2024 Mars 4th Vika WBM News Recommendation - Beyond Bearings: Losa the potential of Ball Splines In Robotic Designs

Þegar hönnuðir hreyfikerfis þurfa flókna, háhraða, fjölása hreyfingu, gætu þeir fyrst hugsað um vandaða, forpakkaða vélmennaarma. Eða, ef þeir þurfa aðeins nokkra ása, gætu þeir stillt sérsniðið snið eða kringlóttan teina fyrir hvern ás. En að fela sig á milli þessara valkosta er einföld og sannað boltaspline tækni. Þessi fjölása hreyfilausn hefur verið til í mörg ár og er enn mjög viðeigandi fyrir flókin hreyfikerfi nútímans. Kúlusplines nota einstakan arkitektúr sem samþættir snúnings- og línulega hreyfingu á einum skafti. Þetta gefur þeim meiri sveigjanleika til að innleiða flókin hreyfikerfi í þröngri rýmum, sem gefur tveggja fyrir einn samning í hreyfistýringu.

Samþætta snúningshreyfingu og línulega hreyfingu

Kúlusplines leyfa bæði línulega og snúningshreyfingu. Þetta er gert með sameiginlegu skafti sem framkvæmir tvær sjálfstæðar hreyfingar (Mynd 2). Skaftið inniheldur ásslípaðar rifur sem kallast „splines“ meðfram lengdinni. Þetta felur einnig í sér kúluhnetu sem ríður meðfram axial jörðu rifunum, læsir snúningshreyfingu eða geislamyndaða augnabliksálagi.

Til að knýja ássnúninginn er boltahnetunni snúið. Þessi hneta hýsir röð af kúlum sem leyfa frjálsa hreyfingu meðfram ásnum (þ.e. hnetan getur runnið meðfram skaftinu með lágmarks núningi). Þegar þeim er snúið beita þessar boltar hornréttum krafti á skaftið í gegnum spóluskornu rifurnar og snúa því.

Til að knýja línulega hreyfingu er splineskaftið fært fram eða aftur með því að nota línulegan stýribúnað, eins og stimpil. Þar sem kúlulögin rúlla innan rifanna (í stað þess að renna), skapar lægri núningsstuðull og slit slétta, nákvæma línulega hreyfingu og meiri hraða.

Vegna festingarinnar/stuðningsins þolir þetta fyrirkomulag einnig snúningsálag (þ.e. skaftið þolir snúning nema það sé knúið áfram af mótornum). Ef snúningsálagi er beitt utan á skaftið þegar það er að teygja sig út/dregast inn/í kyrrstöðu, styður spóluhnetan það og þolir það álag.

Kostir

Betri rýmisnýting

Að þjappa mörgum ásum saman í einn gerir kúluspólur plásssparnari en hefðbundnar legulausnir. Þetta hefur í för með sér færri íhluti og hreyfanlega hluta, auk meiri hleðslugetu innan þess rýmis en sambærileg línuleg legur bjóða upp á.

Hærri burðargeta

Breiðar, nákvæmnisslípaðar rifur auka burðargetu og bæta stífleika og stífleika til að meðhöndla allt að tvöfalt meira augnabliksálag en hefðbundnar legusamstæður. Kúlusplines dreifa einnig meira álagi eftir lengd skaftsins. Þetta gerir þeim kleift að bera hærra álag en hefðbundnar legur, sem geta verið meira háð staðbundnum álagsstyrk. Kúlusplines eru líka betri með álagi utan miðju, algengt í verkfæraskiptum og val-og-stað forritum.

Hverfandi núningur

Kúluleiðsögukerfið veitir næstum núningslausa hreyfingu með nákvæmri snertingu við snertipunkta rúllandi bolta sem stýrt er af rifum á splineskafti og hlaupinu innan hnetunnar.

Hærri hraði

Kúlusplines þurfa aðeins lítinn kraft til að færa spline hnetuna áslega á meðan hún sendir tog og lágmarkar núning. Þetta stuðlar að um 20 prósent auknum hraða umfram hefðbundna kúluskrúfu og sléttari notkun. Kúlusplines þola allt að 2 m/s hraða.

Mikil nákvæmni og nákvæmni

Kúlusplines bjóða upp á mikla nákvæmni og nákvæmni við staðsetningu, sem gerir þær tilvalnar fyrir forrit sem krefjast nákvæmrar stjórnunar. Núll bakslag tryggir engan snúningsleik eða tapaða hreyfingu þegar skipt er um stefnu. Kúluspólur viðhalda þessari nákvæmni og litlum núningi jafnvel undir miklu álagi.

