Lineární pohyb je nepostradatelný pro pohybující se stroje; transporty nástroje a produkty efektivně a řízené. Mechanismy, které generují lineární pohyb, jsou obecně řazeny podle jejich axiální rychlosti a zrychlení, axiálních sil versus strukturálního objemu, životnosti, tuhosti a přesnosti polohování.
dva běžné lineární systémy jsou lineární motory a kuličkové pohony. Rack-and-pastorkové pohony jsou často přehlíženy jako technologie minulé generace s omezenou přesností polohování., Tento předpoklad je však neplatný.
Přesnost-zem montážní plochy pro úzké tolerance, opotřebení-odolné povrchové úpravy, individuálně otřepy ozubení, a kompaktní, low-mass vzory jsou zvýšení výkonu. Ve skutečnosti, rack-and-pastorek pohony porovnat příznivě s lineárními motory, stejně jako válec nebo pozemní závit kuličkové šrouby.
|
Stáhnout tento článek v .,Formát PDF tento typ souboru obsahuje grafiku s vysokým rozlišením a schémata, pokud je to možné. |
Nová generace rack-a-svázat systémy nabízejí vysoký dynamický výkon a neomezený cestovní vzdálenosti. Některé zahrnují Prémiové servogears a pohony s vůlí menší než 1 arc-min., účinnost na 98,5% a mnohem kompaktnější velikosti než standardní kombinace servomotorů a převodovek. Některé předem sestavené převodové pastorkové jednotky mohou dokonce běžet až 10 µm, pro bezpečnost a plynulý pohyb.,
Typický rack-a-svázat aplikace zahrnují portálové, dopravní a balicí stroje, které nesou od několika kilogramů až několika tun. Sady rack-and-pastorek nové generace se také používají v dřevoobráběcích, vysokorychlostních řezacích a montážních strojích.
geometrie a detaily povrchu
výkon Rack-and-pastorku se zlepšil s obecným technologickým pokrokem. Například nejmodernější obrábění a broušení mají velmi pokročilou přesnost ozubení a pastorku.,
konkrétněji jsou některé prémiové kusy stojanu laserově leptány pro kumulativní chybu roztečí ±12 µm na délku 500 mm, což umožňuje ruční výběr přesnosti cíle. To je užitečné pro paralelní porovnávání kusů stojanu, pro portálové aplikace s dvojitým pohonem. Ve skutečnosti tato úroveň přesnosti umožňuje spouštět několik druhů strojů bez externích zpětnovazebních zařízení; naproti tomu jiné lineární systémy vyžadují drahá externí zpětná vazba pro komutaci a polohování.,
spirálový stojan s optimalizovaným úhlem šroubovice je preferován pro tišší běh při vyšších rychlostech a vyšší nosnost díky vyššímu kontaktnímu poměru zubů. Jednorázová chyba mezi spirálovými zuby může dosáhnout 3 µm. Posun profilu pastorku nebo addendum modifikace zabraňuje podříznutí; to také vyvažuje ohybové napětí, pro vyšší nosnost. Šroubové ozubení funguje hladce a tiše-což pomáhá zlepšit povrchovou úpravu, například při obrábění dílů s těsnou tolerancí.
mazání je klíčové
sady rack-and-pastorků vydrží nejdéle, když jsou řádně namazány., Vhodně Namazané sady jsou také nejvíce schopné dosáhnout nejvyšší jmenovité rychlosti. Pro mnoho regálových a pastorkových systémů je nejběžnější metodou automatická mazací sada nebo mazací zařízení. Tato zařízení jsou dodávána v různých velikostech nebo objemech a jsou řízena elektronicky.
lze zvolit různá nastavení pro kontrolu množství tuku, které proudí v průběhu času-v závislosti na cyklu pohybu stojanu a pastorku. Nabitý kanystr udržuje tlak, když se nepoužívá; uzavření dvouvodičového spínače aktivuje tok.,
mazivo prochází hadicí do dutého mazacího pastorku, plstěného ozubeného kola s radiálními otvory, kde je mazivo aplikováno buď na stojan, nebo pastorek skrz otvory. Zde konstrukce určuje, která polovina sady je aktivně namazána: například mazání stojanu pro vysokorychlostní aplikaci může zabránit odvrácení mastnoty.
v každém případě může být správné množství tuku potřebné pro aplikaci aplikováno automaticky a přesně, pro malou údržbu.
