Rak Gigi Heliks untuk Gerakan Linier

Ada banyak jenis sprocket di saham. Jika aplikasi membutuhkan panjang panjang yang membutuhkan banyak rak yang dihubungkan secara seri, kami memiliki rak dengan tepi gigi yang dikonfigurasi dengan benar. Ini disebut sebagai "rak roda gigi akhir mesin".

Ada aplikasi di mana rak roda gigi heliks tidak bergerak saat rak bergerak dan lainnya di mana rak berputar di sekitar sumbu tetap saat rak bergerak. Yang pertama banyak digunakan dalam sistem transportasi, sedangkan yang kedua dapat digunakan dalam sistem ekstrusi dan aplikasi angkat/turun.

Sebagai elemen mekanis untuk mentransfer putaran ke gerakan linier, rak roda gigi sering dibandingkan dengan sekrup bola. Ada pro dan kontra. Keuntungan dari rak roda gigi adalah kesederhanaan mekanisnya, daya dukung beban yang besar, tidak ada batasan panjang, dll. Salah satu kelemahannya adalah reaksi balik. Keuntungan dari sekrup bola adalah presisi tinggi dan serangan balik yang lebih rendah sedangkan kekurangannya termasuk batas panjang karena defleksi.

Jenis Rak

Roda gigi rak dan pinion tersedia dalam dua variasi:

Gigi lurus memiliki sumbu gigi yang sejajar dengan sumbu rotasi. Gigi lurus yang berjalan sejajar dengan sumbu roda gigi. Roda gigi heliks memberikan pengikatan terus menerus di sepanjang panjang gigi dan seringkali lebih senyap dan lebih efisien daripada roda gigi lurus dan juga menawarkan pemuatan yang lebih tinggi untuk lebar rak yang sama. Roda gigi heliks menyerupai roda gigi taji dalam bidang rotasi, tetapi termasuk gigi yang dipelintir sepanjang jalur heliks ke arah aksial.

Aplikasi

Drive rak gigi heliks ideal untuk berbagai aplikasi, termasuk penggerak sumbu yang membutuhkan pemosisian dan pengulangan yang tepat, gerbang dan kolom geser, robot pick &place, router CNC, dan sistem penanganan material. Drive ini juga dapat dengan mudah menangani beban berat dan siklus tugas. Industri yang dilayani meliputi penanganan material, otomatisasi, otomotif, kedirgantaraan, peralatan mesin, dan robotika.

Gerak linier diperlukan untuk pergerakan mesin; mengangkut alat dan produk secara efisien dan terkendali. Generator gerak linier umumnya diberi peringkat menurut kecepatan dan percepatan aksialnya, gaya aksial terhadap volume struktur, daya tahan, kekakuan, dan akurasi pemosisian.

Dua sistem linier yang populer adalah motor linier dan penggerak sekrup. Drive rak dan pinion sering diabaikan sebagai teknologi generasi sebelumnya dengan akurasi pemosisian yang terbatas. Namun, asumsi ini tidak valid.

Permukaan pemasangan di permukaan tanah yang presisi dengan toleransi yang ketat, perawatan permukaan yang tahan aus, gigi gigi yang didebur secara individual, dan desain kompak yang ringan meningkatkan produktivitas. Faktanya, drive rack dan pinion lebih baik dibandingkan dengan motor linier serta sekrup bola dengan poros atau ulir bumi.

Sistem rak dan pinion generasi baru menawarkan dinamika tinggi dan jarak tempuh tak terbatas. Beberapa di antaranya termasuk roda gigi dan aktuator servo kualitas premium dengan jarak bebas kurang dari 1 arcmin, efisiensi hingga 98,5%, dan dimensi yang jauh lebih ringkas daripada kombinasi servo dan roda gigi standar. Beberapa roda gigi yang telah dirakit sebelumnya dapat bekerja dengan akurasi hingga 10 m, yang memastikan keamanan dan pergerakan yang mulus.

Aplikasi rak dan pinion yang umum termasuk gantry, transportasi, dan mesin pengemasan mulai dari beberapa pon hingga beberapa ton. Rak set generasi baru juga digunakan pada mesin pertukangan kayu, mesin pemotong logam berkecepatan tinggi, dan mesin perakitan.

Detail Geometri dan Permukaan

Kinerja rak telah meningkat dengan kemajuan teknologi secara keseluruhan. Misalnya, pemesinan dan penggilingan yang canggih telah meningkatkan presisi mekanisme rak dan pinion secara signifikan.

