CobraDrive Harmonic Drive Servo Drehmodul CobraDrive Harmonic Drive Servo Rotary Module

CobraDrive – Harmonic Drive Servo Drehmodul CobraDrive – Harmonic Drive Servo Rotary Module Inhalt Content 3 4 5 Das Unternehmen The Company ...
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CobraDrive – Harmonic Drive Servo Drehmodul CobraDrive – Harmonic Drive Servo Rotary Module

Inhalt Content

3

4

5

Das Unternehmen The Company Produktbeschreibung Product Description Bestellbezeichnungen / Technische Daten



Ordering Code / Technical Data



5

Bestellbezeichnungen / Ordering Code



5

Leistungsdaten / Rating Table



7

Leistungscharakteristik / Performance Characteristics



9

Abmessungen / Dimensions



10

Genauigkeit / Accuracy



10

Torsionssteifigkeit / Torsional Stiffness



11

Abtriebslager / Output Bearing

12

Elektrische Anschlüsse



Electrical Connection



12

Elektrische Anschlüsse ECC / Electrical Connections ECC



13

Elektrische Anschlüsse ECP / Electrical Connections ECP



14

Externe Ein- und Ausgänge / External Inputs and Outputs



14

Diagnose Modul / Diagnostic Module



14

V4 Sensor Verteiler / V4 Break Out Module

15

Feldbusschnittstellen



Field Bus Interfaces



15

CAN-Bus Schnittstelle / CAN-Bus Interface



15

PROFIBUS Schnittstelle / PROFIBUS Interface

15

2

Parametrierungsschnittstelle Parametrisation Interface

Das Unternehmen The Company Company

Im Jahr 1970 wurde in Langen bei Frankfurt/Main die Harmonic Drive System GmbH gegründet. Die Expansion des Unternehmens führte 1988 zur Verlegung des Firmensitzes nach Limburg/Lahn. Umfangreiche Investitionen in Gebäude, modernste CNC-Maschinen und Personal folgten. Die Produktion kundenspezifischer Antriebssysteme begann. 1998 konnten weitere erhebliche Investitionen für den Ausbau der Getriebefertigung vorgenommen werden. Im Jahr 2000 wurde aus der Harmonic Drive Antriebstechnik GmbH die Harmonic Drive AG. Im November 2006 erfolgte der Umzug in den Neubau eines 2400 qm großen Entwicklungszentrums. Damit wurden beste Voraussetzungen für die Verstärkung der Entwicklungsaktivitäten geschaffen. Das einzigartige Funktionsprinzip der Harmonic Drive Getriebe eröffnet uns, selbst nach langjähriger Erfahrung, noch immer umfangreiche Anwendungsmöglichkeiten in den verschiedensten Bereichen der Technik. In unseren Getrieben und Antrieben steckt die Erfahrung, die wir bei der Fertigung und dem Einsatz von Millionen von Präzisionsgetrieben im Laufe vieler Jahre gewonnen haben. Heute bieten wir ein breit gefächertes Angebot hochwertiger Produkte: Getriebeeinbausätze, Units, Getriebeboxen, Planetengetriebe, Servoantriebe und Sonderantriebe nach Kundenspezifikation. Harmonic Drive – so spricht man Präzision

Harmonic Drive System GmbH was established in 1970 in Langen, near to Frankfurt/Main. The continuous expansion of the company led to the transfer of the headquarters to Limburg/Lahn in 1988. Major investments in facilities, modern CNC machine tools and personnel followed. The development and production of customised drive solutions began. In 1998 further significant investments provided the basis for the production of gear components. In 2000 Harmonic Drive Antriebstechnik GmbH changed from a limited company to a joint stock company under the name Harmonic Drive AG. In November 2006 the new Design and Technology Development Centre was opened at Harmonic Drive AG. With these measures in place, the stage is set for further technological enhancements in the design and development of precision gears and actuators. The unique Harmonic Drive operating principle continues to open up new applications in all areas of modern mechanical engineering. Our current product range reflects the application and production experience of almost 40 years with millions of precision gears in the field. Today, Harmonic Drive AG offers a complete range of products for demanding applications: Component sets, units, gearboxes, planetary gears, servo actuators and customer specific solutions. Harmonic Drive – another word for precision

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Produktbeschreibung Product Description

