Thomson长行程直线运动单元–挑战与解决方案

作者:汤姆森Thomaon 日期:19/10/21 14:00 浏览:45

在许多需要线性运动的工业应用中,对于大多数应用,这可以通过常规的皮带或螺杆驱动系统来实现。两者都有优点和缺点,可以很好地满足大多数应用的需求,但是当需要更长的线性距离时,就会出现问题。


皮带系统是需要超过5米的长线性运动的明显选择。这些相对简单的系统使用皮带轮驱动器在皮带上产生张力,并且可以将它们快速提升至约10米/秒的高速。然而,尽管这些系统可以设计成最长12米的行程,但随着它们到达更长的长度,由于无法在系统的整个长度上保持张力,皮带下垂开始出现问题。橡胶或塑料带本身也固有地给系统带来很多好处。系统整个长度上的这种灵活性会引起振动或弹跳,这会为托架产生鞭打效应,从而影响系统内的精度。如果某个特定的流程无法解决此问题,螺杆系统提供了带有固定机械元件的解决方案,可确保始终以精确的停止和定位进行完全控制。由于皮带断裂的可能性,选择皮带传动系统时也可能要考虑安全性。这样的故障将不受控制,在垂直应用中,负载可能会掉落并损坏机器甚至人员。即使发生故障,螺杆驱动系统也可以阻止负载下降并确保安全。


从历史上看,螺杆驱动系统的问题是难以达到更长的行程长度。通常可以使用成对的轴承座来提供长达5.5或6m的长度,以支撑螺钉并在3000 rpm左右的较高转速下停止任何搅打作用。即使在较低的速度下,较长的螺钉也需要支撑以防止因自重而弯曲。这种支撑的程度取决于单元的尺寸,负载,速度和螺钉的导程。传统上,这种轴承座支撑系统由成对的轴承座组成,通常间隔100至500毫米,用杆或线连接在一起,并沿线性运动系统一起移动,如图1所示。该图还显示了滑架将如何工作。接触其中一个螺丝支撑边缘并使其移动。


长冲程图-1


当系统需要更长的行程时,可以添加更多的轴承座对,以沿其长度按规则的间距支撑螺钉。最多可以有三对甚至四对一起工作是可行的,但是在可用的有限占用空间内,在超过此数量的块之间连接杆或线材开始变得困难,而又不会污染其他关键组件。因此,实现更长行程的第一个挑战是创建一个可以为更长螺钉提供更多支撑点的系统。一种解决方案是取消用于块的“连接”系统,而是使用一种系统,在该系统中,块可以相互折叠并在需要时分开,如图2所示。在那里引导和支撑螺丝。在这样的系统10中


Thomson长行程图2

螺丝支架由塑料制成,是产品不可或缺的一部分,并且设计成彼此“嵌套”在一起。支撑件位于挤压底座内的机加工袋中,除了端部螺钉支撑件外,它们在嵌套时被锁定在一起。当滑架沿着组件移动时,螺钉支架将由已嵌套的螺钉支架的臂支起并沿运动方向取下。滑架越过该挤压袋后,滑架另一侧的螺钉支撑就会脱落。这是由于嵌套中的外部螺丝支架始终处于解锁状态。弹簧机构位于螺钉支架内。解锁后,弹簧机构会推动挤压底座,直到到达下一个可用的挤压袋为止。


滚珠丝杠或导螺杆的这种支撑系统可以实现较长的距离,而不会弯曲或搅动,同时保持了旋转速度。要超过六米长,下一个挑战是制造更长的螺丝。但是,由于可用原材料的限制,通常只能生产长达六米的螺钉。那么,如何达到超过十米的行程呢?答案在于将两个螺钉连接在一起并采用一些非常精确的制造技术。


导螺杆和滚珠丝杠是在轧制线上制造的,每个零件的制造偏差可能略有不同。因此,要将两个零件连接在一起,需要克服引线偏差的差异。为了成功地连接两个螺钉,必须使用精度尽可能高且偏差最小的滚珠丝杠。滚珠丝杠需要精确加工;确保热量不会进入零件并导致直径和引线几何形状发生变化,因为百分之一毫米甚至千分之一毫米的变化会给最终系统造成问题。一旦加工过程达到了所需的精度,就可以使用螺孔和螺孔将螺钉连接在一起,使两根引线之间的偏差最小。这样可以确保延长长度的导程偏差没有差异,连接的导螺杆是单颗短的实心滚珠丝杠。零件最终使用高强度胶水固定,因为任何热连接或焊接连接都会再次改变几何形状并产生问题