integrace Rack-and-pastorek
možnosti montáže oplývají sady rack-and-pastorek., Některé regály používají speciální montážní plochy k zajištění přesnosti, zatímco jiné poskytují vhodný výkon i při základní instalaci. Design je flexibilitě může být hybnou silou pro lepší ovládání: na Rozdíl od přímé jízdy, lineární motory, rack-a-svázat sady umožňují úpravy v pastorek velikost, převodové poměry, a tlumení — stabilizovat uzavřené smyčky kontrolu.
tam jsou úskalí: uvedení pastorek a rack zuby příliš daleko od sebe způsobuje vůli, která snižuje přesnost., Kompromitovaná nebo špatně zarovnaná montáž může také poškodit ložiska převodovky-což způsobuje vyšší odvod proudu motoru, hluk a dokonce i selhání. Pro dosažení nejlepšího výkonu by měl být pastorek správně vzdálen od stojanu, namontován na rovný povrch a kolmo k převodovce na přibližně 25 µm pro mnoho aplikací.
Pokroky v hřebenové ozubení a pokles servotechnology ceny znamenají, že obvykle, servomotory jsou spárovány s ozubnicí a pastorkem systémy. Krokové motory jsou životaschopnou volbou, ale servomotory jsou preferovány pro jejich přesnost.,
předpětí
někdy jsou sady rack-and-pinion předem načteny, aby se eliminovala vůle a zvýšila tuhost. Tady, dva pastorky běží na stejném stojanu. Hlavní pastorek pohání mechanismus jako v obvyklém nastavení; mezitím, slave pastorek může generovat točivý moment aplikovat protilehlou sílu na zuby, které se zabývá. Tímto způsobem setrvačnost a odpor zabraňují vůli, a to i při změnách zatížení; tuhost systému se také zvyšuje a zvyšuje dynamiku řízení.
v Případě, že součásti jsou vybrány správně, nejsou tam žádné významné nevýhody předpětí hřebenem a pastorkem., Na druhé straně mechanické předpětí může skutečně snížit celkovou tuhost stroje. Například, pružinové dělené pastorek by nižší tuhost systému:
Všimněte si, že na rozdíl od více sofistikované elektronické předpětí, tyto tradiční předpětí pastorků nelze pracovat společně; vždy jeden proti druhému, což mírně snižuje účinnost.
v sofistikovanějších sadách rack-and-pinion je elektronické předpětí drženo na svém maximu,zatímco systém je stále., Master a slave pastorky-oba aktivně poháněné-zatlačte na zuby stojanu směřující v opačných směrech. Poté, když stroj zrychlí, hlavní pastorek pohání stroj dopředu, zatímco podřízený pastorek uvolňuje předpětí protilehlé síly. Když se systém zpomalí na konstantní rychlost, slave pastorku přichází do kontaktu boku zubu ekvivalent zabývá tím, master pastorku, pak dva pastorky disk ve stejném směru, zatímco stále brání odpor.,
nakonec, když systém zpomalí, podřízený pastorek se vrátí k použití síly na protilehlém boku zubu, aby pomohl zpomalit zatížení.
Rack-and-pinion versus ballscrews
Ballscrews nemohou urychlit jako sady rack-and-pinion; ani nemohou udržovat stejné rychlosti. Jejich tuhost je nižší a méně konstantní.
Rack-a-svázat sady mají nižší hmotnostní moment setrvačnosti a vyšší vlastní frekvence a účinnost přes kuličkové šrouby. Existuje méně komponent, které šetří čas během instalace., Délka je také neomezená: inženýr je může spustit, pokud to dovolí tovární prostor, a jedinou dodatečnou cenou je pouze přidání dalších kusů stojanu.
Ballscrews může spustit významné kumulativní chyby v celkové délce jízdy. Například odchylka přes čtyři metry jízdy pro válcovaný šroubový pohon se může pohybovat mezi 300 a 1 700 µm. Dokonce i odchylka kuličkového šroubu se zemním závitem přes čtyři metry se pohybuje mezi 30 a 110 µm. Dva spárované rack-a-svázat systémy, kumulativní chyba na stejné cestovní délka je pouze 12 až 40 µm., Díky tomu jsou sady rack-and-pinion vhodné i pro portálové pohony.
