.

W zależności od aplikacji dobiera się również moduł oraz liczbę zębów koła współpracującego z odpowiednią listwą zębatą.

TM/TMN – do stołów obrotowych i osi wymagających otworu przelotowego

W niektórych konstrukcjach środek osi musi pozostać wolny, ponieważ trzeba przeprowadzić przez niego:

• przewody elektryczne,
• przewody pneumatyczne,
• instalację procesową,
• wiązki sygnałowe.

Do takich zastosowań przeznaczona jest przekładnia planetarna TM, oznaczana również jako TMN.

Charakterystycznymi elementami są duży otwór przelotowy i łożyskowanie crossed-roller. Dzięki temu rozwiązanie pasuje przede wszystkim do:

• stołów obrotowych,
• pozycjonerów,
• indekserów,
• osi robotów,
• głowic narzędziowych.

Jak dobrać odpowiednią serię przekładni planetarnej?

Najlepiej rozpocząć nie od tabeli modeli, ale od odpowiedzi na kilka pytań dotyczących osi.

Jaki moment jest potrzebny?

Trzeba określić moment roboczy i wartości szczytowe występujące podczas przyspieszania oraz hamowania.

Nie wystarczy porównać maksymalnej wartości momentu silnika z wartością podaną przy przekładni. Znaczenie ma cały cykl pracy.

Jakie przełożenie jest wymagane?

Przełożenie wynika przede wszystkim z relacji między prędkością silnika i wymaganą prędkością wyjściową.

Jeżeli serwomotor pracuje z prędkością 3000 obr./min, a mechanizm potrzebuje około 500 obr./min:

i ≈ 3000 / 500 = 6

Wstępnie potrzebne będzie więc przełożenie około 6:1.

Jak ważny jest luz kątowy?

W osi wykonującej częste zmiany kierunku luz kątowy (backlash) bezpośrednio wpływa na dokładność pozycjonowania.

Nie należy jednak automatycznie wybierać „najmniejszego możliwego luzu”. Wyższa klasa dokładności ma sens wtedy, gdy wymaga jej cały mechanizm – łącznie z prowadnicami, sprzęgłami, listwą czy śrubą.

Jak obciążony jest wał wyjściowy?

Jeżeli na przekładni bezpośrednio zamontowane jest koło, stół lub ramię, trzeba sprawdzić nie tylko moment, ale również dopuszczalne obciążenie promieniowe i osiowe.

W takim zastosowaniu konstrukcja taka jak TF może być bardziej odpowiednia niż reduktor dobrany wyłącznie na podstawie przełożenia.

Czy potrzebna jest konstrukcja specjalna?

Już sama geometria maszyny może ograniczyć wybór:

• napęd rack & pinion → TDP,
• centralny otwór przelotowy → TM/TMN,
• duże obciążenia wyjścia → TF,
• wymagająca oś pozycjonująca → TD/TDR lub TE/TER,
• szeroki zakres wariantów → TB/TBR.

Dopiero po tym etapie warto porównywać konkretne wielkości.

Jak dobrać przekładnię do serwosilnika lub silnika krokowego?

Mechaniczne połączenie przekładni z silnikiem wymaga dopasowania m.in.:

• średnicy wału,
• długości wału,
• kołnierza silnika,
• rozstawu otworów,
• wymaganej tulei lub piasty adaptacyjnej.

Dlatego do zapytania warto od razu podać dokładny model silnika.

Przekładnie GearKo mogą współpracować z różnymi napędami. W AMG można jednocześnie dobrać serwonapęd, silnik krokowy lub zintegrowany silnik krokowy JVL, dzięki czemu przekładnię można analizować jako część kompletnej osi, a nie osobny komponent.

Jakie dane przygotować przed doborem przekładni?

Do pierwszego doboru wystarczy zwykle kilka podstawowych informacji:

• model silnika,
• moment roboczy i szczytowy,
• prędkość silnika,
• wymagane przełożenie lub prędkość wyjściowa,
• wymagana dokładność,
• charakter obciążenia,
• sposób zabudowy,
• warunki środowiskowe.

Dzięki temu można od razu wykluczyć serie niedopasowane konstrukcyjnie i przejść do porównania konkretnych modeli.

Przekładnię warto dobierać do całej osi, nie tylko do momentu

Rodziny GearKo pokrywają różne potrzeby konstrukcyjne. TB/TBR daje szeroki wybór wariantów, TD/TDR i TE/TER są ukierunkowane na precyzyjne osie, TF pozwala pracować z większymi obciążeniami wału, TDP upraszcza napęd listwy zębatej, a TM/TMN rozwiązuje problem centralnego przelotu.

Dlatego wybór przekładni planetarnej najlepiej rozpocząć od określenia momentu, prędkości, przełożenia, luzu oraz sposobu zabudowy. Dopiero później warto schodzić do konkretnej serii i wielkości.

Takie podejście ogranicza ryzyko wyboru przekładni, która ma właściwe przełożenie, ale nie pasuje do obciążeń, geometrii lub dynamiki konkretnej maszyny.

FAQ

Jakie przekładnie planetarne są dostępne w AMG?

Oferta obejmuje rodziny TB/TBR, TD/TDR, TE/TER, TF, TCB/TCBR/TCE, TDP oraz TM/TMN. Różnią się m.in. zakresem momentów, sposobem wykonania wyjścia i przeznaczeniem.

Która seria nadaje się do napędu listwy zębatej?

Do tego zastosowania szczególnie dobrze pasuje TDP, ponieważ przekładnia jest zintegrowana z kołem zębatym skośnym.

Która przekładnia sprawdzi się w stole obrotowym?

Jeżeli potrzebny jest centralny otwór przelotowy, warto rozważyć TM/TMN. Przy innych konstrukcjach stołu odpowiednie mogą być również serie z wyjściem kołnierzowym.

Jak dobrać przekładnię do cichej i precyzyjnej osi?

W pierwszej kolejności warto porównać TD/TDR i TE/TER, ale ostateczny wybór powinien wynikać z momentu, przełożenia, luzu, prędkości i obciążeń konkretnej osi.

Czy przekładnię można zamontować na dowolnym serwosilniku?

Nie należy zakładać pełnej kompatybilności bez sprawdzenia wymiarów. Potrzebne jest dopasowanie kołnierza, wału oraz elementów adaptacyjnych do konkretnego modelu silnika.

Czy AMG produkuje przekładnie GearKo?

Nie. Producentem przekładni jest GearKo, natomiast AMG dostarcza je na polskim rynku i wspiera dobór odpowiedniej serii do napędu.