Auðveld uppsetning og viðhald

Uppsetningin er auðveld, venjulega þarf gróft gat og festingargöt boraðar og tappaðar til að festa flanshnetuna, eða gróft gat og lykilgat fyrir kringlótta hnetu. Einföld hönnunin gerir það að verkum að auðveldara er að leysa bolta og þjónusta þær. Viðhaldsteymið getur dregið spóluna frá skaftinu, smurt það og sett það aftur í, á meðan sniðbraut og kúluskrúfur krefjast meiri viðhalds.

Mikil ending

Kúlusplines hafa lengri endingartíma en sumar hefðbundnar legur vegna aukinna snertipunkta með kúlulegu, sem dregur úr álagi og eykur burðargetu. Því minna álag á boltana, því þyngra er álagið sem þeir þola á meðan þeir standast slit og veita stöðuga frammistöðu.

Kúluspólur eru oft með innsigli og hlífðarhlífar sem verja kúlulögin fyrir aðskotaefnum eins og ryki og rusli og lengja endingartímann enn frekar. Kúluspline arkitektúrinn hefur örugga burðargetu frá öllum sjónarhornum, ólíkt geislalegu legu, þar sem kúlurnar verða að vera vandlega staðsettar til að koma jafnvægi á álagið.

Kostnaðarsparnaður

Fyrirfram sparnaður er umtalsverður fyrir tvo hreyfiása og sparnaður margfaldast með hærra magni. Kúlusplines eru verulega ódýrari en pakkað, fjölása kerfi. Að hafa færri íhluti og hreyfanlega hluta gerir þá hagkvæmari en sniðbrautarsamsetningar. Þeir veita betri augnabliksálagsþol fyrir verðið og krefjast minni yfirborðsundirbúnings fyrir uppsetningu. Kostnaður við boltasplines er eins og hringlaga járnbrautarsamstæður, en innan minna fótspors og færri ása. Langtíma, færri íhlutir þurfa viðhald, sem sparar tíma og peninga.

Umsóknir

Hreyfishönnuðir sem samþætta línulega og snúningshreyfingu ættu að meta kúluspline tækni til að sjá hvort það sé gagnlegt að stilla þær á sama skaftið. Hér eru nokkur notkunardæmi í sjálfvirkni verksmiðjunnar, flutningum og heilsugæslu/rannsóknum sem hafa nýtt sér virkni kúluspína:

Verksmiðju sjálfvirkni

Endurtekinn samsetning sem hægt er að velja og setja, svo sem staðsetning háhraða hálfleiðarahluta þar sem armur velur hlut frá samsetningarstigi, snýst og setur hann á annan.

Staðsetning CNC verkfæra í vinnslu og mölun.

Pökkunarbúnaður fyrir nákvæma stjórn á áfyllingar- og lokunarbúnaði.

Samgöngur

Stýringar á flugvélum, svo sem útsetningu flipa og inngjöf.

Herbílar til að auðvelda snúning, upphækkun byssu og stýringu ökutækja.

Heilsugæsla og rannsóknir

Vélmenni til að aðstoða við skurðaðgerðir.

Læknisfræðileg myndgreiningartæki til að auðvelda nákvæma hreyfingu tölvusneiðmyndaskannar, eða önnur hánákvæm myndtökutæki.

Rannsóknarstofugreining, svo sem smásjástig og staðsetning sýna.

Sumir söluaðilar bjóða upp á leiðbeiningar á netinu til að hjálpa vélahönnuðum að fínstilla kúluspólur fyrir notkun þeirra. Til dæmis býður eitt tól fyrir val á boltaspínu sjónræn hjálpartæki sem gefa notendum bestu stillingar á nokkrum mínútum.

Að finna sinn stað

Kúluspólur eru fullkomnar fyrir vélahönnuði sem þurfa hreyfingu á mörgum ásum. Í samanburði við pakkað, fjölása kerfi, krefjast kúlusplines minna pláss og hægt er að beita þeim á meiri hraða, með minni núningi; meiri nákvæmni; lengra, fyrirsjáanlegra líf; og auðveldara viðhald. Þeir geta líka verið ódýrari.

Þó að kúluspína gæti komið í staðinn fyrir innpakkaða vélfæraarma, þá gerir plássnýting þeirra og ekkert bakslag þá nothæfa sem hluti af þessum samsetningum, hugsanlega lengja lóðrétt slag eða aðstoða við þyngri geisla- og ásálag.

Eftir því sem rekstur fyrirtækja verður flóknari og stafræn væðing, gervigreind og framfarir í hreyfanleika koma fleiri hreyfiásum inn í sjálfvirkniaðferðir, gæti einstök frammistaða og fjölhæfni boltans loksins hlotið þá virðingu sem hún á skilið.

 

(https://www.powertransmission.com)