A lineáris mozgás elengedhetetlen a mozgó gépek számára; szerszámokat és termékeket szállít hatékonyan és szabályozhatóan. A lineáris mozgást generáló mechanizmusokat általában axiális sebességük és gyorsulásuk, axiális erőik és szerkezeti térfogatuk, élettartamuk, merevségük és pozicionálási pontosságuk alapján rangsorolják.
két közös lineáris rendszer a lineáris motorok és a golyóhúzó meghajtók. A Rack-and-pinion meghajtókat gyakran figyelmen kívül hagyják, mint a múltbeli generációs technológiát, korlátozott helymeghatározási pontossággal., Ez a feltételezés azonban érvénytelen.
precíziós talajszerelő felületek a szűk tűréshatárokhoz, kopásálló felületkezelések, egyedi kopásálló fogaskerekek, valamint a kompakt, alacsony tömegű minták növelik a teljesítményt. Valójában a rack-and-pinion meghajtók kedvezően hasonlítanak a lineáris motorokhoz, valamint a görgős vagy földi szálú golyócsavarokhoz.
|
töltse le ezt a cikket .,PDF formátum Ez a Fájltípus adott esetben nagy felbontású grafikákat és vázlatokat tartalmaz. |
az új generációs rack-and-pinion rendszerek nagy dinamikus teljesítményt és korlátlan utazási távolságot kínálnak. Néhány prémium servogears, valamint működtető visszacsapó kevesebb, mint 1 ív-min. a hatékonyság 98,5%, és sokkal kompaktabb, mint a standard szervomotor-hajtómű kombinációk. Néhány előre összeszerelt fogaskerék – fogaskerék egység akár 10 µm-ig is képes működni a biztonság és a sima mozgás érdekében.,
a tipikus rack-and-pinion alkalmazások közé gantry, transport, and packaging machines that carry from a few pounds up to several tons. A következő generációs rack-and-pinion készleteket famegmunkáló, nagy sebességű fémvágó és összeszerelő gépekben is használják.
geometria és felületi részletek
Rack-and-pinion teljesítmény javult az általános technológiai fejlődés. A csúcstechnológiás megmunkálás és köszörülés például igen fejlett rack-and-pinion precizitással rendelkezik.,
pontosabban, néhány prémium állványdarabot lézerrel maratott kumulatív hangmagasság hiba ±12 µm 500 mm hosszon, ami lehetővé teszi a célpontosság kézi kiválasztását. Ez hasznos az állványdarabok párhuzamos illesztéséhez, kettős hajtású gantry alkalmazásokhoz. Valójában ez a pontossági szint lehetővé teszi, hogy többféle gép külső visszajelző eszközök nélkül működjön; ezzel szemben más lineáris rendszerek drága külső visszacsatoló eszközöket igényelnek a kommutációhoz és a pozicionáláshoz.,
Az optimalizált hélix szögű spirális rack előnyben részesítendő a nagyobb sebességnél történő csendesebb futáshoz, a nagyobb fogérintkezési arány miatt pedig a nagyobb terhelhetőséghez. A spirális fogak közötti egyirányú hiba elérheti a 3 µm-t. A fogaskerék profil eltolása vagy kiegészítés módosítása megakadályozza az alákínálást; kiegyensúlyozza a hajlítási feszültségeket is, a nagyobb terhelhetőség érdekében. A spirális hajtómű zökkenőmentesen és csendesen működik-ami segít javítani a felületkezelést, például a szűk tűrésű alkatrészek megmunkálásakor.
kenés kulcs
Rack-and-pinion készletek utolsó leghosszabb, ha megfelelően kenni., Megfelelően zsírozott készletek is leginkább képes elérni a legnagyobb névleges sebesség. Számos rack-és fogaskerék-rendszer esetében a leggyakoribb módszer egy automatikus kenési készlet vagy zsírozó eszköz. Ezek az eszközök különböző méretűek vagy térfogatúak, elektronikusan vezérelhetők.
különböző beállítások választhatók ki az idővel áramló zsír mennyiségének szabályozására — a rack és a fogaskerék mozgási ciklusától függően. A feltöltött tartály fenntartja a nyomást, ha nincs használatban; a kétvezetékes kapcsoló bezárása aktiválja az áramlást.,
A zsír utazik egy tömlő segítségével egy üreges zsírozás fogaskerék, egy éreztem, felszerelés radiális lyuk, ahol a zsír alkalmazott vagy az állványra vagy a fogaskerék a lyukakon keresztül. Itt a kialakítás határozza meg, hogy a készlet melyik fele aktívan zsírozott: például a rack nagy sebességű alkalmazáshoz történő kenése megakadályozhatja a zsír elszaporodását.
mindenesetre az alkalmazáshoz szükséges megfelelő mennyiségű zsír automatikusan és pontosan alkalmazható, kevés karbantartás esetén.
