从皮带和机架和小齿轮驱动的执行器中获得最大

这种技术既经济又耐用，可以在长途旅行中提供惊人的速度和准确性。

在工程中，没有完美的解决方案这样的东西，只有正确的应用程序解决方案。然而，当谈到高速和长距离的线性运动时，很少有解决方案提供适合作为机架驱动器和带驱动器。当然，线性电机可以做这项工作，但甚至回到稀土材料价格上都经过屋顶，线性电机超过几米长的时间可能对所有苛刻的应用程序都能成本持平。滚珠丝杠执行器提供非常好的性能，但鞭子妨碍了超过3米的使用，特别是在更高的速度下。问题是许多工业应用需要运行30米或以上。在这种应用中，机架驱动器和皮带驱动器提供良好的性能，但仅在正确指定时。在这里，我们突出了您需要知道的内容，以便设计一个将履行期望的系统。

在机架和小齿轮致动器中，齿轮（小齿轮）沿着齿轨（齿条）行进。齿条可以是静止的，小齿轮可以与电动机一起行进，或者电机可以静止，并且机架可以与负载一起行进。在理论上，机架和小齿轮致动器可以处理任何行程距离。实际上，实际考虑因素施加限制。例如，需要正确支持并对齐（见图1）。它不能过度用完。更重要的是，它不能展示倾斜（扭转）或偏航，这可能导致托架沿着行程的长度粘住。在双架设计的情况下，控制偏航尤为重要。两个机架必须保持并行。

这是一个易于理解的技术，但魔鬼在于细节。也许最大的错误是低估了将机架连接到表面所涉及的遵从程度。“无论你认为如何僵化，架子都是把它搞砸的东西，”驱动系统组销售总监George Rabuzin说。“如果您乘坐100美元/米架并将其安装到沿机器侧面运行的I-Beam，则导轨将符合您的I-Beam。一个i-beam做了两件事：它是偏航，它上下运行。你必须拿到那个梁并磨练，直到你有一个平坦的表面，否则你会有很多问题。“

必须调整机架和小齿轮执行器以进行间隙。拆下间隙的最佳设计具有一对小齿轮，预加载0.5º至1º轴向相位失配，以使它们相对于彼此保持恒定的张力。大会被压入机架的牙齿，几乎完全消除滞后。

预加载机架和小齿轮驱动器可以是艺术品的东西。如果它太低，齿条和小齿轮的齿可能不会以高速行程完全啮合，引入间隙。如果预载荷太高，最多它可能会过度地放置轴承，并且在最坏的情况下，齿条和/或小齿轮的齿可以伸出。“人们将其拧紧，就像车轮上的凸耳螺母，直到他们打破，”Dan Lutz Lead工程师说物品北美（阿克伦，俄亥俄州）。“OEM需要意识到您必须正确设置预装以获得最高生活。”

重要的是要记住，这种技术转移到马车中。“你试图向他们施加一点力量，基本上让他们嵌套，”Lutz说。“你可能只有几磅，但你的机架和小齿轮一起骑在一起的力量实际上将被转换成那种，所以你必须确保为此设计。”

除了性能约束之外，成本总是一个因素。与任何类型的齿轮一样，这可以根据实施而有所不同。软钢架为宽容应用提供经济的解决方案。对于需要更好的性能的情况，与成角度小齿轮匹配的螺旋地架可以提供非常高的精度，但可以花费超过一个数量级。向机架添加线性轴承会增加稳定性和性能，但同样增加了价格，以及引入更多的维护任务和额外的失败点。

润滑在延长单位的寿命时起着重要作用，将其增强到40％。存在各种方法，从油滴到毡垫前后携带垫。为避免吸引污垢和其他污染物，齿条应在可能的情况下或在机器表面下方颠覆。

机架驱动器的金属性质限制速度。它还导致磨损增加，切入寿命。在高速，高重复速率应用的情况下，更好的解决方案可能是皮带驱动致动器。

皮带传动的优点
如今的皮带传动已经远远超越了仅实现有限精度和重复性的旧版本，并需要不断维护以保持张力。现代皮带通过加入凯夫拉尔纤维和金属等材料来保持形状因素。皮带和滑轮上的精确切割齿提高了精度和重复性(见图2)。因此，它们可以以10米/秒的速度运行，同时提供100µm或更高的精度。

为了提高性能，集成商应预加110%的力给皮带。基本上，这个想法是每米预拉伸几毫米。这确保在运行过程中施加的负载不会增加额外的应力。在这种张力的程度下，皮带驱动的驱动器可以非常安静，即使超过130英尺长。应用程序例如，像龙门一样，皮带驱动器提供了非常好的解决方案。

皮带尺寸是成功的关键。在短时间内超速驱动电机而不会造成灾难性的损坏是可能的。皮带可没那么宽容。皮带通常有一个工作额定值和一个抗拉强度额定值。如果一个系统超过了皮带的拉伸强度，皮带就会拉长，不能缩回。“现在你已经拉长了腰带，这会导致一大堆其他问题，”Rabuzin说。“现在牙齿会开始脱落，因为它们没有与滑轮啮合，所以皮带尺寸是非常关键的。你必须明白发生了什么。”

随着时间的推移，一定量的拉伸是不可避免的。对于需要定期归位的CNC加工等应用程序，可能不是问题。仍然，太多的松弛可能导致皮带磨损过高。特别是在垂直轴的情况下，负载在顶滑轮的一侧施加张力，但不在另一侧。这可能导致底部皮带轮周围的大量松弛，这可能是高速的问题。“如果它没有正确张紧，你可以在底部有很多松弛，”Lutz说。“皮带实际上可以通过反向单元，双重环绕，并撕掉。”通常，皮带驱动的致动器不应在垂直应用中使用，至少不使用涉及制动器和/或离合器的内置防护保险箱。

这就引出了一个要点:精心的设计。我们很容易陷入电机、驱动和控制方案中，但为了获得最佳的成功机会，设计团队需要从一开始就考虑驱动器。仅仅知道中风是不够的。原始设备制造商不仅需要知道负载的大小，还需要知道所涉及的力的类型——是偏置负载，还是悬臂式负载?是惯性载荷吗?最好的方法是按相反的顺序去做，而不是从电机开始并订购执行器。卢茨说:“你必须弄清楚你的负担，你要把它放在什么地方，它要承载什么。”“只有到那时，你才应该确定你需要什么电机和变速箱。”从电机开始可能会导致应用程序过度指定组件，这可能会增加成本，并对设计产生涟漪效应。“这可能会有成千上万美元的差异，因为设计可能会达到最大，然后你需要跳到一个双线性电机或类似的东西。 Sometimes there’s not enough thought going on.”

为包括支持水平，运动方向，速度，加速度和轴承类型的问题。不寻常的方向也可以通过增加额外的压力来影响设计。从有关应用程序中的负载的信息开始，并与您的供应商合作，以确保解决方案考虑到所有可能的问题。正常使用，皮带和机架驱动的致动器可以在满足的价格点提供一系列工业应用的有效解决方案。