Dezentralisierung in der Antriebstechnik trägt wesentlich dazu bei, die Effektivität bei Montage, Inbetriebnahme und Service zu verbessern. Die wichtigsten Herausforderungen der Zukunft liegen im Bereich der Energie- und Kosteneffizienz, Zeitersparnis und Qualitätssteigerung. Effiziente Projektierung und Inbetriebnahme, mehr Leistung und höhere Effizienz in der Produktion werden erwartet. Mit dem neuen CobraDrive bringt die Harmonic Drive AG ein neues Antriebssystem auf den Markt, dass die Vorteile der Harmonic Drive Antriebstechnik mit den Vorteilen der dezentralen Regelung verbindet. Präzise Harmonic Drive Getriebe wurden perfekt mit hochdynamischen AC-Servomotoren kombiniert. Eingesetzt zur Positionierung in anspruchvollen industriellen Anwendungen arbeiten sie auf engstem Bauraum äußerst präzise und zuverlässig. Vorteile Spielfreier Präzisionsantrieb Große Hohlwelle Kompaktes und leichtes Design Präzise und hoch belastbare Abtriebslagerung Integrierter Servoregler CAN-Bus oder PROFIBUS-DP Schnittstelle Ankopplung von Endschaltern und Referenzschaltern über externes Eingangsmodul möglich

4

Drive technology decentralisation contributes significantly to savings during installation, commissioning and service. The main challenges of the future are energy and cost efficiency, time savings and quality improvements. Decentralised drive systems can provide more effective planning and commissioning, improved performance and higher production efficiency. With the new CobraDrive, Harmonic Drive AG brings a new drive system to the market that combines the advantages of Harmonic Drive technology with the advantages of decentralised control. Precise Harmonic Drive Gears have been perfectly combined with a highly dynamic AC servo motor. They are designed for confined spaces and are extremely accurate and reliable. Perfect for use in demanding industrial positioning applications. Advantages Precise, backlash free servo actuator Large hollow shaft Compact and light weight design Precise and high capacity output bearing Integrated servo controller CAN-Bus or PROFIBUS-DP interface Connection for limit switches and reference switches via an external input module

Bestellbezeichnungen / Ordering Code Technische Daten / Technical Data

Bestellbezeichnungen

Ordering Code

Baureihe Series AC-Servoantrieb CobraDrive AC Servo Actuator CobraDrive

Baugröße Size

Untersetzung 1) Ratio 1)

Wicklung Winding

Schnittstelle Interface

8C 11C 14C

30 50 100

E = 24VDC

CC = CAN Bus CP = Profibus

Sonderausführung Special design Nach Kundenanforderung According to customer requirements

Bestellbezeichnung Ordering Code CobraDrive



8C



30

ECC



1)

Vorzugstypen: CobraDrive mit fett gedruckten Untersetzungen sind in Standardausführung in begrenzten Mengen kurzfristig lieferbar. Zwischenverkauf vorbehalten.

1)

Leistungsdaten

Rating Table

Tabelle / Table 5.1

Tabelle / Table 5.2

SP



Preferred Types: CobraDrive with bold printed ratios are available with standard specifications in limited quantities ex stock for short-term delivery, subject to prior sale.

Erregung

Permanentmagnet

Excitation

Permanent magnet

Isolationsklasse

B (EN60034-1)

Insulation class

B (EN60034-1)

Isolationswiderstand

> 100 MΩ bei 500 VDC

Insulation resistance

>100 MΩ bei 500 VDC

Isolationsspannung

500 VAC (60 s)

Insulation voltage

500 VAC (60 s)

Schmierung

Harmonic Drive Fett SK-2

Lubrication

Harmonic Drive Grease SK-2

Schutzart

IP 54 (EN60034-5)

Protection class

IP 54 (EN60034-5)

Umgebungstemperatur

Betrieb: 0°C bis +40°C Lagerung: -20°C bis +60°C

Ambient temperature

Operation: 0°C bis +40°C Storage: -20°C bis +60°C

Relative Luftfeuchte

20 % bis 80 % ohne Kondensation

Relative humidity

20 % bis 80 % without condensation

Vibrationsbeständigkeit

10 Hz bis 400 Hz, max. 2,5 g DIN IEC 68 Teil 2-6

Vibration resistance

10 Hz to 400 Hz, max. 2,5 g DIN IEC 68 part 2-6

Schockfestigkeit

30 g, 11 ms (DIN IEC 68 Teil 2-27)

Shock resistance

30 g, 11 ms (DIN IEC 68 part 2-27)

