Tasarım öğeleri zincirindeki beş bağlantıyı, hassas çalışma için çok kritik olarak gözden geçirin.

Doğrusal bir hareket sistemi sadece mekanik ve elektromekanik elemanlar zincirindeki en uzlaşan bağlantılar kadar güçlüdür. Her bileşeni ve özelliği (ve tasarım çıktısı üzerindeki etkisi) anlamak kararları ve nihai tasarımın uygulama taleplerinin tam olarak karşılanması olasılığını geliştirir. Sonuçta, sistem tepkisi, doğruluk ve diğer performans yönleri, kurşun vidalı, sırtlı anti-somun, kaplin, motor ve kontrol stratejisinin tasarım ve üretimindeki unsurlara kadar izlenebilir.

A tasarımının tüm bağlantılarında uzmanlığa sahip doğrusal hareket tedarikçileri ile çalışmak, en iyi tasarım performansını elde etmenin en iyi yoludur. Nihayetinde, optimize edilmiş hareket kontrol sistemleri, yüksek performanslı bir spor otomobili gibidir, tüm öğeleri iyi dengeli olacak… doğru beden motoru + doğru şanzıman + doğru lastikler + harika kontrol özellikleri (antilock frenleri ve çekiş kontrolü gibi) = harika performans.

En iyi performans gerektiren bazı tasarım örneklerini düşünün. Bazı 3D baskı türlerinde, katman çözünürlükleri katman başına 10 um kadar düşük itilmektedir. Tıbbi cihazlarda, dağıtım birimleri hayat kurtarıcı ilaçlar ve dozları mikrolitörlere göre kontrol etmelidir. Aynı tür sıkı doğruluklar, optik ve tarama ekipmanlarında, yarı iletken endüstrisindeki çip ve gofret işleme ekipmanlarında ve laboratuvar-kamış alanında görülebilir.

Yalnızca bileşen seçimi ve entegrasyonuna bütünsel bir yaklaşımla inşa edilmiş doğrusal hareket tasarımları, bu daha yüksek performans gereksinimlerini karşılayabilir. Genellikle bu yapılar için en uygun çözüm, uygun kontrol mimarisine sahip motor güdümlü bir vida ve somundur. Öyleyse, bu tür doğrusal düzenlemedeki her bağlantı için temel hususları ve performans özelliklerini ele alalım.

Birinci bağlantı: kurşun vidalı ve somun kalitesi

Kurşun vidaları onlarca yıldır çeşitli şekillerde bir dizi fındık tasarım ve malzeme ile var. Bu zamanın çoğunda, kurşun vidaları üretmek için kullanılan makineler manuel olarak ayarlandı - kaliteyi makinenin kapasitesiyle ve operatörün beceri seviyesiyle sınırladı. Günümüzde çoğu üretici bu tür ekipmanları hala kullanıyor, ancak modern otomatik işlemler kurşun vidalı kaliteyi bir sonraki seviyeye taşıyor.

Örneğin, bu tür işlemler, en tutarlı kurşun vidalı iplik formlarını vermek için rulo işleme işlemi için CNC kontrollü bir besleme, çarpık ayar ve basınç kontrolleri kullanır. Bu kurşun vidalarının yüzey kaplaması, eşi görülmemiş sistem doğruluğu ve yaşamı için polimer fındıklarını yırtabilen yüzey aşınmalarına sürekli olarak pürüzsüzdür.

Aynı zamanda, kurşun vidalı ipliklerin biçimini ve şeklini izleyen gelişmiş metroloji ve denetim teknikleri, geleneksel manuel yöntemlerden üç kat daha iyi olan noktadan noktaya olası doğruluklarla sonuçlanır. Bu, kurşun doğruluklarını bir vidanın uzunluğuna göre 0.003 inç/ft'e kadar tutar.

