Сокращенный текст 3-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике" (фрагмент)

"Черный ящик" в автомобиле: технологии западных автоконцернов "отрихтуют" водителей  - http://www.liveinternet.ru/users/albrs/post402370094/

— наиболее распространенная разновидность передачи винт-гайка качения (винтовая пара с промежуточными телами качения: шариками или роликами). Функционально ШВП служит для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (и наоборот).

ШВП обладает всеми основными техническими преимуществами передачи винт-гайка скольжения, и при этом не имеет ее главных недостатков, таких как низкий КПД, повышенные потери на трение, быстрый износ. Конструктивно ШВП состоит из винта и гайки с винтовыми канавками криволинейного профиля. Канавки служат дорожками качения для размещенных между витками винта и гайки шариков. Перемещение шариков происходит по замкнутой траектории — при вращении винта шарики вовлекаются в движение по винтовым канавкам, поступательно перемещают гайку и через перепускной канал (канал возврата) возвращаются в исходное положение. Каналы возврата выполняются в специальных вкладышах, которые вставляются в соответствующее окно гайки, по числу рабочих витков.

При работе передачи шарики, пройдя по винтовой канавке на винте свой виток, выкатываются из резьбы в перепускной канал вкладыша, переваливают через выступ резьбы и возвращаются в исходное положение на тот же или на соседний (в зависимости от конструкции) виток. Для передач с многозаходной резьбой применяется особый тип исполнения гайки.

Число рабочих витков в ШВП обычно составляет от 1 до 6. Большее число витков применяется только в сильно нагруженных передачах, например, тяжелых станках.

В зависимости от назначения и условий работы ШВП подразделяются на передачи с зазором и передачи с натягом. В первых передачах осевой зазор всегда выбирается в одну сторону под действием осевой силы (силы тяжести, силы сопротивления перемещаемого узла и пр.). Во вторых — зазор устраняется при сборке путем предварительного нагружения элементов передачи силой, обеспечивающей необходимую осевую жесткость.

С целью устранения осевого зазора в паре винт-гайка и повышения жесткости и точности перемещения ШВП собирают с предварительным натягом. Преднатяг усредняет периодические ошибки шага винта и стабилизирует положение оси гайки относительно оси винта. В зависимости от конструкции преднатяг обеспечивается либо подбором шариков большего диаметра (для профиля типа «стрельчатая арка»), либо установкой двух гаек в одном корпусе с последующим относительным осевым смещением. Конструкция с двумя гайками обеспечивает возможность регулирования натяга.

Под действием переменных контактных напряжений в ШВП происходит старение и усталостное повреждение рабочих поверхностей, приводящее со временем к появлению раковин, отслаиванию и выкрашиванию. Вследствие местных пластических деформаций (возникающих под действием ударных или закритичных статических нагрузок) может происходить смятие поверхностных дорожек. Из-за повышенного скольжения в контакте шариков с поверхностями винта и гайки или под действием посторонних частиц (пыли) может усилиться изнашивание.

Для предупреждения преждевременного усталостного выкрашивания, пластического деформирования и изнашивания, влияющих на точность, скорость перемещения и другие характеристики ШВП, применяется комплекс защитных мер, в том числе смазка и защита винта и подвижных элементов от пыли, влаги и механических частиц. Одной из наиболее эффективных мер служит специальная физико-химическая обработка компонентов ШВП, обеспечивающая увеличение твердости поверхностного слоя и сохранение точностных характеристик (азотирование, обработка токами СВЧ и пр.).

Одно из самых перспективных сегодня направлений использования ШВП в машиностроении — создание и использование на их основе готовых мехатронных узлов перемещения (линейных модулей). Такие узлы, или модули могут включать в свой состав, помимо ШВП, алюминиевый или стальной профиль (в качестве внутренней несущей рамы или несущего корпуса), приводной электродвигатель, контрольно-измерительные приборы и элементы управления.

Зубчато-реечная передача — частный случай зубчатой передачи, широко используемой в станках и механизмах для передачи вращательного

движения и преобразования угловых скоростей и крутящего момента. Зубчато-реечная передача как элемент трансмиссии служит для преобразования вращательного движения (например, вала мотор-редуктора) в поступательное, реже наоборот.

Зубчатые передачи выполняются с прямыми зубьями для работ на малых и средних скоростях, с косыми зубьями для использования на средних и высоких скоростях или когда требуется повышенная точность перемещения; с шевронными зубьями для передачи больших моментов в тяжёлых машинах, с круговыми зубьями в конических передачах.

Линейные модули SBC. На базе линейных направляющих компания SBC выпускает модули линейного перемещения общепромышленного назначения.

Модуль представляет собой законченное устройство линейного перемещения с приводом от ШВП или полимерного гладкого или зубчатого ремня. Модули SBC имеют полностью закрытый корпус из алюминиевого профиля (10-й класс чистоты) для защиты подвижных элементов (ШВП, шкивов ремня, направляющих) от попадания твердых частиц и пыли.

Модули оснащаются фланцами, переходниками и кожухами для монтажа двигателей соосно и перпендикулярно оси перемещения каретки.

Основные области применения линейных модулей: системы точного координатного перемещения, портальные и консольные роботы и манипуляторы, оборудование для «чистых комнат», оборудование для пищевой и фармацевтической промышленности, полупроводниковое и микроэлектронное производство, лабораторное оборудование, медицинская техника.

