Статьи / Инновационные технологии / Новые кинематические системы для промоборудования

Новые кинематические системы для промоборудования

Новые кинематические системы для промоборудования

При использовании промышленного оборудования (станков), первоочередной задачей является осуществление такого механического движения, которое в полной мере позволит выполнить требование чертежа как по геометрическим размерам, так и по технологии обработки. Для осуществления такого механического движения, решается задача позиционирования (перемещения обрабатывающей головки из одной точки пространства в другую, за определённое время и с определённой точностью). Большинство воспроизводимых обрабатывающими головками движений носит прямолинейный характер (либо является последовательной совокупностью линейных движений). Хотя существуют специальные кинематические системы, которые позволяют обрабатывать тела вращения, к таким системам относятся столы поворотные, шпиндельные узлы.

В сегодняшнем машиностроении, в т.ч. при создании лазерного оборудования, в качестве кинематических схем, которые позволяют осуществлять передвижение обрабатывающих головок, являются следующие решения:

  • рейка и шестерня. В этом случае вращающаяся шестерня осуществляет поступательное движение зубчатой рейки. На рейке соответственно фиксируется та часть оборудования, которая должна перемещаться;
  • система винт-гайка. Гайка фиксируется на том элементе, перемещать который необходимо. Вращаясь, винт перемещает гайку (и соответственно определённый элемент станка). Такие системы применяются всё меньше, ввиду невысокой точности позиционирована, которая ещё больше ухудшается по мере использования системы вследствие износа гайки (в системе появляется свободный ход, т.н. "люфт");
  • шариковинтовая пара (ШВП). Это устройство похоже на пару винт-гайка, только между гайкой и винтом устанавливают шарики. Таким образом, получается своеобразный винтовой подшипник, износ которого при работе минимален, а точность остаётся удовлетворительной долгий период эксплуатации.

В этих системах вращение шестерни (или вала ШВП) осуществляется посредством электрического двигателя, а сами системы являются механическими преобразователями вращательного движения в поступательное. Оборудования на таких кинематических системах используется довольно давно, а потому качество самих систем достаточно отработано для решения большинства задач. Станки с ШВП и системой рейка-шестерня находят применение даже в высокотехнологичных отраслях. При этом стоимость таких систем относительно невысока, что делает их привлекательным решением для производителей станков.

Точность приводов, оборудованных вышеописанными системами составляет 30-50 мкм. Возможно повысить точность, применив элементы обратной связи. Тогда организуется непрерывный контроль положения вала электродвигателя, который приводит всю систему в движение, а так же контроль положения движущихся частей. Это требует установки определённого количества датчиков на систему, но суммарные затраты на такую кинематическую систему всё равно остаются невысокими.

До определённого времени точности вышеописанных приводов хватало для решения большинства задач. Однако, в последнее время всё чаще возникает потребность в обработке деталей с повышенной точностью (около 1-2 мкм). Особенно это стало актуально при массовом распространении лазерных технологий обработки, которые сами по себе такую точность работы обеспечить могли. Камнем преткновения на пути к "заветному" параметру точности в этом случае становится именно кинематическая система, которая перемещает лазерную головку. Ведь даже при использовании различных компенсаторов и датчиков контроля положения, перемещать обрабатывающую головку с требуемой точностью не всегда возможно, накладывают ограничения на точность перемещения именно конструктивное исполнение кинематических схем (износ ходовых винтов, подшипников, проскальзывание передачи вследствие износа зубьев, даёт о себе знать явление механической редукции при преобразовании одного вида движения в другое).

Однако, разработчики высокоточного обрабатывающего оборудования нашли выход из создавшегося положения. Требуемая в современном кинематическом приводе точность может быть достигнута. И возможно это благодаря использованию систем, базирующихся на линейных синхронных двигателях (ЛД). Данные двигателя позволяют реализовать требуемый вид движения без каких либо механических преобразований и соответственно без механических потерь. Именно поэтому на базе ЛД создаётся обрабатывающее оборудование с выдающимися характеристиками по точности обработки.

Линейный двигатель представляет собой электрическую систему, в которой один из электромагнитных элементов разомкнут, и обмотка таким образом получается развёрнутого типа.

