Überprüfen Sie fünf Verbindungen in der Kette der Designelemente, die für den Präzisionsbetrieb so wichtig sind.

Ein lineares Bewegungssystem ist nur so stark wie die am stärksten gefährdeten Glieder in seiner Kette von mechanischen und elektromechanischen Elementen. Das Verständnis der einzelnen Komponenten und Merkmale (und deren Auswirkungen auf die Ausgabe von Design) verbessert die Entscheidungen und die Chancen, dass das endgültige Design vollständig entspricht, die Anwendungsanforderungen. Immerhin können System-Rückschläge, Genauigkeit und andere Leistungsaspekte auf Elemente bei der Gestaltung und Herstellung der Lead-Schrauben-, Antibacklash-Nuss-, Kupplungs-, Motor- und Kontrollstrategie zurückgeführt werden.

Die Zusammenarbeit mit linearen Lieferanten mit Fachkenntnissen in allen Links eines Designs ist der beste Weg, um die Top-Design-Leistung zu erzielen. Letztendlich sind optimierte Bewegungssteuerungssysteme wie ein Hochleistungs-Sportwagen alle seine Elemente gut ausbalanciert… für die der richtige Motor + das richtige Getriebe + die richtigen Reifen + großartige Steuerfunktionen (wie Antillock-Bremsen und Traktionskontrolle) = großartig Leistung.

Betrachten Sie einige Beispiele für Designs, die eine erstklassige Leistung erfordern. In einigen Arten von 3D -Druck werden Schichtauflösungen bis zu 10 µm pro Schicht gedrückt. In medizinischen Geräten müssen die Abgabeeinheiten lebensrettende Medikamente ausgeben und die Dosen für Mikroliter kontrollieren. Die gleiche Art von engen Genauigkeiten ist in optischen und Scan-Geräten, Chip- und Wafer-Verarbeitungsgeräten in der Halbleiterindustrie und im Laborautomierungsraum zu sehen.

Nur lineare Bewegungsdesigns, die mit einem ganzheitlichen Ansatz zur Auswahl und Integration von Komponenten erstellt wurden, können diese immer höheren Leistungsanforderungen erfüllen. Die am besten geeignete Lösung für diese Builds ist eine motorgetriebene Schraube und Mutter mit geeigneter Steuerarchitektur. Betrachten wir also wichtige Überlegungen und Leistungsmerkmale für jeden Link in dieser Art der linearen Montage.

Link One: Qualität der Bleischraube und Nuss

Bleischrauben gibt es seit Jahrzehnten in verschiedenen Formen mit einer Reihe von Nussdesigns und -materialien. Während eines Großteils dieser Zeit wurden die Maschinen, die zur Herstellung von Bleischrauben verwendet wurden, manuell angepasst und die Qualität auf die Fähigkeit der Maschine und das Fähigkeitsniveau des Bedieners einschränken. Die meisten Hersteller verwenden heute noch diese Art von Geräten, aber moderne automatisierte Prozesse übernehmen die Lead -Crew -Qualität auf die nächste Stufe.

Beispielsweise verwenden solche Operationen eine von CNC kontrollierte Einstellung, Verschleierung und Druckregelung für den Roll-Threading-Prozess, um die konsequentesten Lead-Crew-Fadenformulare zu erhalten. Die Oberflächenbeschaffung dieser Bleischrauben ist durchweg glatt und frei von Oberflächen -Abrasionen, die an Polymernüssen reißen können… für beispiellose Systemgenauigkeit und Lebensdauer.

Gleichzeitig zeigen fortschrittliche Metrologie- und Inspektionstechniken, die die Form und Form von Bleischranken-Threads verfolgen, zu Punkt-zu-Punkt-Leitgenauigkeiten, die bis zu dreimal besser sind als die der herkömmlichen manuellen Methoden. Das hält die Bleigenauigkeiten konsequent auf 0,003 Zoll/ft über die Länge einer Schraube.