Aktarım tipi uygulamalar için bazı nesneleri bir eksen boyunca noktaya taşıyan uygulamalar için, her 300 mm veya altı inçte bir kurşun doğruluğunu kontrol etmenin geleneksel yöntemi yeterlidir. Ancak en yüksek hassasiyet uygulamaları için, her şaft dişinin doğruluğu ilgilidir. Uygun iplik geometrisinden sapma, ipliğin sarhoşluğu olarak bilinir.

Yeni otomatik CNC üretim ekipmanı, süreçler ve ayrıntılı inceleme yöntemleri daha sıkı kontrol ve kalite üretir, böylece bireysel bir iş parçacığı içindeki yüksek ve düşük nokta büyük ölçüde iyileştirilmiş alt-rotasyon doğruluğu-başka bir deyişle daha az sarhoşluk gösterir. Bu da kurşun vidaların konumlandırma tekrarlanabilirliğini tek bir rotasyon üzerinde 1 um'ye tutmasına yardımcı olur. Bu, yarı iletken endüstrisi için pahalı gofretler ve yongalar işleme ve bir şırınga pompasındaki ilaçların doğru bir şekilde dağıtılması gibi uygulamalarda özellikle kritik bir performans metriğidir.

İplik yuvarlandıktan sonra, gelişmiş vida tedarikçileri vidalı şaftları, titreşim, gürültü ve erken aşınmaya neden olabilecek hataları ve salgıyı en aza indirmek için otomatik olarak düzeltir. Vida şaft düzlüğü kritiktir, çünkü motorla monte edildiğinde herhangi bir hata vurgulanır. Buna karşılık, vida düzleştirme yöntemleri, vidalı geometride-uzun şaft ekseni etrafında tirböceğe çıkan tek bir kemer veya birden fazla kemer şeklinde bir kar konusu etkisi üretebilir. Yine, otomatik düzleştirme ve muayene bu hataları ortadan kaldırır ve kararlı vida performansına neden olur.

Kurşun vidalarının üretiminde son adım, bir PTFE kaplamasının uygulanmasıdır. Sadece tutarlı bir pürüzsüz yüzey uzun ömür ve sistem performansı sağlar. PTFE'nin tutarsız uygulaması (yetersiz bir kaplama ortamından veya ekipmanından kaynaklanan), somun içinde erken aşınmaya neden olan ve montaj ömrünü kısaltılmış çukur, çatlaklar, kabarcıklar, dökülme veya yüzey pürüzlülüğünü teşvik edebilir.

İkinci bağlantı: somun ve vida etkileşimi

Geleneksel anti-backlash somunlar, parmakları kapatmak ve vida ve somun arasındaki uyumu kontrol etmek için bir koltayı somun boyunca doğrusal olarak hareket ettirmek için bir bobin yayını gerektiren çok parçalı bir tasarım kullanır.

Bu tasarımlarda başarısızlığa katkıda bulunan problemler, yayın sporadik ve değişken kuvveti, somun üzerindeki kolun yapışması ve somun malzemesi giyilirken dalgalanan basınçtır. Buna karşılık, sabit kuvvet sağlamak için tasarlanmış bir alternatif somun, somun ve vida arasında açıklık veya oynamak için gereken yön olan radyal parmaklara radyal bir şekilde basınç uygulayan basitleştirilmiş iki parçalı bir tasarım içerir.

Gemiye karşı bir kurşun vidalı somun için geleneksel bobin yayını ve kolet tasarımını düşünün. Burada, değişken bir kuvvet bobini yay, mekanik parazit yoluyla radyal kuvvete dönüştürülen eksenel kuvvet üretir. Tasarım, parmaklara eşit olarak kuvvet uygulamak için enjeksiyon kalıplı bileşenlere dayanır. Benchmark testi, ön yüklemenin ilk 1.000 döngüde önemli ölçüde değiştiğini doğrular.

