新技术推动各种尺寸设备的垂直运动设计的可靠性和效率(包括一系列升降机和提升机)。在专题中，我们从一位行业专家那里获得了关于该主题的输入，然后概述了五个关键参数，这些参数决定了线性执行器适用于起重。
垂直运动设计(如本电梯应用由汤姆逊WhisperTrak电动线性执行器提供动力)必须与重力对抗。这对力等级、润滑方法等都有广泛的影响。
安装方向-特别是当垂直时-极大地影响哪种类型和尺寸的线性执行器是足够的运动系统。一些执行器(因为它们的导向设计)可以支持比侧负载更高的向下或上升负载;有些人可以处理俯仰和偏航力矩，而不是滚转力矩。这些因素决定了哪些线性执行器可以在垂直结构中运行。机械轴驱动也决定了执行器是否适合垂直设置。滚珠丝杆和丝杆在垂直承载载荷方面优于皮带和直线电机，但也不是没有限制。
为了获得更多关于垂直应用的特殊挑战的细节——从小型千斤顶到AS/RSs中龙门机器人的大型安装——我们采访了汤姆森工业公司的Travis Gilmer——工业线性执行器生产线专家。以下是他所说的。
有哪些技术可以提高垂直线性执行器应用的效率?
基尔默:通常，垂直提升必须解决两个力的组成部分-提升力和侧载荷(或力矩载荷)。处理这些负载的技术范围从简单的滑轮或绞车式升降机和提升机(仅处理垂直负载)到更复杂和完整的提升柱，可以处理提升力和侧负载。更完善的技术使起重作业更高效。将电子设备(如反馈传感器和控制器)进一步集成到老一代提升设备中，可以实现垂直应用中控制提升的交钥匙设置。
这是一个野牛齿轮和工程PowerSTAR准双曲面直角减速电机。它适用于一系列应用，包括移动设计的垂直升降机。
这些垂直升降机在力和加速度方面有什么独特的挑战?
基尔默:必须同时考虑被垂直提升的载荷和应用程序在提升过程中遇到的任何侧面或时刻载荷。考虑一下符合人体工程学的可调节办公桌。应用程序要求垂直提升。这里的一个挑战是办公桌上的负载是否均匀分布。从中心起吊可能会产生过大的力矩载荷而导致故障，而从两侧起吊(使用两个装置)则会产生偏移载荷。后者又会导致不均匀的提升。
其次，在提升过程之后或过程中，可能会有力作用在桌面上，从而引入更多的不均匀载荷和力矩载荷，以解决提升设备的问题。这就是为什么人们通常会看到轴承支承的驱动器做这种类型的提升。线性轴承结构内部的驱动器处理垂直载荷，而线性轴承支撑在不均匀载荷或侧载荷存在时保持结构水平和刚性。保持多个设备同步(由于偏移加载而给定各种加速度和力)可能是这种应用程序类型中最常见的问题。
在这样的设置中，什么样的感知反馈是常见的?
基尔默:最常见的设计使用编码器，该编码器将位置反馈作为相对于起重装置的home或起始位置的脉冲序列信号进行通信。这里有一个警告:重要的是在抬升之前将编码器调零，否则可能会有不均匀的抬升或不准确的位置反馈。
确保垂直安装安全的共同特征是什么?
基尔默:一种常见的安全措施是另一种集成控制，称为电子负载传感或电流传感。通过这种方式，车载控制器可以监测提升设备上的电流，并在遇到过载或达到行程终点限制时停止移动。在这些情况下，停止运动可以确保设备只在被告知或根据应用参数应该移动时才运行。负载传感设备可以针对不同的应用进行校准，例如，允许一个方向的电流更大(提升)，而另一个方向的电流更小(降低)，以防止任何形式的夹紧或损坏可能被提升的东西下面的任何东西。一旦移动完成，设计可以加入静态制动，以防止负载移动-即使失去动力。通常情况下，这些制动设计允许比升降机可以处理的更大的负载(称为静态负载能力)，这为应用程序提供了相当大的安全边际。
垂直提升应用中电动执行器使用增加的原因是什么?