利用可折叠的支撑块系统和精密制造的长螺杆长度创建解决方案,意味着可以达到10.8米及以上的行程。所生产的螺钉的长度仅受将两个螺钉连接在一起,确保精度和性能得以维持以及运输此类产品的物流实用性的限制。冲程长度为2至3米的系统的最大速度约为3/4000 rpm。通常,对于更长的系统,必须大幅降低旋转速度以避免搅动,但是Thomson设计了一种使用这些附加支撑的解决方案,以在3/4000 rpm的转速下保持10米以上的行程。这给用户带来了螺杆系统刚度高,行程长和运输速度快的优点。


您在哪里需要长螺杆驱动系统?

长行程长度的螺杆驱动系统被广泛用于各种行业,以提供精确的线性运动控制,例如在需要非常精确地定位焊嘴的焊接系统中。在使用高质量材料(例如钛)的应用中,焊接是在真空中进行的,以避免金属氧化。在这些应用中,诸如长管之类的零件需要长螺钉才能提供所需的线性范围。


汽车生产线中的几种应用,例如在工位之间移动机器人焊接臂,也需要长行程线性运动。尽管速度可能不是运输机器人手臂的关键因素,但仍需要较长的长度和非常精确的定位。在汽车工业和其他几个市场领域中,也有许多应用需要在装配工位之间进行材料转移。通常,这些组件必须为在取放站之间移动的组件提供准确的定位,并且螺杆驱动器再次提供了很好的解决方案。

光缆的制造是一种高速应用,在不损害所生产光纤的质量的情况下不能停止。将电缆绕线到大型卷盘上,并且当一个卷盘装满时,需要尽快更换电缆,以最大程度地减少此连续过程中的产品损失。精度和速度对于过程效率至关重要,长螺旋驱动器可以在此应用中提供这两种能力,同时还具有处理重载卷轴的能力。


任何需要重型设备在垂直平面上移动的应用都将从线性螺钉的刚性和故障安全功能中受益。例如,在飞机工业中,用于质量保证的高精度摄像机可以上下移动,并且螺钉可以安全,准确地承载沉重的重量。在这样的应用中,带有大直径滚珠的特殊滚珠导引系统被用来吸收动载荷力矩。

对现有系统的改进

许多现有的应用程序使用长达5到6米的长螺钉系统,使螺钉完全打开。这种系统有两个常见问题:

 1.系统无法以期望的速度运行。

2.该系统很难维护,因为开口螺钉会吸引灰尘和碎屑,因此需要定期清洁以避免球螺母过早损坏。


在这种应用中,由堆叠轴承座配置提供的附加支撑意味着螺杆可以以更高的速度运行。清洁和可靠性问题可以使用有盖的密封系统解决,该系统可以保护螺钉并显着降低维护要求。如图3所示,封闭的螺钉可防止灰尘和碎屑进入,并且无需定期清洁即可保持最佳性能和可靠性。在这样的系统中,滑架可配备有钻孔通道,并与油脂嘴连接,该油脂嘴连接到滑架上的预钻孔。这样一来,润滑脂就可以从一点开始润滑,而润滑脂既可以进入滚珠轴承,也可以滚珠丝杠,而无需打开壳体。多数其他类型的线性单元要求这些零件分别润滑,但Thomson设计可确保快速实现全面维护。由于无需拆开设备,非常少量的灰尘或水会渗入系统,即使在最脏的环境中也能保护系统。


Thomson直线运动单元


摘要

与任何过程一样,特定的应用程序要求决定哪种技术提供最佳解决方案。与非刚性聚合物皮带系统相比,使用螺钉的线性运动系统具有承受更大负载的能力。螺钉是由不锈钢制成的坚固零件,如果按照正确的公差等级制造,则可用于达到超过10米的行程长度。汤姆森(Thomson)创新的可折叠轴承座支撑系统可确保支撑螺钉长度,从而避免搅打和弯曲,同时使系统能够以通常仅与较短长度的系统相关的较高速度运行。长行程线性螺杆驱动系统可提供精确的定位以及快速,安全的操作。在密闭外壳中运行时,它们经过了进一步设计,可确保持续可靠的使用和最低的维护要求。


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