Buna karşılık, bazı sabit kuvvet önleyici kurşun vidalı somunlar, laboratuvar otomasyonu müşterinin FDA testi tarafından doğrulanan geleneksel tasarımlardan iki ila dört kat daha iyi olan geri tepme performansı sağlar. Sabit bir kuvvet yay tasarımı, eksenin ömrü boyunca tutarlı bir ön yük sağlar. Yağlık ve gelişmiş verimlilik için PTFE ile kendini yağlayan somun malzemesi.

Sabit güç önleyici kurşun vidalı somunların en büyük avantajlarından biri, yay ve diğer parametrelerde ayarlamalarla bir uygulamaya ayarlanabilmeleridir. Bu ayarlama, gerekli özellikleri karşılamak için ön yük, tepki, sürükleme kuvveti ve çalışma açıklığının optimizasyonunu sağlar. Her vida ve somun kombinasyonu, her bir tam motor ve vida düzeneği ile birlikte, doğrulama ve nihai inceleme sırasında bu performans özelliklerinin her biri için test edilebilir.

Üçüncü Bağlantı: Sürücüye Birleştirilmiş veya Doğrudan Bağlantı

Zincirdeki bir sonraki bağlantı, vidanın motora nasıl bağlandığıdır. Bunun gerçekleştirilmesinin üç temel yolu vardır.

Birincisi, bir kuplörün montaja eklendiği en geleneksel yöntemdir ve vida ile genişleyen bir saplama şaftıyla inşa edilmiş bir motor arasındaki bileşen, bu tasarım, kuplörün uzunluğu ve ilişkili herhangi bir bağlantı gövdesi için daha fazla alan gerektirir ve ayrıca Hizalama sorunları oluşturabilir. Artan bileşen sayısı nedeniyle, her şeyi merkez çizgisinde tutmak daha zordur. Bileşenlerden bir veya daha fazlası yuvarlak veya hizalama dışında ise, sonuç, performansı ve sistemin ömrünü büyük ölçüde etkileyen bir CAM tipi etkisi olabilir.

İkinci yöntem, vidayı mekanik olarak yerine (arkadan) bir cıvata ile sabitlemek için konik bir deliğe ekler. Bu montaj, sık bakım gerektiren motorlarda ve sökme ve yeniden montaj için hızlı bir yöntemde yaygındır. Dezavantajı, hizalamanın tutulması zordur ve yanlışlıkları vidanın uzunluğu boyunca güçlendiren bir kar konusu etkisini teşvik edebilir. Buna ek olarak, vidadaki bu kar konusu, bakım ve erken sistem arızası ihtiyacını artırabilecek aşınma noktaları oluşturur.

Üçüncü yöntem, vidanın motor içindeki içi boş bir şafta doğrudan sığması ve vidayı motorun arkasına bir lazer kaynak ile yapıştırmasıdır. Bu yöntem, vidanın uyumuna maksimum etkileşimi motorla birlikte sağlar ve bu da mümkün olan en yüksek doğruluk hizalamasına neden olur. Bazı durumlarda, kaynak, vida ve motor arasında kalıcı bir bağ oluşturan endüstriyel bir yapıştırıcı ile değiştirilebilir. Bu montaj yöntemi aynı zamanda vida içinde en az miktarda salma sağlayarak ve daha uzun ömürlü ve bakım ihtiyacını en aza indirerek en yüksek doğruluk seviyesini sağlar.

Kurşun vidalı, somun ve kuplaj hizalamasını optimize etmek tüm sistemin ömrünü uzatır. Sistemdeki diğer öğelerle karşılaştırmak için bir temel olarak, çeşitli yönleri çeşitli yönlerde test etmek ve çeşitli yükler ve hızlarla. Sonuçlar, standart L10 rulman ömrünü 40 kez aşan seyahat ömrünü göstermiştir.

Başka bir deyişle, geleneksel motor ve lider vidalı kurulumlar, montaj gerektiren ve hizalanması zor olan birden fazla bileşen içerir. Doğruluğu bozan ve başarısızlık potansiyelini artıran oyun ve tolerans yığınını sunarlar. Yüksek bileşen sayısı da daha yüksek genel montaj maliyeti sağlar. Ancak entegre hibrit doğrusal aktüatör kurulumları, daha az bileşen için doğrudan motorla hizalanmış ve sabitlenmiş bir kurşun vidalı içerir. Bu, daha fazla sertlik, doğruluk ve güvenilirlik ve genel tasarım değerinin yanı sıra.