Wenn nicht anders gekennzeichnet, beziehen sich die angegebenen Werte in den Tabellen auf eine Übertemperatur der Wicklung von 100 K bei einer Umgebungstemperatur von 40°C. Die Werte in den folgenden Tabellen gelten für Antriebe, die auf einer Aluminiumgrundplatte mit folgenden Abmessungen montiert sind: CobraDrive-8C 150 x 150 x 6 [mm] CobraDrive-11C 150 x 150 x 6 [mm] CobraDrive-14C 200 x 200 x 6 [mm]

If not otherwise mentioned, the indicated values given in the tables refer to a temperature rise of the winding of 100 K at an ambient temperature of 40°C. All values given in the following tables refer to actuators mounted on an aluminium plate with the following dimensions: CobraDrive-8C 150 x 150 x 6 [mm] CobraDrive-11C 150 x 150 x 6 [mm] CobraDrive-14C 200 x 200 x 6 [mm]

5

Technische Daten Technical Data

Leistungsdaten

Rating Table

Tabelle / Table 6.1 Antrieb Actuator Untersetzung Ratio Maximales Drehmoment Maximum output torque Maximale Drehzahl Maximum output speed Maximalstrom Maximum current Zulässige Zeitdauer Maximalstrom Permissible time for maximum current Dauerdrehmoment Continuous torque Dauerdrehzahl Continuous speed Dauerstrom Continuous current Leerlaufstrom (gerechnet) No load current (calculated) Drehmomentkonstante (am Abtrieb) Torque constant (at output) Drehmomentkonstante (Motor) Torque constant (Motor) Motorklemmenspannung (nur Grundwelle) Motor terminal voltage (fundamental wave only) DC-Spannungskonstante (L-L) DC-Voltage constant (L-L) AC-Spannungskonstante (L-L) AC-Voltage constant (L-L) AC-Spannungskonstante (L-L) AC-Voltage constant (L-L) Massenträgheitsmoment (am Abtrieb) Moment of inertia (at output) Massenträgheitsmoment motorseitig Moment of inertia at motor Massenträgheitsmoment motorseitig ohne WG Moment of inertia at motor without WG Motor Nenndrehzahl Rated motor speed Motor Maximale Drehzahl Maximum motor speed Widerstand (L-L) Resistance (L-L) Induktivität (L-L) Inductance (L-L) Gewicht Weight Encoderauflösung (am Abtrieb) Encoder resolution (at output) Encoderauflösung (am Motor) Encoder resolution (at motor) Polpaar Anzahl Number of pole pairs Thermische Zeitkonstante Thermal time constant Rücktreib-Drehmoment (Abtriebswelle) Backdriving torque (at output) Mechanische Zeitkonstante Mechanical time constant Vorläufige Daten Preliminary data

6

Einheit Unit

CobraDrive-8C-xxx-Exx

CobraDrive-11C-xxx-Exx

CobraDrive-14C-xxx-Exx

30

50

100

30

50

100

30

50

100

Nm

1,8

3,3

4,8

4,5

8,3

11

9

18

28

min-1 rpm

200

120

60

200

120

60

200

120

60

Arms

3,0

3,3

2,4

7,8

8,2

5,6

14,8

16,4

12,3

s

10

10

10

8

6

9

6

3

4

Nm

0,75

1,5

2

1,8

2,9

4,2

3,5

4,7

6,8

min-1 r/min

117

70

35

117

70

35

100

60

30

Arms

1,6

1,7

1,3

3,7

3,5

2,8

6,5

5,4

4,4

Arms

0,66

0,55

0,56

1,45

1,27

1,18

2,13

2,04

2,06

Nm/A

0,8

1,3

2,7

0,8

1,3

2,6

0,8

1,4

2,9

Nm/A

0,027

0,026

V

0,029

min. 18 VAC

V (r/min)

0,10

Vrms /1000 min Vrms /1000 rpm Vpk /1000 min-1 Vpk /1000 rpm

-1

kgm²

0,16

0,32

0,09

0,15

0,31

0,10

0,17

2,0

1,8

2,0

2,8

2,6

2,9

0,0026 0,0074

0,029

0,006

0,017

0,067

0,018

0,05

kgm² x 10-4

0,029

0,067

0,20

kgm² x 10-4

0,026

0,055

0,167

3500

3500

3000

6000

6000

6000

Ω (20°C)