Für Transportanwendungen, die einen Objektpunkt an einer Achse bewegt, ist die traditionelle Methode zur Überprüfung der Bleigenauigkeit alle 300 mm oder sechs Zoll ausreichend. Für die höchsten Präzisionsanwendungen ist die Genauigkeit jedes Wellengewinde jedoch relevant. Die Abweichung von der geeigneten Fadengeometrie ist als Trunkenheit des Fadens bekannt.

Neue automatisierte CNC-Herstellungsgeräte, -prozesse und detaillierte Inspektionsmethoden erzeugen eine engere Kontrolle und Qualität, so dass der hohe und niedrige Punkt innerhalb eines einzelnen Fadens eine stark verbesserte Unterhandgenauigkeit aufweist-mit anderen Worten weniger betrunken. Dies wiederum hilft, die Wiederholbarkeit der Leitschrauben über eine einzelne Drehung auf 1 µm zu halten. Dies ist eine besonders kritische Leistungsmetrik in Anwendungen wie die Verarbeitung teurer Wafer und Chips für die Halbleiterindustrie und die genaue Abgabe von Medikamenten in einer Spritzenpumpe.

Nach dem Rollen der Gewinde sollten fortschrittliche Schraublieferanten die Schraubenwellen mit einem automatisierten Geräusch begradigen, um Fehler und Runout zu minimieren, die zu Vibrationen, Lärm und vorzeitiger Verschleiß führen können. Die Rettungsquelle für die Schraubenwelle ist kritisch, da ein Fehler beim Zusammensetzen des Motors akzentuiert wird. Im Gegensatz dazu können herkömmliche (manuelle) Schraubvermittlungsmethoden einen Schnee-Kegel-Effekt in der Schraubwellengeometrie erzeugen-in Form eines einzelnen Bogens oder mehrerer Bögen, die um die lange Wellenachse herumkorken. Auch hier beseitigen automatisierte Glätten und Inspektion diese Fehler, was zu einer stabilen Schraubenleistung führt.

Der letzte Schritt bei der Herstellung von Lead -Wellen ist die Anwendung einer PTFE -Beschichtung. Nur ein einheitliches glattes Finish bietet eine lange Lebensdauer und Systemleistung. Die inkonsistente Anwendung des PTFE (resultiert aus einer suboptimalen Beschichtungsumgebung oder -ausrüstung) kann Lochfraß, Fissuren, Blasen, Abblättern oder Oberflächenrauheit ankurbeln, die in der Nuss- und verkürzten Baugruppenlebensdauer vorzeitiger Verschleiß verursachen.

Link zwei: Wechselwirkung von Nuss und Schraube

Herkömmliche Antibacklash-Nüsse verwenden ein mehrteiliges Design, das eine Spulenfeder erfordert, um eine Collet linear entlang der Mutter zu bewegen, um die Finger zu schließen und die Anpassung zwischen Schraube und Nuss zu steuern.

Probleme, die zu einem Versagen dieser Konstruktionen beitragen, sind die sporadische und variable Kraft des Feders, die Stickschatze des Collet auf der Mutter und schwankende Druck, wenn sich das Nussmaterial abnutzt. Im Gegensatz dazu beinhaltet eine alternative Nuss, die zur Bereitstellung konstanter Kraft entwickelt wurde, ein vereinfachtes zweiteiliges Design, das Druck auf die Nussfinger radial ausübt. Dies ist die Richtung, die zur Steuerung oder Spielen zwischen Nuss und Schraube erforderlich ist.

Betrachten Sie das konventionelle Spulenfeder- und Collet-Design für eine Anti-Rückschlag-Lead-Muss. Hier erzeugt eine variable Kraft -Spulenfeder Axialkraft, die durch mechanische Interferenz in Radialkraft umgewandelt wird. Das Design basiert auf inspritzgeformten Komponenten, um gleichermaßen Kraft auf die Finger anzuwenden. Benchmark -Tests bestätigen, dass sich die Vorspannung in den ersten 1.000 Zyklen dramatisch ändert.

