Thomson長(cháng)行程直線(xiàn)運動(dòng)單元–挑戰與解決方案

作者:湯姆森Thomaon 日期:19/10/21 14:00 瀏覽:141

在許多需要線(xiàn)性運動(dòng)的工業(yè)應用中,對于大多數應用,這可以通過(guò)常規的皮帶或螺桿驅動(dòng)系統來(lái)實(shí)現。兩者都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),可以很好地滿(mǎn)足大多數應用的需求,但是當需要更長(cháng)的線(xiàn)性距離時(shí),就會(huì )出現問(wèn)題。


皮帶系統是需要超過(guò)5米的長(cháng)線(xiàn)性運動(dòng)的明顯選擇。這些相對簡(jiǎn)單的系統使用皮帶輪驅動(dòng)器在皮帶上產(chǎn)生張力,并且可以將它們快速提升至約10米/秒的高速。然而,盡管這些系統可以設計成最長(cháng)12米的行程,但隨著(zhù)它們到達更長(cháng)的長(cháng)度,由于無(wú)法在系統的整個(gè)長(cháng)度上保持張力,皮帶下垂開(kāi)始出現問(wèn)題。橡膠或塑料帶本身也固有地給系統帶來(lái)很多好處。系統整個(gè)長(cháng)度上的這種靈活性會(huì )引起振動(dòng)或彈跳,這會(huì )為托架產(chǎn)生鞭打效應,從而影響系統內的精度。如果某個(gè)特定的流程無(wú)法解決此問(wèn)題,螺桿系統提供了帶有固定機械元件的解決方案,可確保始終以精確的停止和定位進(jìn)行完全控制。由于皮帶斷裂的可能性,選擇皮帶傳動(dòng)系統時(shí)也可能要考慮安全性。這樣的故障將不受控制,在垂直應用中,負載可能會(huì )掉落并損壞機器甚至人員。即使發(fā)生故障,螺桿驅動(dòng)系統也可以阻止負載下降并確保安全。


從歷史上看,螺桿驅動(dòng)系統的問(wèn)題是難以達到更長(cháng)的行程長(cháng)度。通??梢允褂贸蓪Φ妮S承座來(lái)提供長(cháng)達5.5或6m的長(cháng)度,以支撐螺釘并在3000 rpm左右的較高轉速下停止任何攪打作用。即使在較低的速度下,較長(cháng)的螺釘也需要支撐以防止因自重而彎曲。這種支撐的程度取決于單元的尺寸,負載,速度和螺釘的導程。傳統上,這種軸承座支撐系統由成對的軸承座組成,通常間隔100至500毫米,用桿或線(xiàn)連接在一起,并沿線(xiàn)性運動(dòng)系統一起移動(dòng),如圖1所示。該圖還顯示了滑架將如何工作。接觸其中一個(gè)螺絲支撐邊緣并使其移動(dòng)。


長(cháng)沖程圖-1


當系統需要更長(cháng)的行程時(shí),可以添加更多的軸承座對,以沿其長(cháng)度按規則的間距支撐螺釘。最多可以有三對甚至四對一起工作是可行的,但是在可用的有限占用空間內,在超過(guò)此數量的塊之間連接桿或線(xiàn)材開(kāi)始變得困難,而又不會(huì )污染其他關(guān)鍵組件。因此,實(shí)現更長(cháng)行程的第一個(gè)挑戰是創(chuàng )建一個(gè)可以為更長(cháng)螺釘提供更多支撐點(diǎn)的系統。一種解決方案是取消用于塊的“連接”系統,而是使用一種系統,在該系統中,塊可以相互折疊并在需要時(shí)分開(kāi),如圖2所示。在那里引導和支撐螺絲。在這樣的系統10中


