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灵活的波纹管提供不同的捻度精密旋转运动

经过弗兰克托|2014年9月5日

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Servometer

全球定位系统的卫星的使用多个电解镍波纹管不能在轨道被修复调谐微波天线。

经过保罗·黑兹利特•高级工程师,伺服马达

有精密旋转运动要求的设计工程师有一系列灵活的联轴器可供选择。对于仪表和分马力应用,电沉积镍波纹管是一种优质的解决方案,但往往被忽视的应用,具有积极的排量,零上卷,低或最小的反冲。

紧凑型波纹管联轴器可承受的角度偏差是普通奥尔德姆联轴器的30倍以上,可承受的压缩或伸长是普通奥尔德姆联轴器的15倍。在一些精密运动组件中,柔性波纹管联轴器通过消除昂贵的对准步骤来支付自己的费用。薄壁波纹管是轻,灵活的联轴器,提高性能的分数马力驱动和最大限度地减少侧向推力的不对中轴。金属波纹管也比弹性接头更能承受极端温度和苛刻的化学物质。

灵活的波纹管收紧驱动器

精密定位的应用,如半导体晶片切割器,需要严格的机械系统,使输入轴和输出轴始终启动和停止一起。刚性接头提供高扭矩容量和刚度,而不饱和或游隙 - 中作为输入的启动和停止输出运动滞后。但他们不是很宽容错位的。具有角或平行失准,或者与轴向压缩或延伸,刚性接头和它们相关的轴和轴承具有过早失效的记录。

波纹管型耦合容忍故意运动或装配错位。它们保持致力于刚性,横向,横向和角度柔韧。电沉积镍波纹管联轴器的设计,材料和制造过程提供了柔韧性和扭转刚度。它们的卷积波纹管形式在弯曲,压缩和延伸时无需卷绕而无需卷绕。实际性能由波纹管壁厚,内径,外径,长度和卷曲次数决定。

Servometer2

电铸工艺使波纹管壁厚度仅为液压成形波纹管的四分之一。

在电沉积过程建立在一个定制加工铝心轴精确厚度和直径的镍波纹管。接着,卷积管厚溶解芯轴叶子小0.89毫米与壁直径下降到只有0.008毫米和称重很少。电沉积波纹管节段的小半径也可以由壁厚只是三次,远远高于通过机械成型产生的半径小。质量较小较薄的壁降低耦合惯量和功率损耗,当驱动器启动和停止。尖锐卷积和更可延展的金属也使电沉积镍波纹管更灵活地对准轴之间最小化的侧向力。低端力量保护轴承和磨损等组成。

连接到铝轮毂或软焊到不锈钢轮毂,电沉积镍波纹管联轴器展示了大约四分之一的液压成形青铜或不锈钢波纹管卷起来。弹性收卷通常小于1弧秒每N-cm。

重量轻,损失小

对于更高的功率,低精度的应用,常见的柔性联轴器容纳不对准的机械系统螺旋切割梁,可更换磁盘,或零齿隙钳。所有这些都有其局限性。梁式联轴器允许在扭转载荷下相对较高的卷起。带槽中心盘的奥尔德姆联轴器通常只能容忍0.5°角偏差和0.13毫米轴向压缩或延伸。普通单阀瓣联轴器不能适应任何平行不对中。同样,带有弹性元件的零齿隙颚不会容忍大的轴向偏差,在过度扭矩下会产生齿隙。

在柔性金属波纹管联轴器,波纹管元件轴向但不扭转挠曲零间隙和非常低的卷取。与厚壁液压成形不锈钢或青铜接头相比,低质量电沉积镍波纹管与铝集线器创建的惯性小得多时刻,蜜饯低马力驱动器的性能。对战加工光束耦合,更轻的电解波纹管接头仅仅需要较少的电力来启动和停止。伺服马达典型地保存12.7毫米内电沉积波纹管的同心度。通过360°旋转循环速度变动因此是不存在的。

灵活的解决方案

电沉积波纹管联接器可以容纳多达31°的角度或1.93毫米平行错位,这取决于设计。高度柔性波纹管元件通常限制侧推力每0.025毫米只是9克偏移。它也可以用来隔离振动或简化组装。一个测试仪器制造商由伺服电机连接到带有一个波纹管连接,而不是刚性连接的转速计实现显著生产节约。柔性联接消除了对昂贵的激光对准的需要,而不是只用粗略对准允许组件。在整体设计和装配成本,付出更昂贵的电波纹管自己组装的储蓄和提高了系统的长期精度。

电沉积镍波纹管的动态特性可以提供1×108次循环基本上无限的寿命。这可以在有限的或不存在的业务接入应用是至关重要的。在Abrams坦克瞄准系统的设计者选择的波纹管的特别是因为它的长期可靠性和零维护耦合。失败的耦合就难以密封的传感器内更换组件。

无缝的无孔电涂覆的波纹管不会让灰尘,污垢或水分污染精密驱动器。例如,半导体晶片切割器的设计者使用电沉积的镍波纹管耦合,以连接两个旋转部件,尚未将它们与工艺气体隔离。金属波纹管具有比弹性元素更大的化学和耐温性。通过焊接轮毂,电沉积的波纹管联轴器可在连续温度下使用至126°C(260°F)。镍波纹管也比黄铜或青铜联轴器更耐腐蚀,并在外科微观镜等应用中灭菌化学品。

选择提示

精确的扭矩估计对于可靠的耦合操作至关重要。对于具有齿轮减速驱动器的低惯性电动机,通过齿轮减速比乘以电机的起始扭矩。当波纹管耦合将压缩时,使用75%的额定扭矩作为最大值。使用耦合时,可以应用正常的扭矩额定值。

  • 占空比。快速换向或频繁的启停动作,如索引表的短步移动,会增加传动联轴器的负载。完整的占空比信息可以帮助规划扭矩峰值和其他条件。
  • 最大并行未对准。输入和输出轴平行但偏置的轴不对中,对柔性联轴器施加了严重的负载。电沉积镍波纹管联轴器手柄高达1.7毫米平行不对中与低侧推力轴承。
  • 最大的角位移。确保角度未对准不超过31度。最大允许的卷绕。长度或更大的直径耦合可以减少卷绕。
  • 轴向压缩或伸展。电沉积的镍波纹管可以压缩到延长长度的60%。(标准耦合范围为6.2至24.03毫米长。特殊尺寸可在耦合的外径最多三到四倍。)
  • 温度过高或过低。电解波纹管联接器可以在温度下使用从-50℃至+ 126℃(-58至+ 260°F)。
  • 化学环境。镍波纹管不会与空气或碱性液体接触氧化。

Servometer
www.servometer.com


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