Электрические домкраты HIWIN серии LA. Электрический домкрат представляет собой готовое устройство с интегрированным в одном корпусе двигателем постоянного тока, редуктором и выдвижным штоком с трапецеидальной резьбой или ШВП.

В зависимости от назначения возможны исполнения в пластмассовом или металлическом корпусе, со степенью защиты от IP54 до IP66. Диапазон рабочих температур домкратов HIWIN от +5 до +40 °С. Стандартный ход штока от 50 до 500 мм. Для контроля перемещения штока возможна установка концевых датчиков. Функции электропитания контролируются блоком управления, к которому через контроллер подключается панель управления.

Промышленный алюминиевый профиль — современный легкий и прочный конструкционный материал, позволяющий создавать сложные инженерные системы различного назначения. Алюминиевый профиль получают методом горячей экструзии (формование изделия путем выдавливания материала через матрицу экструдера), при этом исходным сырьем служат различные сплавы на основе алюминия.

Гибкие кабель-каналы (системы защиты кабеля) - необходимый элемент современных машин и механизмов. Высокие скорости перемещения подвижных частей станков, промышленных манипуляторов, автоматизированных сборочных линий требуют специальных мер по защите движущихся кабелей и шлангов от механических, химических, температурных и иных внешних воздействий.

Одним из лидеров в производстве гибких кабель-каналов является компания CP System Co., Ltd (CPS). Основные виды продукции CPS

1. Гофрозащита CPS Flex

CPS Flex (гофрошланги и гибкие трубы) и CPS Fix (разъемы и коннекторы):

• диаметр от 7 до 95 мм;

• уровень защиты IP 68;

• рабочий диапазон температур от -40 °С до +105 °С;

• максимально допустимая температура +150 °С (кратковременно);

• огнестойкость соответствует стандартам UL-94 V2;

• доступные исполнения: морозостойкое, ударостойкое, жаропрочное;

• цвет cерый, черный.

2. CPS Robo-Kit

Специальная серия для высокоскоростных применений (автоматизированные сборочные линии, промышленные манипуляторы, робототехника). Отличается удобством монтажа на промышленную установку, большим количеством вариантов крепления, повышенной гибкостью и наличием переходников с большей степенью свободы.

3. Гибкие кабель-каналы Circular chain — огибающие:

• длина звена от 90 до 108 мм;

• радиус изгиба от 95 до 250мм;

• скорость перемещения до 8 м/с;

• температурный диапазон от -30 оС до +130 оС;

• уровень шума от 65 до 78 дБ.

Mini type — миниатюрные, для защиты сигнальных и силовых кабелей малого сечения:

• длина звена от 15 до 33 мм;

• ширина звена от 6 до 77мм;

• радиус изгиба от 18 до 120 мм;

• скорость перемещения до 10 м/с;

• температурный диапазон от -30 оС до +130 оС;

• уровень шума 40 дБ.

Medium type — среднеразмерные, для общепромышленного применения:

• длина звена от 36 до 50 мм;

• ширина звена от 35 до 200 мм;

• радиус изгиба от 50 до 200 мм;

• скорость перемещения до 10 м/с;

• температурный диапазон от -30 оС до +130 оС;

• уровень шума от 40 до 43 дБ.

System type — стандартная промышленная серия:

• длина звена от 68 до 120 мм;

• ширина звена от 50 до 400 мм;

• радиус изгиба от 75 до 500 мм;

• скорость перемещения до 10 м/с;

• температурный диапазон от -30 оС до +130 оС;

• уровень шума 46 дБ.

Sliding system type — для горизонтального перемещения на значительные расстояния кабелей и шлангов средней массы:

• длина звена от 36 до 120 мм;

• ширина звена от 35 до 400 мм;

• радиус изгиба от 70 до 500 мм;

• скорость перемещения до 3 м/с;

• температурный диапазон от -30 оС до +130 оС;

• уровень шума 55 дБ.

Enclosed type (Sabin Chain) — закрытые, для защиты кабелей от внешних воздействий:

• длина звена от 45 до 75 мм;

• ширина звена от 75 до 300 мм;

• радиус изгиба от 90 до 480 мм;

• скорость перемещения до 15 м/с;

• температурный диапазон от -40 оС до +130 оС;

• уровень шума 30 дБ.

Heavy — для тяжелых кабелей и шлангов под давлением:

• длина звена 150 мм;

• ширина звена от 200 до 600 мм;

• радиус изгиба от 200 до 600 мм;

• скорость перемещения до 10 м/с;

• температурный диапазон от -30 оС до +130 оС;

• уровень шума от 65 до 78 дБ.

Sliding — для горизонтального перемещения на значительные расстояния тяжелых кабелей и шлангов под давлением:

• длина звена 150 мм;

• ширина звена от 200 до 600 мм;

• радиус изгиба от 200 до 600 мм;

• скорость перемещения до 3 м/с;

• температурный диапазон от -30 оС до +130 оС;

• уровень шума от 65 до 78 дБ.

Clean room (Sabin Chain) — для «чистых комнат»:

• длина звена от 18 до 75 мм;

• ширина звена от 20 до 400 мм;

• радиус изгиба от 28 до 500 мм;

• скорость перемещения до 15 м/с;

• температурный диапазон от -40 оС до +130 оС;

• класс пылезащиты Class 10;

• уровень шума 30 дБ.

По материалу компании «Сервотехника"