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Galaxie银河驱动系统:实践得出的最高性能

自从2015年在汉诺威展会上首次亮相并斩获HERMES大奖后,威腾斯坦集团的Galaxie®银河驱动系统又获得了“德国经济创新大奖”,在高效机械制造的道路上胜利前进。正如所选的几个实例所展示的那样,无论是在转速、精度和紧凑性各方面 - Galaxie®银河驱动系统有着非常多的优势可保证机器能达到更高的性能,由此可获得更好的质量、工序和产品。


Galaxie®  银河驱动系统


Galaxie®  银河驱动系统是一种全新的齿轮箱动力学,有着特殊的结构 - 齿轮箱完全免去了齿轮,取而代之的是以多变体为排列的动态柱齿。它有着许多的性能特性,例如与同类齿轮箱相比,力矩传输可高170%,过载保护可提高一至三倍,扭转刚度可提高三至六倍:该驱动系统的研发和结构为高效机械制造打开了全新的空间,在实际应用中,可达到很高的精度。

三种尺寸的高精度


Galaxie®银河驱动系统的特殊驱动原理是每一个柱齿作为独立和动态的个体,以多变体作为输入,在滚针轴承和凸轮滑靴的支撑下,以齿圈内齿作为引导,参与到了力矩的传输中。由于这种排列和特殊的齿面形状,使其同时滑动齿面的接触表总面积是其他普通啮合齿系总面积的6.5倍。同时,在柱齿保持架和内齿圈之间只有很小的空隙,这个间隙如此之小,使得所有柱齿几乎是没有悬臂的。此外,所有的柱齿在柱齿保持架上呈圆柱型排列,因此齿接触是自动对齐的,这可与齿圈内齿有最佳的运动作用,从而达到最优的周向负载分布,这使其有很高的扭转刚度,与目前市场上可与之相较的产品相比要高580%。



每一个柱齿作为独立和动态的个体




齿接触表面要比其他普通齿动力学的大6.5倍


这种一独一无二的动力学模式可使三种尺寸都有高精度:零背隙是静态精度, 同步性是动态精度和刚度,也是重压下的动态精度。即使在交变负载的情况下,零交叉(即零速和零扭矩输出时)仍保持很高的刚性,因此,相比其他普遍的齿轮箱原理,在机床主轴上安装Galaxie®可为机器带来非常显著的性能提升,由此也可以使工具中心点(TCP)的定位精度更精确,承受更大的过程力,对组件和主轴都有积极影响,整体性能明显提升。


优于消隙张紧齿轮+齿轮箱解决方案


全程稳定的无背隙加上高刚度和动态精度,Galaxie®银河驱动系统是其他机械产品无法超越的。唯一的例外有可能是电子或机械的张紧系统:根据不同的任务和齿轮箱型号,有可能比如说齿轮箱机壳直接连结;输出轴通过连结的联轴器刚性耦合;或者输入轴相互旋转夹紧。这些解决方案的弱点,不仅仅在于需要很大的安装空间,浪费了安装和调整校准的人力,更重要的一点是Galaxie®相较于它们保证了更显著的高精度。


例如有一家光学玻璃工厂,必须要达到更高的高精度。在加工过程中起决定性作用的是稳定的相对速度以及研磨工具作用在工件上的压紧力。在这个应用中,Galaxie®替代了两个连结的齿轮箱,由此提高了磨削过程中的精度。另外一个替代的例子是在工具转向轴上,Galaxie® 替代了两台连结的摆线齿轮箱。在原先的连结结构中,确实加倍提高了张紧扭矩 、 扭转刚度以及最大功率,然而也加大了扭转角,而且两个齿轮箱不得不在其圆盘面同一侧面相连。应用了Galaxie®后减少了这些劣势:这一创新的驱动方式即使是在负载的零交叉情况下,仍可保证转向轴的高精度。


替代蜗轮蜗杆传动系统 – 改善生产率和可用性


除了与张紧系统相比较外,Galaxie® 银河驱动系统从一开始就体现出了相较于其他机械齿轮箱系统的巨大技术优势。这里的另外一个例子是在南德的一家机器制造商,Galaxie® 替代了它们加工中心的蜗轮蜗杆齿轮箱。这些齿轮箱虽然有着很高精度,但是随时使用年限的增加,精度有所下降,因为预加载力的蜗杆有所磨损。除了下降的加工精度以外,电机加齿轮箱结构整体过大,使得两者之间的工作台面上无法再增加任何的更小部件。应用了Galaxie® 后一次解决了许多问题,紧凑的造型设计节省了安装空间,并更好地符合人体工学设计。更高的动态精度和优化的旋转轴同步性可实现高效、同步和高精度的五轴加工。这可为操作者带来更高的生产率 – 主要是现在形状复杂的工件都可以经济高效的完成了。为整机带来的另一个优势在于Galaxie®全程稳定的零背隙 – 也就是说在运行期间完全免维护。


Galaxie®在龙门铣床上的应用:改善了可调性和质量


在一个龙门铣床铣头C轴上换上了Galaxie®银河驱动系统 – 并没有做很多结构设计上的改动 – 原本是电机加一个谐波齿轮箱的结构,较低的刚性带来了不规律的共振和震荡。Galaxie® 不仅仅是显著提高了轴上因素3的刚性,也提高了扭矩密度以及过载保护 ,同时改善了可调性。带来明显的结果是:由于过程力产生的加工表面的波纹, 对于Galaxie®来说是不会再存在的 – 加工优势明显改善。



Galaxie®在机床铣头上的应用可使其性能明显提高


Galaxie® vs. 直驱电机:优势在于Lambda(λ)因子


无论是与常见的齿轮箱类型,还是和张紧系统相比较,Galaxie® 在实践中具备的技术优势是能给操作者带来成功的因素。技术上的遥遥领先使得Galaxie®也越来越多的作为直驱电机的替代选择,特别是对轴的动态精度有高要求的应用。在带高转动惯量的高动态应用上,Galaxie® 银河驱动系统特别能凸显它的优势。在这里Lambda(λ)因子 – 即应用上的外部惯量和传动端上惯量之间的关系 – 对于动态达到的和可调节质量起着决定性的作用。原因是:在动态过程中,转动惯量之间的差异越大,Lambda(λ)因子越大。具体数学上,Lambda(λ)因子是由传动组件的惯量(J应用)除以动态驱动端的惯量(J驱动)所得:λ=  J_(应用 )/(J_驱动*i²)


在直驱电机上,这两个惯量是相互的直接关系,在Galaxie®上,机械齿轮箱的速比(i) 是作为一个因子,以二次方的计算计入公式内的。由此Galaxie®可实现高动态的传动、更好的转动惯量之间的关系协调,所以在突然的干扰和多变的负载情况下,它都能达到更好地调节质量和负载。单从可操控性来看,Galaxie®对比于直驱电机也是有明显优势的 – 更轻更小,并且节约能源。


Galaxie® 发展为一个完整的型号系列


Galaxie® 的RGM系列以高精度、高扭矩和极致紧凑,以及安装简易而著称。同时因为在应用上收获的不断好评,公司考虑发展出一个完整的型号系列,在不久的将来可实现更加高度集成的驱动系统。可应用于例如以下情况的理想解决方案:可安装于异常窄短的轴上;铣头需要非常灵活的应用;或者是在机器的工作空间内需要运动的轴。


宇宙提供了许许多多的银河系 (注:Galaxie即德语的银河)– 正如威腾斯坦提供许多创新的驱动系列。



发布时间:2017年12月4日 10:26 人气: 审核编辑:袁键灏

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