Im Gegensatz dazu liefern bestimmte Anti-Backlash-Lead-Muttern mit konstanter Kraft eine Gegenleistung, die zwei- bis viermal besser ist als herkömmliche Designs, die durch die FDA-Tests des Laborautomation-Kunden validiert werden. Eine konstante Kraft des Frühlingsdesigns sorgt dafür, dass die Lebensdauer der Achse konsequent vorlädt. Selbstglagenmaterial mit PTFE gegen Schmierigkeit und verbesserte Effizienz.

Einer der größten Vorteile von Antibacklash-Lead-Muttern mit konstanter Kraft ist ihre Fähigkeit, auf eine Anwendung mit Anpassungen an die Feder und andere Parameter eingestellt zu werden. Diese Abstimmung ermöglicht die Optimierung von Vorspannung, Rücklagern, Zugkraft und Lauffreiheit, um die erforderlichen Spezifikationen zu erfüllen. Jede Schrauben- und Nusskombination, zusammen mit jedem Vollmotor- und Schraubenbaugruppe, kann für jede dieser Leistungsmerkmale während der Validierung und Endinspektion getestet werden.

Link drei: gekoppelte oder direkte Verbindung zum Laufwerk

Das nächste Glied in der Kette ist, wie sich die Schraube am Motor befindet. Es gibt drei grundlegende Möglichkeiten, wie dies erreicht werden kann.

Das erste ist die herkömmlichste Methode, bei der ein Koppler in die Baugruppe eingeführt wird, während die Komponente zwischen der Schraube und einem Motor mit einer ausgedehnten Bolzenwelle gebaut wird kann Ausrichtungsprobleme verursachen. Aufgrund der erhöhten Anzahl von Komponenten ist es schwieriger, alles in der Mittellinie zu halten. Wenn eine oder mehrere der Komponenten nicht rund oder ausgerichtet sind, kann das Ergebnis ein CAM -Typeffekt sein, der die Leistung und die Lebensdauer des Systems stark beeinflusst.

Die zweite Methode fügt die Schraube in eine sich verjüngende Bohrung ein, um sie (von hinten) mit einer Schraube mechanisch zu befestigen. Eine solche Baugruppe ist bei Motoren üblich, für die häufige Wartung erforderlich ist - und eine schnelle Methode zur Demontage und Zusammensetzung. Der Nachteil ist, dass die Ausrichtung schwer zu halten ist und einen schneekegativen Effekt anregen kann, der Ungenauigkeiten über die Länge der Schraube verstärkt. Darüber hinaus erzeugt dieses schneegreiche Wackeln in der Schraube Verschleißpunkte, die die Notwendigkeit einer Wartung und eines vorzeitigen Systemausfalls vorantreiben können.

Die dritte Methode ist eine direkte Anpassung der Schraube an eine Hohlwelle innerhalb des Motors und befestigt die Schraube mit einer Laserschweißung auf der Rückseite des Motors. Diese Methode sorgt für das maximale Einsatz in der Anpassung der Schraube mit dem Motor, was zu möglichst möglichst möglichst Genauigkeitsausrichtung führt. In einigen Fällen kann die Schweißnaht durch einen industriellen Klebstoff ersetzt werden, der eine dauerhafte Bindung zwischen Schraube und Motor erzeugt. Diese Montagemethode liefert auch die höchste Genauigkeit, indem die Schraube die geringste Ausführung in der Schraube bereitstellt und die Wartungsbedürfnisse minimiert.

Optimierung der Lead -Wechsel-, Nuss- und Kupplungsausrichtung erweitert die Lebensdauer des gesamten Systems. Als Grundlinie zum Vergleich mit anderen Elementen im System, Tests in verschiedenen Orientierungen mit verschiedenen Leads und mit einer Reihe von Lasten und Geschwindigkeiten. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Reiselebensdauer die Standardlebensdauer von L10 um das 40 -fache überschreitet.