Pro aplikace s dlouhými cestovní délky, kuličkové šrouby mají vysokou hmotností momenty setrvačnosti, které omezují kritická rychlost a axiální zatížení; i předinstalovaný vodicího šroubu účinnost dosahuje jen 90% nebo tak. Takové aplikace s dlouhým zdvihem těží z přechodu na sady rack-and-pinion — s účinností na 97%.
sousední části, jako jsou ložiska, ovlivňují tuhost kuličkového šroubu, vrty pouzdra nebo pouzdra matic, což ztěžuje zajištění stabilního chování systému při dynamice., Odchylka tuhosti vřetena v závislosti na poloze matice nad délkou vřetena tento problém spojuje.
naproti tomu jednotky rack-and-pastorek nabízejí stálou tuhost po celé délce jízdy plus dobré chování systému-pro lepší chování řídicího systému. Konečně, na rozdíl od rack-a-svázat systémy, kuličkové šrouby umožňují pouze jeden dopravce za lineární osy a nejsou vhodné pro krátkodobé zdvih aplikací. Proč? Mazací poptávka diktuje, že pouze některé koule cirkulují maticí.,
Rack-and-pastorek versus lineární motor
ve srovnání s lineárními motory mohou systémy rack a pastorek nabídnout podobný výkon, ale za mnohem nižší cenu. Jsou menší, což umožňuje kompaktnější, méně složitý design stroje. Absence magnetických sil výrazně snižuje potřebu podpůrných konstrukcí absorbovat vysoké normální síly, takže lze použít standardní vodicí kolejnice. Lineární motory mají celkovou účinnost na 90% – i když někdy je to výrazně nižší. Kvůli této inherentní neúčinnosti vyžadují lineární motory často chlazení vodou.,
ve srovnání s regály a pastorky nepotřebují žádný kryt; naváděcí systém může být vystaven kovovým částicím a bezpečnostní omezení jsou minimální. Lepší sady rack-and-pastorků nevyžadují drahé lineární váhy a externí brzdy, stačí standardní zařízení pro zpětnou vazbu motoru a brzdy.
lineární motory v mnoha případech vyžadují kompletní přepracování stroje-částečně proto, že obrovské normální síly z přitažlivosti mezi primární a sekundární mají dalekosáhlé důsledky., Jednodušší možnost, ready-to-montáž rack-a-svázat systémy usnadňují slepé sestavy pro další úspory nákladů a snížit dobu montáže přibližně 10 minut za metr cestovní délky.
pro více informací volejte (888) 534-1222 nebo navštivte wittenstein-us.com. Wittenstein také nabízí bezplatné školení webinářů. Na webových stránkách klikněte na technickou podporu a poté se zaregistrujte webináře.
sidebar quick history lesson
mechanická lineární pohybová zařízení – na kterých jsou založeny sady rack-and-pinion-se datují k vynálezu kola ve starověké Mezopotámii., O 1100 před naším LETOPOČTEM Asyřané začal používat válcování log platformy, aby se pohybující se objekty více praktické. Po období temna, během Vědecké Revoluce 1600, pravidla a postupy z dávných světů — jako ty, Asýrie a jeho lineární pohybové systémy — byly studied a někdy přijala. Tato fáze vedla cesta k Průmyslové Revoluci 1700s a 1800s, během níž první, nejzákladnější rack-a-svázat zařízení, přišel k výtečnosti.
jednou z hlavních aplikací, která podněcovala inovace rack a pastorku, byla železniční doprava., Konkrétněji, v 1800s, cogged železnice byly uvedeny do provozu ve Spojených státech a Evropě strmější krajiny. Tyto železnice využívají automobily vybavené poháněnými pastorky, které zapojují ozubený stojan instalovaný mezi kolejemi železnice. Je to mechanismus přenosu energie, který je zvláště užitečný pro lezecké aplikace. První ozubená železnice na světě-stále v provozu-je Mount Washington Railway, New Hampshire, poprvé provozovaná v roce 1868. O několik let později byla otevřena další ozubená železnice, Vitznau-Rigi-Bahn ve Švýcarsku.,
Dnes, moderní materiály, ošetření a optimalizované výroby, aby se na nejnovější rack-a-svázat sady plnit stejně dobře a často lépe než elektromechanické a dalších lineárních prvků v nesčetné množství náročných průmyslových aplikacích.