Линейный двигатель 1FN3

Хорошо понять сущность работы такого двигателя можно на примере современных скоростных электропоездов, передвижение которых организованно за счёт индукционной ленты, проложенной вдоль путей (как частный случай - между рельсами). Такая индукционная лента и является разомкнутым элементом системы, о котором упоминалось выше. По ленте подаётся напряжение, создаётся бегущее магнитное поле, которое толкает поезд вперёд. Кстати, такой привод, помимо точности перемещения, может обеспечить беспрецедентно высокую скорость перемещения, благодаря чему его используют для разгона различных физических тел при испытаниях на столкновение.

Примечательно, что линейные двигатели имеют массу, не превышающую другие кинематические схемы. Технология прямого электромагнитного привода обладает намного лучшей динамической характеристикой, чем традиционные системы. При этом потребляемая мощность таких устройств значительно меньше, чем мощность традиционных систем. Это связано с тем, что в традиционных системах только 5-7% от кинетической энергии системы сосредоточено в линейно перемещаемых элементах (полезная работа) остальные 93-95% кинетической энергии сосредоточено во вращающемся роторе электрического двигателя, вращающихся элементах, присоединённых к ротору. А ведь на разгон ротора и присоединённых к нему элементов необходимо достаточно много энергии. Таким образом, линейный двигатель, помимо прочего, можно считать энергосберегающей технологией.

Наибольший эффект от применения кинематических систем с линейным двигателем достигается при создании оборудования, механическая реакция инструмента отсутствует либо мала. К такому оборудованию прежде всего относятся относятся комплексы по обработки листовых материалов, рабочая головка которых - лазерная, газокислородная, плазменная, гидроабразивная. В некоторых случаях целесообразно применять такие системы на станках прецизионной механической резки, оборудовании для тонкого точения и фрезерования.

В заключении отметим, что для черновой обработки материала, где на рабочий инструмент действуют серьёзные нагрузки, биения и другие воздействия, актуальными остаются традиционные механические системы, погрешность которых не критична при выполнении грубых черновых операций.


© indboard.ru

Опубликовано: 2011-07-23

При перепечатке или копировании этой статьи или отдельных ее фрагментов ссылка на первоисточник обязательна.

Общая оценка: (342 чел.)

Моя оценка этой статьи

Насколько полезна и содержательна информация в этой статье?

Ещё статьи

  • Купить воблер
    2015-08-27
    Те, кто любят рыбалку, знают немало способов, как правильно приманить рыбку. Но время не стоит на месте, и постоянно что-то новое приходит на смену старым дедовским способам...
  • Аускультативный баттл - покажи, как силен твой слух
    2018-09-20
    Для участия в викторине студентам медицинских вузов предлагается пройти онлайн-тестирование и правильно определить аускультативные звуки, содержащиеся в шести аудиовопросах....
  • Наука в России - медленное, но движение вперёд
    2011-06-12
    Разработчики новых технологий - учёные, пытаются понять, как осуществлять новые открытия, когда государству нужны прикладные достижения, а не фундаментальные, т.е....
  • Сторожевое освещение участка
    2014-10-11
    Продуманная система освещения необходима на любом приусадебном участке. Одни светильники выполняют декоративную функцию, главное требование к другим – функциональность....
  • Как на 30% ускорить майнинг биткоина
    2018-03-29
    В 2017 году Правительством Российской Федерации была разработана и утверждена программа «Цифровая экономика Российской Федерации» по созданию условий для перехода...
  • Абсолютно новый тип судов как путь развития экономики
    2012-05-29
    Что подразумевает собой такой благоприятный подход? Необходимо разработать и создать абсолютно новый класс торговых морских судов, на которых возможно будет осуществлять...
  • Решения для аддитивного производства
    2015-09-03
    С каждым годом технический прогресс позволяет изготавливать элементы различного назначения и конфигурации быстрее и проще. Технология 3D печати несомненно является...
  • Купить билеты онлайн
    2015-06-18
    Когда только представляешь, что надо стоять в очереди за билетом, то уже и ехать никуда не хочется. Длинная очередь, злая кассирша, ну совсем печальная картина. Но скажем...
  • Как выбрать транспортерную ленту для производства продуктов питания?
    2016-01-22
    Важнейшим элементом автоматизированного производства любого направления являются конвейеры, которые предназначены для транспортировки готовой продукции и сырья...
  • Как бороться с паразитами?
    2014-09-11
    На протяжении всей жизни в организме человека появляются самые разнообразные паразиты. Они могут как внешне воздействовать на организм человека, так и внутренне....

Реклама на indboard.ru



Поделиться с друзьями

 

 

Комментарии и отзывы пользователей отсутствуют. Вы можете первым оставить свой комментарий, если Вам есть, что сказать.

 

Ваш комментарий