Dördüncü Bağlantı: Motor tipi ve tasarım seçimi

Doğrusal aktüatörler, en yaygın motor seçeneklerinin açık döngü step, tahta monte bir kontrol veya endüstriyel olarak kaplı bir akıllı step kullanan kapalı bir döngü versiyonu ve son olarak fırçasız bir DC (BLDC) motoru olan motor seçenekleri seçeneği ile birlikte gelir. Her birinin kendi performans önerisi veya hızları ve yük yetenekleri vardır ve her biri daha sonra ele aldığımız maliyet, entegrasyon, kontrol ve daha fazlası etrafında kendi artıları ve eksileri ile birlikte gelir.

Bir motorun doğrusal hareket performansı üzerindeki en büyük etki, motorun iç tasarımında kaputun altında bir bakış gerektirir. Tipik genel amaçlı motorlar, yatakları ve montajı yerinde tutmak için dalgalı bir yıkayıcı kullanır. Bu genellikle döner uygulamalar için yeterlidir ve genellikle doğrusal için de uygulanabilir. Bununla birlikte, dalgalı rondelalar, motor içinde, doğrusal konumun yanlışlıklarına dönüşen az miktarda eksenel veya doğrusal oyunu teşvik edebilen bir miktar uyumluluk sağlar.

Bunu hafifletmek için, tasarımda iki öğeden biri veya her ikisi de değiştirilebilir. Montajın itme yükü kapasitesini arttırmak için daha büyük yataklar eklenebilir ve bir somun somunu eklenebilir ve oyunu sistemden çıkarmak için önceden belirlenmiş bir tork spesifikasyonuna ayarlanabilir.

Beşinci Bağlantı: Kontrol Seçeneklerinin Seçimi

Tüm elemanları bir araya getiren son bağlantı, fiziksel doğrusal hareketin nasıl yönlendirileceği ve kontrol edileceğidir. Geleneksel olarak, bir amplifikatör ve denetleyici dahil olmak üzere birden fazla ayrı parçaya ihtiyaç duyacaktır. Her birinin bir dolaba ve geri bildirim için ilişkili donanım, kablo, kodlayıcı ve sensörlere ihtiyacı olacaktır. Bu kurulumlar yüklemek, sorun gidermek ve çalıştırmak için karmaşık ve hantal olabilir.

Refef dışı akıllı motor çözümlerinin ortaya çıkması, kablolamayı basitleştirmeye ve üvey-servis türü performansı ve kontrolü kazanma ile ilişkili konektör ve sensör sayısını azaltmaya hizmet etmiştir. Bu, daha düşük bir bileşen sayısı ve kurulumla ilişkili daha az zaman ve emek sayesinde maliyet tasarrufu sağlar. Bu motorlar ayrıca tahtayı mühürleyen ve koruyan ve IP65 veya IP67'ye kadar derecelendirmelerle kötüye kullanım veya kontaminasyondan kontrol eden öngörülen sanayileşmiş paketlerde de gelir.

Bir uygulama belirli özelleştirilmiş özellikler gerektirdiğinde, en aza indirilmiş alan ve boyut düşünceleri veya düşük maliyet kritik bir sürücü olduğunda, özel kapsüllenmemiş IP20 motorlu bir kart kontrolü yararlı bir seçenektir. Bu, özellikle stilize muhafazalar veya ekipmanlara yerleştirilen büyük hacimli uygulamalar için geçerlidir. Bu tür aktüatörler akıllı motorların avantajlarını (tipik olarak önemli maliyet tasarruflarında) verir ve ana veya PLC ile daha kolay ve daha hızlı iletişim için kontrol motorda.