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Thomson直線運動單元解決長行程問題
發布時間:2019-04-02 作者來源:摩森機電 訪問次數:1438

對于大多數直線單元應用,傳統的皮帶或螺桿驅動系統工作良好。但是,當需要更長的線性距離時,可能會出現問題。


當需要長直線運動單元時,皮帶驅動系統是一個明顯的選擇。這些相對簡單的系統使用皮帶輪驅動沿皮帶產生張力,它們可以很快達到高速。然而,當這些系統達到更長的行程時,下垂的皮帶可能會出現問題。整個系統的長度不能保持張力。


系統中也存在大量來自橡膠或塑料帶本身的產品。整個系統長度的這種靈活性可能導致振動或彈跳,從而在滑架上產生攪打效應。如果特定的過程無法解決這個問題,螺桿驅動系統可能是更好的選擇。螺桿驅動系統具有固定的機械元件,可確保始終完全控制滑架,并具有精確的停止和定位。


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安全是螺桿驅動系統的另一個優勢。皮帶驅動系統由于皮帶斷裂的可能性而不太安全。這樣的故障將是不受控制的,并且在垂直應用中,負載可能會下降并損壞機器甚至人員。螺桿驅動系統沒有這個問題。即使發生故障,螺桿驅動系統也可以防止負載下降并確保安全。


從歷史上看,螺桿驅動系統的問題在于難以達到更長的沖程長度。螺桿驅動系統通??梢蕴峁╅L達6米的長度,使用成對的軸承座來支撐螺桿,并在更高的轉速下停止任何纏繞效應。即使在較低的速度下,較長的螺釘也需要支撐,以防因自身重量而產生彎曲。這種軸承座支撐系統傳統上由一對與桿或金屬絲連接的軸承座組成。這兩對物體沿著直線運動系統一起運動。


當系統需要更長的行程時,可以添加更多的軸承座對,以沿著其長度以規則的分度支撐螺釘。最多三個甚至四個一起工作可能是實用的,但是在塊之間連接桿或線變得難以超過這個數量。

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長行程

直線運動單元實現更長行程的第一個挑戰是創建一個系統,可以為更長的螺釘提供更多的支撐點。一種解決方案是取消塊的連接系統,而是使用一種系統,其中塊可以相互折疊并在需要時分離出來。一旦塊到達其設定位置,它們就會停留在那里以引導和支撐螺釘。在這樣的系統中,可以用軸承座對實現10,12或甚至13個支撐點。這種用于滾珠絲杠或導螺桿的支撐系統可以實現長行程距離而不會彎曲或攪打。


為了超過6米長,下一個挑戰是創造一個更長的螺絲。但是,由于可用原材料的限制,螺釘通常只能生產長達6米的螺釘。那么如何實現超過10米的行程長度?答案在于將兩個螺釘連接在一起并采用一些精確的制造技術。


導螺桿和滾珠絲杠在軋制線上制造,每個部件的生產偏差略有不同。因此,為了將兩個部分連接在一起,需要克服引線偏差的差異。要成功連接兩個螺釘,必須使用具有最小可能偏差的最高精度滾珠絲杠。必須精確加工滾珠絲杠,確保熱量不會進入零件并改變直徑或導程幾何形狀。即使偏差小到0.01或0.001毫米也會給最終系統帶來問題。

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在加工之后,使用絲錐和孔將螺釘結合在一起,兩個引線之間的偏差最小。最后使用高強度粘合劑固定它們。(將螺釘焊接在一起會再次改變幾何形狀并產生問題。)


具有可折疊支撐塊系統和精密制造螺釘的螺桿驅動系統可以制成10.8米或更長的長度。行程長度為2至3米的系統最大速度約為4,000轉/分鐘。通常使用較長的系統,必須大大降低轉速以避免攪打。但是,通過額外的支撐,長達10米的螺桿驅動系統可以以4,000 rpm的速度運行。


長距離應用

行程長的螺桿驅動系統廣泛應用于各行各業,以提供精確的線性定位。一個很好的例子是金屬管和管道的自動焊接系統。需要在長行程長度上精確定位焊接噴嘴。在焊接高質量材料的應用中,例如鈦,操作在真空中進行以避免金屬氧化。

汽車行業中的許多應用需要長行程直線運動單元。例如,六軸機器人通常安裝在長行程線性執行器上,用于焊接或機器管理操作。雖然速度可能不是運輸機器人手臂的關鍵因素,但是需要長度和非常精確的定位。

光纜的制造是一種高速,連續的操作,在不損害所生產纖維質量的情況下不能停止。電纜纏繞在大卷軸上。當一個卷軸裝滿時,必須快速更換,以盡量減少產品損失。精度和速度對過程效率至關重要。長螺桿驅動系統既可以提供這種應用,也可以處理卷軸的重負荷。

任何需要在垂直平面內移動重型設備的應用都受益于線性螺釘的剛性和故障安全功能。例如,在飛機工業中,高精度相機上下移動。螺釘可以安全,精確地承載重物。在這種應用中,使用具有大直徑球的特殊球引導系統來承受動態負載力矩。

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對現有系統的改進

直線運動單元在許多長距離線性運動應用中,滾珠螺桿完全打開。這種系統存在兩個常見問題:系統無法以所需速度運行,或者系統難以維護,因為打開的螺釘會吸引灰塵和碎屑,需要定期清潔以避免滾珠螺母過早失效。

在這種應用中,由堆疊軸承座構造提供的附加支撐意味著螺釘可以以更高的速度操作。清潔和可靠性問題可通過覆蓋的密封系統解決,該系統可保護螺釘并顯著降低維護要求。保護封閉的螺釘免受灰塵和碎屑的侵入,無需定期清潔,即可保持最佳性能和可靠性。

在這樣的系統中,滑架可以配備鉆孔通道并與油嘴連接。這樣就可以從單點潤滑,而無需打開外殼。由于不需要打開設備,因此有限量的灰塵或水可以穿透系統。它甚至在最臟的環境中也受到保護。 


   

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