Lebih khusus lagi, beberapa komponen dudukan berkualitas tinggi diukir dengan laser untuk kesalahan pitch kumulatif ± 12 m pada panjang 500 mm, memungkinkan pemilihan akurasi target secara manual. Ini berguna untuk penyelarasan paralel komponen racking dalam aplikasi gantry drive ganda. Faktanya, tingkat presisi ini memungkinkan beberapa jenis mesin berjalan tanpa perangkat umpan balik eksternal; dan sistem linier lainnya memerlukan perangkat umpan balik eksternal yang mahal untuk pergantian dan pemosisian.

Rak heliks dengan sudut heliks yang dioptimalkan lebih disukai untuk pengoperasian yang lebih tenang pada kecepatan yang lebih tinggi dan kapasitas beban yang lebih tinggi karena rasio kontak gigi yang lebih tinggi. Kesalahan satu pitch antara gigi heliks bisa mencapai 3 m. Pergeseran profil pinion atau modifikasi addendum mencegah undercut; itu juga menyeimbangkan tegangan lentur, untuk kapasitas beban yang lebih tinggi. Gearing heliks bekerja dengan mulus dan senyap — yang membantu meningkatkan permukaan akhir, misalnya, saat mengerjakan komponen yang memiliki toleransi ketat.

Integrasi Rak-dan-Pinion

Ada banyak pilihan untuk memasang kit rak. Beberapa rak menggunakan permukaan pemasangan khusus untuk memastikan akurasi, sementara yang lain memberikan kinerja yang memadai bahkan dengan pemasangan dasar. Fleksibilitas alami dari desain dapat digunakan untuk kontrol yang lebih baik:tidak seperti motor linier penggerak langsung, set rak memungkinkan Anda menyesuaikan ukuran pinion, roda gigi, dan redaman - untuk menstabilkan kontrol loop tertutup.

Ada jebakan:terlalu banyak jarak pinion dan rak menyebabkan permainan yang menurunkan presisi. Dudukan yang rusak atau tidak sejajar juga dapat merusak bantalan gearbox - menyebabkan lebih banyak penarikan arus motor, kebisingan, dan bahkan kegagalan. Untuk kinerja terbaik, pinion harus diberi jarak yang cukup dari rak, dipasang rata, dan tegak lurus terhadap roda gigi dengan akurasi sekitar 25 m untuk banyak aplikasi.

Kemajuan dalam roda gigi rak dan pinion dan penurunan harga servo berarti bahwa motor servo biasanya digabungkan ke sistem rak. Motor stepper adalah pilihan yang layak, tetapi servomotor lebih disukai karena presisinya.

Pramuat

Terkadang set sproket dimuat sebelumnya untuk menghilangkan permainan dan meningkatkan kekakuan. Di sini, kedua roda gigi bergerak di rak yang sama. Pinion utama menggerakkan mekanisme seperti pada konfigurasi normal; Sementara itu, roda gigi pinion bantu dapat menghasilkan torsi untuk menerapkan gaya balik ke gigi yang bersentuhan dengannya. Dengan demikian, inersia dan resistensi mencegah serangan balik, bahkan selama perubahan beban; kekakuan sistem juga meningkat dan meningkatkan dinamika kemudi.

Jika komponen dipilih dengan benar, tidak ada kekurangan yang signifikan dalam preloading sistem rak. Di sisi lain, preload mekanis sebenarnya dapat mengurangi kekakuan mesin secara keseluruhan. Misalnya, pinion yang dibebani pegas split akan mengurangi kekakuan sistem:

Perhatikan bahwa, tidak seperti sistem pramuat elektronik yang lebih canggih, pinion pramuat tradisional ini tidak dapat bekerja bersama; yang satu selalu bertentangan dengan yang lain, yang sedikit mengurangi efisiensi.

Dalam set rak yang lebih canggih, pramuat elektronik dijaga tetap maksimal saat sistem tidak bergerak. Roda gigi utama dan tambahan - keduanya bertenaga aktif - tekan gigi rak yang menghadap ke arah yang berlawanan. Kemudian, saat mesin berakselerasi, pinion utama menggerakkan mesin ke depan sementara pinion sekunder mengurangi beban awal dari gaya yang berlawanan. Ketika sistem melambat ke kecepatan konstan, roda gigi bantu bersentuhan dengan sisi gigi yang sesuai dengan yang digabungkan ke pinion utama; kemudian kedua roda gigi bergerak ke arah yang sama sambil mencegah serangan balik.

Akhirnya, saat sistem melambat, pinion bantu kembali menerapkan gaya ke sisi berlawanan dari gigi untuk membantu memperlambat beban.