Helicale tandstang voor precieze lineaire bewegingssystemen

Er zijn veel soorten tandwielen op voorraad. Als de toepassing een lange lengte vereist die veel tandstangen in serie vereist, hebben we tandstangen met correct geconfigureerde tandkanten. Deze worden aangeduid als "bewerkte eind tandstangen".

Er zijn toepassingen waar de helicale tandstang stationair is terwijl de tandstang beweegt en anderen waar de tandstang rond een vaste as roteert terwijl de tandstang beweegt. De eerste wordt wijd gebruikt in transportsystemen, terwijl de laatste kan worden gebruikt in extrusiesystemen en tillen/zakken toepassingen.

Als mechanisch element om draaiende in lineaire beweging over te brengen, worden tandstangen vaak vergeleken met balspindels. Er zijn voor- en nadelen. Het voordeel van een tandstang is zijn mechanische eenvoud, grote lastdraagcapaciteit, geen limiet aan de lengte, etc. Een nadeel is de terugslag. Het voordeel van een balspindel is de hoge precisie en lagere terugslag, terwijl de tekortkomingen de limiet in lengte door doorbuiging omvatten.

Tandstang Typen

Tandstang en tandwiel tandwielen zijn beschikbaar in twee variaties:

Rechte tanden hebben de tandas parallel aan de rotatieas. Rechte tanden die parallel lopen aan de as van het tandwiel. Helicale tanden tandwielen bieden continue ingryping langs de tandlengte en zijn vaak stilser en efficiënter dan rechte tand tandwielen en bieden ook hogere belasting voor dezelfde tandstangbreedte. Helicale tand tandwielen lijken op staande tandwielen in het rotatievlak, maar omvatten tanden die vervormd zijn langs een helicaal pad in de axiale richting.

Toepassingen

Helicale tandstang aandrijvingen zijn ideaal voor een breed scala aan toepassingen, inclusief asaandrijvingen die nauwkeurige positionering en herhaalbaarheid vereisen, schuifpoorten en kolommen, pick & place robots, CNC routers, en materiaalhanteringssystemen. Deze aandrijvingen kunnen ook gemakkelijk zware lasten en duty cycles aan. Bediende sectoren omvatten materiaalhantering, automatisering, automotive, luchtvaart, werktuigmachines, en robotica.

Lineaire beweging is noodzakelijk voor de beweging van machines; gereedschappen en producten op een efficiënte en gecontroleerde manier te transporteren. Lineaire beweging generatoren worden doorgaans gerangschikt volgens hun axiële snelheid en versnelling, axiële krachten tegen structuurvolume, duurzaamheid, stijfheid, en positioneringsnauwkeurigheid.

Twee populaire lineaire systemen zijn lineaire motoren en spindelaandrijvingen. Tandstang en tandwiel aandrijvingen worden vaak over het hoofd gezien als vorige generatie technologie met beperkte positioneringsnauwkeurigheid. Echter, deze aanname is ongeldig.

Precisie-geschreven montagesoppervlakken met strakke toleranties, slijtvaste oppervlaktebehandeling, afzonderlijk afgedebeurde tandwieltanden en lichtgewicht compacte ontwerpen verhogen de productiviteit. In feite, vergelijken tandstang en tandwiel aandrijvingen gunstig met lineaire motoren alsook balspindels met een as of aarddraad.

De nieuwe generatie tandstang en tandwiel systemen bieden hoge dynamiek en onbeperkte reafstanden. Sommige van deze omvatten premium kwaliteit servotandwielen en actuatoren met minder dan 1 arcmin spel, tot 98,5% efficiëntie, en veel compactere afmetingen dan standaard servo en tandwiel combinaties. Enkele voorgeassembleerde tandwielen kunnen werken met nauwkeurigheid tot 10 µm, wat veiligheid en soepele beweging garandeert.

Typische tandstang en tandwiel toepassingen omvatten portaal, transport, en verpakkingsmachines variërend van een paar pond tot diverse tonnen. De nieuwe generatie tandstelsets worden ook gebruikt in houtbewerkingsmachines, hoge-snelheid metaalsnijmachines en montagemachines.

Geometrie en Oppervlakte Details

De prestaties van de tandstang zijn verbeterd met de algehele technologische vooruitgang. Bijvoorbeeld, state-of-the-art bewerken en slijpen hebben de precisie van het tandstang en tandwiel mechanisme aanzienlijk verhoogd.

