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线性系统的选择指南

通过丹妮尔柯林斯|2015年6月29日

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过去,机器设计师和建造者不得不在从头开始构建自己的线性系统和满足于有限范围的预组装系统之间做出选择,在大多数情况下,这些系统并不完全适合他们的应用。制造商今天提供基于一系列驱动机构的系统-滚珠丝杠、皮带、齿条和齿轮、直线电机和气动-带导向和外壳选项,以适应几乎任何应用、环境或空间限制。对于工程师来说,现在的困境不是找到一个适合他们的应用程序的系统,而是从广泛的可用配置中选择最佳的解决方案。

已经创建了许多助手以帮助解决此选项过程。这些通常采用表格显示密钥应用参数与系统类型,具有符号来对每个参数的每个系统的适用性进行评分。虽然此布局提供了快速,可视的参考,但它错过了每个系统的能力和缺点的一些更精细的点。在尝试挖掘一点点挖掘时,以下概述了解最常见的预装线性系统类型的具体优势和局限性。

皮带驱动系统

皮带驱动系统可能最能识别出长长的长度的能力。它们还能够实现高速,因为皮带驱动机构不使用再循环元件。当与诸如凸轮滚子或车轮的非再循环引导件配对时,皮带通常可以达到高达10米/秒的速度。皮带驱动系统也非常适用于恶劣环境,因为没有碎屑损坏的滚动元件,并且聚氨酯带材料可以承受最常见的化学污染。

皮带传动系统的主要缺点是皮带会伸长。即使是大多数系统制造商使用的钢加固皮带,最终也会有一定的拉伸,从而降低了可重复性和行程精度。由于皮带的弹性,皮带驱动系统也比其他类型的驱动有更多的共振。虽然适当的驱动器调优可以弥补这一点,但具有高加速和减速率和/或重载的应用程序可能会经历不希望的稳定时间。

PBC直线带传动执行机构

滚珠丝杠传动系统

对于高推力载荷和高定位精度,滚珠丝杠驱动系统一般是首选。这是有原因的。采用预加载螺母,滚珠丝杠提供无侧隙运动,可以实现非常高的定位精度和重复性。引线范围从2mm到40+ mm,也允许滚珠丝杠系统满足广泛的速度要求,并可以防止在垂直应用的反驱动。

旅行长度是滚珠丝杠驱动系统的根本限制。随着螺杆的长度的增加,由于螺钉在其自身重量下凹陷并且经历次次来凹陷的趋势,允许速度降低。滚珠丝杠支撑可以帮助抵消这种影响,但以空间和整体系统成本为代价。

紧凑的模块

齿条和小齿轮传动系统

齿条和小齿轮系统产生高推力,可以这样做,几乎无限的旅行长度。他们的设计还允许在同一个系统上使用多个车厢,这对于需要车厢独立移动的应用非常有用,比如包装和汽车行业的大型龙门系统。

虽然高质量,低间隙架和小齿轮系统可用,但通常,它们具有比其他驱动器选项更低的定位精度。根据牙齿轮廓和加工的质量,与其他线性系统相比,齿条和小齿轮驱动系统可以产生高水平的噪声。

齿轮齿条传动机构

直线电机驱动系统

传统上,大多数应用程序都被视为太贵,线性马达现在用于定位和处理包装和装配等行业的任务。降低成本对此趋势造成了贡献,但对于工程师来说,线性电机的吸引力特性是它们的高速能力,高定位精度和低维护要求。线性电机还提供能力,如机架和小齿轮系统,在一个系统上集成多个独立的车厢。

因为它们没有机械部件以防止负载落入功率损失状态,因此通常不建议在垂直应用中使用的线性电动机。他们的开放式设计与强大的磁铁的存在一起,也使它们易于污染和碎屑,尤其是金属芯片和刨花。

直线电机

气动驱动系统

当首选的动力传输源是空气时,气动线性系统符合要求。对于简单的点对点运动,气动驱动系统可以是最经济和简单集成的选择。大多数气动线性系统是封闭在一个铝外壳,这允许端阻尼器和保护盖被纳入。

气动系统具有此处讨论的类型的最低精度和刚性,但它们的主要限制是无法在中间位置停止。

无杆气缸

无论应用程序如何,在考虑预装配的线性系统中的选项时,请从四个主要应用程序参数 - 笔触,加载,速度和精度开始。一旦确定了这些标准的幅度和重要性,其他参数,例如噪声,刚性和环境因素,可以帮助缩小场,并使最终尺寸和选择较少耗时。

线性运动技巧


了下:线性运动技巧,滚珠螺钉•丝杠螺钉,运动控制•电机控制


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丹妮尔柯林斯

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