Thomson長(cháng)行程圖2

螺絲支架由塑料制成,是產(chǎn)品不可或缺的一部分,并且設計成彼此“嵌套”在一起。支撐件位于擠壓底座內的機加工袋中,除了端部螺釘支撐件外,它們在嵌套時(shí)被鎖定在一起。當滑架沿著(zhù)組件移動(dòng)時(shí),螺釘支架將由已嵌套的螺釘支架的臂支起并沿運動(dòng)方向取下?;茉竭^(guò)該擠壓袋后,滑架另一側的螺釘支撐就會(huì )脫落。這是由于嵌套中的外部螺絲支架始終處于解鎖狀態(tài)。彈簧機構位于螺釘支架內。解鎖后,彈簧機構會(huì )推動(dòng)擠壓底座,直到到達下一個(gè)可用的擠壓袋為止。


滾珠絲杠或導螺桿的這種支撐系統可以實(shí)現較長(cháng)的距離,而不會(huì )彎曲或攪動(dòng),同時(shí)保持了旋轉速度。要超過(guò)六米長(cháng),下一個(gè)挑戰是制造更長(cháng)的螺絲。但是,由于可用原材料的限制,通常只能生產(chǎn)長(cháng)達六米的螺釘。那么,如何達到超過(guò)十米的行程呢?答案在于將兩個(gè)螺釘連接在一起并采用一些非常精確的制造技術(shù)。


導螺桿和滾珠絲杠是在軋制線(xiàn)上制造的,每個(gè)零件的制造偏差可能略有不同。因此,要將兩個(gè)零件連接在一起,需要克服引線(xiàn)偏差的差異。為了成功地連接兩個(gè)螺釘,必須使用精度盡可能高且偏差最小的滾珠絲杠。滾珠絲杠需要精確加工;確保熱量不會(huì )進(jìn)入零件并導致直徑和引線(xiàn)幾何形狀發(fā)生變化,因為百分之一毫米甚至千分之一毫米的變化會(huì )給最終系統造成問(wèn)題。一旦加工過(guò)程達到了所需的精度,就可以使用螺孔和螺孔將螺釘連接在一起,使兩根引線(xiàn)之間的偏差最小。這樣可以確保延長(cháng)長(cháng)度的導程偏差沒(méi)有差異,連接的導螺桿是單顆短的實(shí)心滾珠絲杠。零件最終使用高強度膠水固定,因為任何熱連接或焊接連接都會(huì )再次改變幾何形狀并產(chǎn)生問(wèn)題

利用可折疊的支撐塊系統和精密制造的長(cháng)螺桿長(cháng)度創(chuàng )建解決方案,意味著(zhù)可以達到10.8米及以上的行程。所生產(chǎn)的螺釘的長(cháng)度僅受將兩個(gè)螺釘連接在一起,確保精度和性能得以維持以及運輸此類(lèi)產(chǎn)品的物流實(shí)用性的限制。沖程長(cháng)度為2至3米的系統的最大速度約為3/4000 rpm。通常,對于更長(cháng)的系統,必須大幅降低旋轉速度以避免攪動(dòng),但是Thomson設計了一種使用這些附加支撐的解決方案,以在3/4000 rpm的轉速下保持10米以上的行程。這給用戶(hù)帶來(lái)了螺桿系統剛度高,行程長(cháng)和運輸速度快的優(yōu)點(diǎn)。


您在哪里需要長(cháng)螺桿驅動(dòng)系統?

長(cháng)行程長(cháng)度的螺桿驅動(dòng)系統被廣泛用于各種行業(yè),以提供精確的線(xiàn)性運動(dòng)控制,例如在需要非常精確地定位焊嘴的焊接系統中。在使用高質(zhì)量材料(例如鈦)的應用中,焊接是在真空中進(jìn)行的,以避免金屬氧化。在這些應用中,諸如長(cháng)管之類(lèi)的零件需要長(cháng)螺釘才能提供所需的線(xiàn)性范圍。


汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)中的幾種應用,例如在工位之間移動(dòng)機器人焊接臂,也需要長(cháng)行程線(xiàn)性運動(dòng)。盡管速度可能不是運輸機器人手臂的關(guān)鍵因素,但仍需要較長(cháng)的長(cháng)度和非常精確的定位。在汽車(chē)工業(yè)和其他幾個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)域中,也有許多應用需要在裝配工位之間進(jìn)行材料轉移。通常,這些組件必須為在取放站之間移動(dòng)的組件提供準確的定位,并且螺桿驅動(dòng)器再次提供了很好的解決方案。

光纜的制造是一種高速應用,在不損害所生產(chǎn)光纖的質(zhì)量的情況下不能停止。將電纜繞線(xiàn)到大型卷盤(pán)上,并且當一個(gè)卷盤(pán)裝滿(mǎn)時(shí),需要盡快更換電纜,以最大程度地減少此連續過(guò)程中的產(chǎn)品損失。精度和速度對于過(guò)程效率至關(guān)重要,長(cháng)螺旋驅動(dòng)器可以在此應用中提供這兩種能力,同時(shí)還具有處理重載卷軸的能力。


任何需要重型設備在垂直平面上移動(dòng)的應用都將從線(xiàn)性螺釘的剛性和故障安全功能中受益。例如,在飛機工業(yè)中,用于質(zhì)量保證的高精度攝像機可以上下移動(dòng),并且螺釘可以安全,準確地承載沉重的重量。在這樣的應用中,帶有大直徑滾珠的特殊滾珠導引系統被用來(lái)吸收動(dòng)載荷力矩。

對現有系統的改進(jìn)

許多現有的應用程序使用長(cháng)達5到6米的長(cháng)螺釘系統,使螺釘完全打開(kāi)。這種系統有兩個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題:

 1.系統無(wú)法以期望的速度運行。

2.該系統很難維護,因為開(kāi)口螺釘會(huì )吸引灰塵和碎屑,因此需要定期清潔以避免球螺母過(guò)早損壞。


在這種應用中,由堆疊軸承座配置提供的附加支撐意味著(zhù)螺桿可以以更高的速度運行。清潔和可靠性問(wèn)題可以使用有蓋的密封系統解決,該系統可以保護螺釘并顯著(zhù)降低維護要求。如圖3所示,封閉的螺釘可防止灰塵和碎屑進(jìn)入,并且無(wú)需定期清潔即可保持最佳性能和可靠性。在這樣的系統中,滑架可配備有鉆孔通道,并與油脂嘴連接,該油脂嘴連接到滑架上的預鉆孔。這樣一來(lái),潤滑脂就可以從一點(diǎn)開(kāi)始潤滑,而潤滑脂既可以進(jìn)入滾珠軸承,也可以滾珠絲杠,而無(wú)需打開(kāi)殼體。多數其他類(lèi)型的線(xiàn)性單元要求這些零件分別潤滑,但Thomson設計可確??焖賹?shí)現全面維護。由于無(wú)需拆開(kāi)設備,非常少量的灰塵或水會(huì )滲入系統,即使在最臟的環(huán)境中也能保護系統。


Thomson直線(xiàn)運動(dòng)單元


摘要

與任何過(guò)程一樣,特定的應用程序要求決定哪種技術(shù)提供最佳解決方案。與非剛性聚合物皮帶系統相比,使用螺釘的線(xiàn)性運動(dòng)系統具有承受更大負載的能力。螺釘是由不銹鋼制成的堅固零件,如果按照正確的公差等級制造,則可用于達到超過(guò)10米的行程長(cháng)度。湯姆森(Thomson)創(chuàng )新的可折疊軸承座支撐系統可確保支撐螺釘長(cháng)度,從而避免攪打和彎曲,同時(shí)使系統能夠以通常僅與較短長(cháng)度的系統相關(guān)的較高速度運行。長(cháng)行程線(xiàn)性螺桿驅動(dòng)系統可提供精確的定位以及快速,安全的操作。在密閉外殼中運行時(shí),它們經(jīng)過(guò)了進(jìn)一步設計,可確保持續可靠的使用和最低的維護要求。


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