Rack-and-pinion integráció
szerelési lehetőségek bővelkedik rack-and-pinion készletek., Egyes állványok speciális rögzítőfelületeket használnak a pontosság biztosítása érdekében, míg mások megfelelő teljesítményt nyújtanak még az alapvető telepítés során is. A tervezés rejlő rugalmassága kihasználható a jobb vezérlés érdekében: a közvetlen hajtású lineáris motorokkal ellentétben a fogaskerék-fogaskerék-készletek lehetővé teszik a fogaskerék méretének, a sebességfokozatoknak és a csillapításnak a beállítását-a zárt hurkú vezérlés stabilizálása érdekében.
vannak buktatók: ha a fogaskereket és a fogaskereket túlságosan szétszedjük, visszapattan, ami rontja a precizitást., A sérült vagy rosszul beállított szerelés károsíthatja a sebességváltó csapágyait is-ami nagyobb motoráramot, zajt, sőt meghibásodást okozhat. A legjobb teljesítmény, egy fogaskerék megfelelően kell eltávolodik az állványra szerelt sík felületre merőleges a sebességváltó belül nagyjából 25 µm, sok alkalmazás.
a rack-and-pinion hajtómű fejlődése és a szervotechnológiai árak csökkenése azt jelenti, hogy általában a szervomotorokat rack-és fogaskerékrendszerekkel párosítják. A léptetőmotorok életképes lehetőség, de a szervomotorok pontosságuk szempontjából előnyösek.,
Előtöltés
előfordul, hogy a rack-and-pinion készletek előre vannak töltve, hogy kiküszöböljék a visszaütést és növeljék a merevséget. Itt két fogaskerék fut ugyanazon a racken. A mester fogaskerék hajtja a mechanizmust, mint a szokásos beállítás; közben, egy rabszolga fogaskerék nyomatékot generálhat, hogy ellentétes erőt alkalmazzon a fogakra. Ily módon a tehetetlenség és az ellenállás megakadályozza a visszacsapódást, még a terhelésváltozások során is; a rendszer merevsége is növekszik, és növeli a vezérlési dinamikát.
Ha az összetevők helyesen vannak kiválasztva, nincs jelentős hátránya a rack-and-pinion rendszer előtöltésének., Másrészt a mechanikus előfeszítés ténylegesen csökkentheti a gép teljes merevségét. Például, egy rugós osztott fogaskerék csökkentené a rendszer merevség:
Megjegyezzük, hogy ellentétben a fejlettebb elektronikus előfeszítő, ezek a hagyományos előfeszítő fogaskerekek nem működik együtt; az egyik mindig ellenzi a másik, ami kissé csökkenti a hatékonyságot.
kifinomultabb rack-and-pinion készletekben az elektronikus előterhelést a lehető legnagyobb mértékben tartják, amíg a rendszer még mindig van., A mester és a szolga fogaskerekek-mindkettő aktív meghajtású-ellentétes irányba tolják az állványfogakat. Ezután, amikor a gép felgyorsul, a mester fogaskerék előre hajtja a gépet, míg a rabszolga fogaskerék megkönnyíti az ellentétes erő előterhelését. Amikor a rendszer állandó sebességre lassul, a rabszolga fogaskerék érintkezésbe kerül a fogszárral, amely megegyezik a mester fogaskerekével; akkor a két fogaskerék ugyanabban az irányban halad, miközben megakadályozza a visszahúzódást.,
végül, amikor a rendszer lassul, a rabszolga fogaskerék visszatér az erő alkalmazására az ellenkező fogszárnyon, hogy segítsen lassítani a terhelést.
Rack-and-pinion versus ballscrews
Ballscrews nem tud gyorsítani, mint a rack-and-pinion készletek; sem tudják fenntartani az azonos sebességgel. Merevségük alacsonyabb és kevésbé állandó.
Rack-and-pinion készletek kisebb tömegű tehetetlenségi nyomaték és nagyobb természetes frekvencia és hatékonyság felett golyóscsavarok. Kevesebb alkatrész van, hogy időt takarítson meg a telepítés során., A hossz is Korlátlan: egy mérnök futtathatja ezeket, amennyire a gyári hely lehetővé teszi, és az egyetlen további költség csak az, hogy további rack darabokat adjon hozzá.