基尔默:电动执行器通常在这些应用中解决垂直力和提升力。它们负责移动，并最终在移动完成后将负载固定在适当的位置。上述控制和电子现在集成到电动线性执行器，以确保效率。一旦提升力得到解决，所要做的就是用轴承面(线性导轨或导轨)支撑执行器，以防止可能损坏电动执行器的侧载荷。
吉尔莫上面描述的设计参数也可以定量概括。考虑在中等大小的轴上使用完全集成的执行器(包括线性轴承支撑-超越自由悬挂葫芦和起重机设置)进行提升的特殊情况。正如我们现在将概述的那样，对这种垂直线性执行器应用的完整分析需要考虑五个设计因素。
请注意，以下介绍的概念改编自Danielle Collins的专题:在垂直应用程序中需要考虑五件事．点击链接阅读更多信息。
第一个参数:垂直载荷方向
负载位置和方向主导执行器设置在垂直布置。这些轴上的致动器(无论是拉、压或运输负载)在上升时反重力工作，在下降时由重力辅助。因此，运动设计上的负荷随着这两种运动的不同而不同。除了所需的电机扭矩外，这还会影响导向轴承和驱动机构的寿命。更重要的是，启动和停止时负载上的重力会影响系统的惯性，这也对执行器的选择和电机的尺寸都起着作用。
这种Interlake Mecalux单元负载AS/RS是一种多功能的垂直设计-与无数仓库托盘尺寸和单深度或双深度容量的负载架兼容。这种垂直仓库自动化提高了可靠性和容量，同时允许直接访问每个托盘。
注意:垂直应用受益于在每个导轨上使用两个轴承块，以帮助总成在加速和减速时支持俯仰和偏航力矩载荷。更重要的是，两个导轨并联的致动器可以使致动器处理由于不均匀分布的负载或由于其他过程产生的外力而产生的滚动力矩。在空间允许的情况下，选择使用双导轨的执行器，每个导轨有两个轴承块。
第二个垂直运动参数:屈曲载荷
当滚珠丝杠或丝杠在垂直应用中使用时，满载会产生轴向力，这可能导致丝杠弯曲，并最终在负载下弯曲。屈曲载荷取决于螺钉的根直径、不受支撑的长度和端轴承的布置。端面轴承布置对屈曲载荷影响较大。更严格的固定螺钉组件具有更高的允许屈曲载荷。因此，具有固定-固定轴承结构的螺钉的允许屈曲载荷是具有固定-自由端安装的螺钉的16倍:
在哪里Fc=最大压缩载荷N;fb=端轴承修正系数;d1=螺钉根径，mm;和L =不受支撑的长度，mm。在固定轴承顶部的位置，加载螺钉处于张力状态。这样可以防止螺杆承受过大的压力。大多数滚珠或丝杆执行机构在被驱动(电机)端有一个固定轴承。也就是说，检查轴承安排，并确保执行器安装，使其固定轴承向上。
第三个参数:降落时的倒车
在垂直运动轴上，螺钉比皮带或直线电机更适合，因为它们可以防止负载在功率损失期间发生灾难性的崩溃。也就是说，具有较低内摩擦和一定超前角度的螺钉可以反向驱动。(请注意，丝杠效率较低，因此不太可能反向驱动。)定量地说，螺杆总成反驱的可能性由反驱扭矩与总成摩擦力(包括螺母拖动扭矩以及密封和端轴承摩擦力)决定。如果反驱扭矩小于装配摩擦，则负载可能不会引起反驱:
其中Tb=逆驱扭矩，Nm;F =轴向载荷，N;P =丝杠，m;η2=反向效率- 0.8至0.9的滚珠丝杠。在这里，反向驱动时的效率通常低于典型设置。查看制造商的规格以提高效率。
第四个参数:垂直运动设计的润滑
一些线性轴承和执行器在多个侧面有润滑端口，以适应障碍物阻碍进入一个或多个端口的情况。有时装配方向也决定了哪些润滑端口是可用的。由于重力使保持上直线导轨轨道或最上面的螺旋滚道润滑具有挑战性，制造商通常概述了垂直冲程的特殊润滑指南。(通常不建议使用油。)
来自Optimal Engineering Systems (OES)的AT20-100垂直升降平台是用于移动重物的高精度平台。一个120 × 180毫米的钻孔和丝锥平台，垂直行程为100毫米;5µm重复性;3.315µm分辨率;和15µm定位精度。精密研磨丝杠，线性轴承和刚性箱电梯结构保持平稳运动，保持平行于安装表面。应用范围包括测试、检验、装配、取样、钻孔和机械加工。舞台是黑色阳极氧化铝合金和钢轴，重10.5公斤。两相NEMA步进器与丝杠配对，可提供50公斤的负载能力，而无需考虑悬臂负载。
更重要的是，许多使用润滑脂润滑的组件都有计量润滑路径，以使润滑脂到达关键的内部表面-特别是那些在机器轴的顶部。
第五个参数:污染
垂直导向的执行机构往往会排出污染物和水分，因此比水平布置的执行机构更不容易腐蚀。也就是说，玻璃纤维和陶瓷的轻颗粒更有可能粘附在线性轴承表面，并被端密封推入污染积聚的区域，这增加了进入线性轴承的几率。一种解决方案是带有正面和侧面密封的直线导轨。另一种是带有密封或覆盖机构的执行器(最好是全接触式密封，而不仅仅是盖板)，用于防止液体和颗粒。
ABM驱动器为起重机和起重机提供无数的旅行电机和驱动器。Profi-Line提供两种旅行速度;具有特殊绕组和转子的极开关电机(8/2极)允许软启动。应用包括无振动的金属薄板线圈运输和移动组件的组装。相比之下，ABM的Automation-Line电机提供可变速度，并与逆变器驱动器配对，可编程加速和减速斜坡。这使得异常软启动和制动，以尽量减少负载波动。自动化线电机驱动装置适用于处理玻璃，纸线圈，模具和其他大型模具的运动设计。
ABM驱动器|www.abm-drives.com•优化工程系统(OES) |www.oesincorp.com•Interlake Mecalux |www.interlakemecalux.com•Bison齿轮和工程|www.bisongear.com•汤姆森工业公司|www.thomsonlinear.com
了下:直线运动技巧
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