在许多需要垂直运动的应用中,Z轴驱动器与一个或两个水平轴组合在一起笛卡儿或gantry-style安排。在这些多轴配置中,移动的负载通过托架安装到Z轴上,创建力矩负载,不仅影响Z轴,还影响水平(X和Y)轴。这种悬臂式负载可能会导致支撑直线导轨、执行器外壳和支架的挠度,以及在高动态应用中不可接受的沉降时间和振动。这就是为什么需要高刚性和最小挠度的垂直运动的应用程序有时使用垂直提升级而不是传统的Z轴驱动器的原因。
垂直提升平台使用一个平的、水平的工作台来支撑垂直移动的负载,消除了可能导致挠度的悬臂负载。垂直升降级的设计有几种变化,但当极其平稳、准确的行程和高定位精度是最重要的标准时,设计通常包括一个连接的工作台交叉滚子幻灯片以楔状排列。由滚珠或丝杠驱动工作台在横向方向上运动,交叉滚柱滑块的楔形布置将工作台的水平运动由丝杠的水平运动转变为垂直运动。这种设计提供了非常精确的行程和定位精度,但通常仅限于25毫米或更小的行程长度。
图片来源:Newport Corporation
这个视频从斯坦达展示了工作原理的螺杆驱动的楔形设计。
图片来源:Optimal Engineering Systems, Inc。
垂直升降台的另一种常见设计是在每个角上使用一个垂直直线导轨(或在某些情况下,在工作台周围均匀地间隔六个直线导轨)和一个位于中心的垂直滚珠或丝杠。指南是典型的带有循环线性衬套的圆轴,因为他们提供了非常平滑的运动,并有一个较低的倾向,结合使用四个(或更多)导轨串联,感谢他们的能力,以补偿一些错位。
这种垂直升降平台设计的优点是能够承载更大、更重的有效载荷,同时在运动过程中保持平稳、精确的运动以及工作台和底座之间良好的平行度。可用的冲程长度也比螺杆驱动的楔形设计更长,在某些情况下可达数百毫米。
请注意,上述两种类型的垂直升降机都被称为“级”,因为它们的设计是为了在Z方向上非常精确的旅行和定位,很像X-Y级,使用高精度直线导轨和滚珠或丝杠驱动。
然而,在螺杆驱动的楔板设计中,工作台表面通常被加工到非常严格的平面度公差,因此它比螺杆驱动的直线导轨版本更符合工作台的传统定义。
用于物料处理和人员移动的垂直升降机通常被称为“垂直平台升降机”,或者——取决于设计——“剪刀式升降机”。
图片来源:IntelLiDrives
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