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
3
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