A Golyóhúzók jelentős kumulatív hibákat okozhatnak a teljes utazási hosszon. Például egy hengerelt csavaros hajtásnál a négy méternél nagyobb távolság 300 és 1700 µm között változhat. Még a négy méternél nagyobb földfonalas golyóscsavar eltérése is 30-110 µm között mozog. Két párosított rack-and-pinion rendszer esetén az azonos utazási hosszúságú kumulatív hiba csak 12-40 µm., Ez teszi rack-and-fogaskerék készletek alkalmas még Bak meghajtók.
hosszú menethosszúságú alkalmazásokhoz a golyóhúzók nagy tömegű tehetetlenségi pillanatokkal rendelkeznek, amelyek korlátozzák a kritikus sebességet és az axiális terhelhetőséget; még az előfeszített golyóhúzó hatékonysága is csak eléri a 90% – ot. Az ilyen hosszú ütemű alkalmazások előnye a rack-and-pinion készletekre való váltás-97% – os hatékonysággal.
a szomszédos alkatrészek, például a csapágyak befolyásolják a golyóhúzó merevségét, a ház furatait vagy az anyaházakat, megnehezítve a stabil rendszer viselkedését a dinamika alatt., Eltérés orsó merevség függően anya helyzetét az orsó hossza vegyületek ezt a problémát.
ezzel szemben a rack-and-pinion meghajtók állandó merevséget kínálnak a teljes utazási hosszon, valamint a jó rendszer viselkedését-a kiváló vezérlőrendszer viselkedése érdekében. Végül, a rack-and-pinion rendszerekkel ellentétben, a golyóhúzók csak egy hordozót engedélyeznek lineáris tengelyenként, és nem alkalmasak rövid ütemű alkalmazásokra. Miért? A zsírozási igény azt diktálja, hogy csak néhány golyó kering az anyán keresztül.,
Rack-and-pinion versus linear motor
összehasonlítva lineáris motorok, rack és fogaskerék rendszerek kínálnak hasonló teljesítményt, de sokkal kevesebb költséggel. Ezek kisebbek, így egy kompaktabb, kevésbé összetett gép design. A mágneses erők hiánya nagymértékben csökkenti a tartószerkezetek szükségességét a magas normál erők elnyelésére, így szabványos vezetősíneket lehet használni. A lineáris motorok teljes hatékonysága 90% – ra emelkedik-bár néha lényegesen alacsonyabb. Ennek a benne rejlő hatékonyságnak köszönhetően a lineáris motorok gyakran vízhűtést igényelnek.,
összehasonlításképpen, a rackeknek és a pinionoknak nincs szükségük fedőre; az irányító rendszer fémrészecskéknek van kitéve, a biztonsági korlátozások pedig minimálisak. A jobb rack-and-pinion szettek nem igényelnek drága lineáris mérlegeket és külső fékeket sem; a szabványos motor visszacsatoló eszközök és fékek elegendőek.
sok esetben a lineáris motorok teljes gépi újratervezést igényelnek — részben azért, mert az elsődleges és a másodlagos vonzerő hatalmas normál erői messzemenő következményekkel járnak., Egy egyszerűbb megoldás, a rögzítésre kész rack-and-fogaskerék-rendszerek megkönnyítik a vak összeszerelést további költségmegtakarítás céljából – az összeszerelési időt pedig körülbelül 10 percre vágják méterenként utazási hosszra.
további információért hívja (888) 534-1222 vagy látogasson el wittenstein-us.com. Wittenstein ingyenes képzési webinárokat is kínál. A weboldalon kattintson a Tech Support, majd a Webinars elemre a regisztrációhoz.
oldalsáv gyors történeti lecke
mechanikus lineáris mozgáseszközök-amelyeken rack-and-pinion készletek alapulnak-az ókori Mezopotámiában a kerék találmányához nyúlnak vissza., E. 1100 körül az asszírok gördülő naplóplatformokat kezdtek használni, hogy a mozgó tárgyakat praktikusabbá tegyék. A sötét középkor után, az 1600 — as évek tudományos forradalma idején az ókori világok szabályai és gyakorlata — mint Asszíria és lineáris mozgásrendszerei-st uied and sometimes adopted. Ez a fázis vezetett az 1700-as, 1800-as évek ipari forradalmához, amelynek során előtérbe kerültek az első, legalapvetőbb rack-and-pinion eszközök.
az egyik legfontosabb alkalmazás, amely ösztönözte rack és fogaskerék innováció volt vasúti tranzit., Pontosabban, az 1800-as években az Egyesült Államokban és Európa meredekebb tájain használták a fogaskerekű vasutakat. Ezek a vasutak olyan motoros fogaskerekekkel felszerelt autókat használnak, amelyek egy vasúti sínek között elhelyezett fogazott állványt kapcsolnak be. Ez egy erőátviteli mechanizmus, amely különösen hasznos a hegymászó alkalmazásokhoz. A világ első fogaskerekű vasútja-még mindig működik-a New Hampshire-i Mount Washington vasút, amely először 1868-ban működött. Egy másik fogaskerekű vasút, a svájci Vitznau-Rigi-Bahn néhány évvel később nyílt meg.,
a Mai, modern anyagok, kezelések, optimalizált gyártási, hogy a legújabb rack-meg-fogaskerék szett végre is gyakran jobb, mint elektromechanikus, illetve egyéb lineáris alkatrészeket számtalan igényes ipari alkalmazások.