1,08

0,38

0,14

mH

0,22

0,11

0,06

kg

0,75

0,97

1,55

min rpm min-1 rpm -1

0,34

0,20

qc/360°

240000 400000 800000 240000 400000 800000 240000 400000 800000

I/rpm

2000 5

min Nm ms

14 0,47

0,6 6,7

15 0,95

0,7

1,2 5,6

17 1,9

1,3

2,4 5,4

3,8

Technische Daten Technical Data

Leistungscharakteristik Die dargestellten Leistungskurven sind realisierbar, sofern die Motorklemmenspannung größer oder mindestens gleich des jeweiligen in der Tabelle genannten Wertes ist. Übergangswiderstände in der Versorgungsleitung, reglerbedingte Zusatzverluste, ungeregelte Zwischenkreisspannungen und niedrige Temperaturen des Antriebs können zur weiteren Reduktion der Leistungskurven führen.

CobraDrive-8C-30

Performance Characteristics The performance curves shown below can be achieved if the motor terminal voltage is higher or at least equal to the values given in the rating table. Transfer resistances in the supply cable, controller depending losses, unregulated DC bus voltages and low actuator temperatures may lead to further reduction of the performance characteristics.

CobraDrive-8C-50

Abb. / Fig. 7.1

2

3,5

1,8

3 Drehmoment / Torque [Nm]

1,6 Drehmoment / Torque [Nm]

Abb. / Fig. 7.2

1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4

2,5 2 1,5 1 0,5

0,2 0

0 0

50

100 150 200 -1 Drehzahl Drehzahl[min [min]-1/ ] /Speed Speed[rpm] [rpm]

CobraDrive-8C-100

250

0

20

40 60 80 100 Drehzahl [min-1] / Speed [rpm]

120

140

Abb. / Fig. 7.3

Drehmoment / Torque [Nm]

6 5 4 3 2 Intermittierender Betrieb / Intermittent duty S3-ED 50 % (1 min)

1

Dauerbetrieb / Continuous duty

0 0

10

20 30 40 50 Drehzahl [min-1] / Speed [rpm]

60

70

7

Technische Daten Technical Data

Abb. / Fig. 8.1 10

4,5

9

4

8 Drehmoment / Torque [Nm]

Drehmoment / Torque [Nm]

CobraDrive-11C-30 5

3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5

Abb. / Fig. 8.4

0

200

7 6 5 4 3 2 1

0

0 0

50

100 150 200 -1 Drehzahl Drehzahl[min [min]-1/ ] /Speed Speed[rpm] [rpm]

CobraDrive-11C-50

250

20

8

18

7

16

6 5 4 3 2

50

1

Abb. / Fig. 8.5

14 12 10 8 6 4

0 0

20

40

60

80

100

120

140

0

20

Drehzahl [min-1] / Speed [rpm]

CobraDrive-11C-100

40

60

80

100

120

140

Drehzahl [min-1] / Speed [rpm]

CobraDrive-14C-100

Abb. / Fig. 8.3 30

10

25 Drehmoment / Torque [Nm]

12

8 6 4 2

Abb. / Fig. 8.6

20 15 10 5

0

0 0

10

20

30

40

50

Drehzahl [min ] / Speed [rpm] -1

60

70

0

10

20

30

40

50

Drehzahl [min ] / Speed [rpm] -1

Intermittierender Betrieb / Intermittent duty S3-ED 50 % (1 min) Dauerbetrieb / Continuous duty

8

250

2

0

Drehmoment / Torque [Nm]

100 150 Drehzahl [min-1] / Speed [rpm]

CobraDrive-14C-50

Abb. / Fig. 8.2

9

Drehmoment / Torque [Nm]

Drehmoment / Torque [Nm]

CobraDrive-14C-30

60

70

Technische Daten Technical Data

Abmessungen

Dimensions  CobraDrive-8C-xxx

Abb. / Fig. 9.1

[mm]

CobraDrive-11C-xxx

Abb. / Fig. 9.2

[mm]

CobraDrive-14C-xxx

Abb. / Fig. 9.3

[mm]

9

Technische Daten Technical Data

Genauigkeit

Accuracy

Tabelle / Table 10.1 Baugröße

Untersetzung

Übertragungsgenauigkeit

Wiederholgenauigkeit

Hystereseverlust

Lost Motion

Size

Ratio

Transmission accuracy

Repeatability

Hysteresis loss

Lost motion

[arcsec]

[arcsec]

[arcmin]

[arcmin]

8C

11C

14C

30

150

50

120

100

120

30

120

50

90