Specifieker, sommige hoogwaardige tandstangcomponenten zijn gelasergraveerd voor een cumulatieve toonfout van ± 12 µm over een lengte van 500 mm, wat handmatige selectie van doelnauwkeurigheid toestaat. Dit is nuttig voor parallelle uitlijning van tandstangcomponenten in dubbele aandrijving portaaltoepassingen. In feite, stelt dit precisieniveau verschillende typen machines in staat om te draaien zonder externe feedbackapparaten; en andere lineaire systemen vereisen dure externe feedbackapparaten voor commutatie en positionering.

Helicale tandstang geoptimaliseerde helingelhoek wordt voorgezogen voor stilere operatie bij hogere snelheden en hogere belastingscapaciteiten door de hogere tandcontactverhouding. De fout van één toon tussen de helicale tanden kan 3 µm bereiken. Een tandwielprofielverschuiving of addendummodificatie voorkomt ondergang; het balanseert ook buigspanningen, voor hogere belastingscapaciteit. Helicale verzahnung grijpt glad en stil in - wat helpt de oppervlakteafwerking te verbeteren, bijvoorbeeld bij het bewerken van strakke-tolerantie onderdelen.

Tandstang-en-Tandwiel Integratie

Er zijn veel opties voor het monteren van tandstang kits. Sommige tandstangen gebruiken speciale montagesoppervlakken om nauwkeurigheid te garanderen, terwijl andere voldoende prestaties bieden zelfs met basisinstallatie. De natuurlijke flexibiliteit van het ontwerp kan worden gebruikt voor betere controle: in tegenstelling tot directe aansturing lineaire motoren, laten tandstelsets u tandwielgrootte, tandwielen en demping aanpassen - om gesloten-lus controle te stabiliseren.

Er zijn vallen: te veel afstand van het tandwiel en de tandstang veroorzaakt spel wat de precisie verlaagt. Een beschadigde of verkeerd uitgelijnde montage kan ook de tandwielkast lagers beschadigen - wat meer motorstroomtrekking, geluid en zelfs storing veroorzaakt. Voor optimale prestaties moet het tandwiel voldoende afstand van de tandstang hebben, plat gemonteerd zijn, en loodrecht op het tandwiel tot een nauwkeurigheid van ongeveer 25 µm voor veel toepassingen.

Vooruitgang in tandstang en tandwiel tandwielen en de daling in servoprijzen betekenen dat servomotoren doorgaans gekoppeld zijn aan tandstelsystemen. Stappenmotoren zijn een haalbare optie, maar servomotoren worden voorgezogen voor hun precisie.

Voorspanning

Soms worden tandwielsets voorgespannen om spel te elimineren en stijfheid te verhogen. Hier bewegen de twee tandwielen op dezelfde tandstang. Het hoofd tandwiel aandrijft het mechanisme als in de normale configuratie; Tussenwijds, kan het hulp tandwiel koppel genereren om tegenkracht toe te passen op de tanden waar het in contact mee is. Dus, de inertie en weerstand voorkomen terugslag, zelfs tijdens belastingwisselingen; systeemstijfheid neemt ook toe en verbetert stuurdynamiek.

Als de componenten correct geselecteerd zijn, zijn er geen significante tekortkomingen in het voorspannen van het tandstelsysteem. Aan de andere kant, kan mechanische voorspanning de algehele stijfheid van de machine daadwerkelijk verminderen. Bijvoorbeeld, een gespleten veer geladen tandwiel zou de stijfheid van het systeem verminderen:

Let op dat, in tegenstelling tot meer geavanceerde elektronische voorspanningssystemen, deze traditionele voorspanningstandwielen niet samen kunnen werken; één gaat altijd tegen de andere, wat de efficiëntie licht verlaagt.

In meer geavanceerde tandstelsets, wordt de elektronische voorspanning maximaal gehouden terwijl het systeem stationair is. Hoofd- en hulptandwielen - beide actief aangedreven - drukken in de tanden van de tandstangen gericht in tegengestelde richtingen. Dan, als de machine versnelt, drijft het primaire tandwiel de machine vooruit terwijl het secundaire tandwiel de voorspanning van de tegengestelde kracht vermindert. Wanneer het systeem afremt tot een constante snelheid, komt het hulprad in contact met de zijde van de tand die overeenkomt met die welke gekoppeld is aan het primaire tandwiel; dan bewegen de twee tandwielen in dezelfde richting terwijl ze terugslag voorkomen.

Ten slotte, als het systeem vertraagt, keert het hulptandwiel terug naar het toepassen van kracht op de tegengestelde zijde van de tand om de belasting te helpen vertragen.