Mit anderen Worten, herkömmliche Motor-Lead-Setups enthalten mehrere Komponenten, die Montage erfordern und schwer ausgerichtet sind. Sie führen Spiel- und Toleranzstapel ein, die die Genauigkeit beeinträchtigen und das Versagenspotential erhöhen. Die Anzahl der hohen Komponenten sorgt auch für höhere Gesamtkosten der Montage. Integrierte hybride lineare Aktuator -Setups umfassen jedoch eine Lead -Wew, die direkt mit dem Motor ausgerichtet und fixiert ist - für weniger Komponenten. Das sorgt für mehr Starrheit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit sowie den Gesamtgestaltungswert.

Link vier: Auswahl des Motorarts und des Designs

Lineare Aktuatoren haben die Auswahl an motorischen Optionen, wobei die häufigsten motorischen Auswahlmöglichkeiten ein offener Loop -Stepper, eine geschlossene Schleifeversion mit einer Platinensteuerung oder einem industriell eingefassten Smart -Stepper und zuletzt einen bürstenlosen DC (BLDC) -Motor sind. Jedes verfügt über ein eigenes Leistungsversprechen oder seine Geschwindigkeiten und Lastfähigkeiten, und jedes verfügt auch über ihre eigenen Vor- und Nachteile in Bezug auf Kosten, Integration, Kontrolle und mehr, die wir später abdecken.

Der größte Einfluss auf die lineare Bewegungsleistung eines Motors erfordert einen Blick unter der Motorhaube beim internen Design des Motors. Typische Allzweckmotoren verwenden eine gewellte Waschmaschine, um die Lager und die Baugruppe zu halten. Dies ist normalerweise für Rotationsanwendungen ausreichend und kann häufig auch auf linear angewendet werden. Wellenwaschmaschinen sorgen jedoch für eine Menge Einhaltung innerhalb des Motors, der kleine Mengen an axialem oder linearem Spielen vorantreiben kann, die zu Ungenauigkeiten linearer Position führen.

Um dies zu lindern, können eines oder beide von zwei Elementen im Design geändert werden. Größere Lager können eingeführt werden, um die Schublastfähigkeit der Baugruppe zu erhöhen, und eine Schrittenmutter kann hinzugefügt und auf eine vorgegebene Drehmomentspezifikation eingestellt werden, um das Spiel aus dem System herauszuholen.

Link Five: Auswahl der Kontrolloptionen

Der letzte Glied, der alle Elemente zusammenzieht, ist, wie die physikalische lineare Bewegung gerichtet und kontrolliert werden soll. Traditionell würde dies mehrere separate Stücke benötigen, einschließlich eines Verstärkers und Controllers. Jedes würde einen Schrank und die zugehörigen Hardware, Verkabelung, Encoder und Sensoren für Feedback benötigen. Diese Setups können kompliziert und umständlich werden, um zu installieren, zu beheben und zu arbeiten.

Die Entstehung von intelligenten Motorlösungen im Bereich der Shelf hat dazu beigetragen, die Verkabelung zu vereinfachen und die Anzahl der Anschlüsse und Sensoren zu verringern, die mit der Leistung und Kontrolle des Stiefdiensttyps verbunden sind. Dies bietet Kosteneinsparungen dank einer niedrigeren Komponentenzahl sowie weniger Zeit und Arbeitskräfte, die mit der Installation verbunden sind. Diese Motoren sind auch in voranmordeten industrialisierten Paketen geliefert, die die Karte versiegeln und schützen und die Kontrolle vor Missbrauch oder Kontamination mit Bewertungen an IP65 oder IP67 schützen.

Wenn eine Anwendung bestimmte angepasste Funktionen benötigt, Platz- und Größenüberlegungen minimiert hat, oder niedrige Kosten sind ein kritischer Treiber. Eine benutzerdefinierte, nicht eingekapselte IP20-Steuerung von Motormotors ist eine nützliche Option. Dies gilt insbesondere für Anwendungen mit großvolumigen Anwendungen in stilisierten Gehäusen oder Geräten. Solche Aktuatoren verleihen die Vorteile von Smart Motors (in der Regel zu erheblichen Kosteneinsparungen), und die Kontrolle ist direkt am Motor für eine einfachere und schnellere Kommunikation mit dem Master oder SPS.