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行业动态

THK 直线导轨:高精密线性运动系统的技术基石

采用其独具的滚珠循环的结构、高的刚性轨道的设计、完善的模块化的产品矩阵及智能的集成能力手段,THK的直线导轨已经成为目前国内外数控机床、工业机器人、半导体制造等高端领域的核心的运动解决方案,其技术的优势也就体现的充分了

一、核心技术创新:从结构到材料的全方面突破

将滚珠的优良自如的循环系统与其低摩擦的设计巧妙的结合起来,就能大大地提高了机器的工作效率和使用的方便性.

采用对THK的V型或哥特式精密的轨道的加工与滑块的巧妙的配合手段,使得钢珠或滚柱都能在封闭的循环的通道中无缝的滚动,将传统的滑动的摩擦都转化为了滚动的摩擦,从而将传统的导轨的摩擦系数都降至了1/50以下(0.001-0.003)等极低的摩擦系数。凭借对HSR系列导轨的精心设计,其在侧向力的作用下所带来的刚度的衰减都能控制在5%以下,远远的优于传统的燕尾槽导轨,极大地提升了其运动的效率与定位的精度达±0.001mm等。

其高的刚性轨道对抗了大载的偏载能力,使其具有较好的整体的抗载能力和稳定性

通过对导轨的宽幅设计(其宽度可达200mm甚至与滚珠的直径φ12mm相提并论),SSR系列的轨道的静态的刚度都得到了明显的提升达150N/μm,可承受50吨级的垂直的负载,特别适用于那些重载的切削的工艺场景下。

借助对RSR系列的圆柱滚子对钢珠的良好替代,接触的面积大大增大了5倍,不仅大大提高了其对动载荷的承受能力达300%,同时也大大地降低了其自身的体积,从而更好的满足了压机、注塑机等重载设备的需求。

借助将每个的滚珠与轨道的两点接触的方式使四个接触点共同承担了径向、侧向及对滚道的颠覆力矩的作用,使其抗偏载的能力都较传统的结构提升了30%。

将材料的微观结构与其表面相互的作用机理及相互的调控与优化作为其发展的主要内容的新一代的材料科学的新体现就是表面工程。表面工程的发展也为材料的微观结构的调控与优化提供了有力的理论依据和技术手段

采用对高碳的铬轴承钢(SUJ2)经历了高质量的真空淬火的精细的处理使其硬度均达到HRC60±2的高标准手段,相配的又是超精密的研磨工艺将其打磨的极为的细致,将其表面的粗糙度都控制的低于Ra0.02μm,就形成了非常的良好的镜面级的接触面。

其独具的低摩擦、耐高温的特性使其能在高速、高温的工况下广泛的应用,同时将氮化钛的涂层又对其表面硬度及耐腐蚀性都有了较大的增强,从而对其所造成的磨损都有了较大的降低。

借助对表面的高频淬火(达HRC58-62的硬度)以及采用了黑色氧化的特殊处理,使其所带的耐磨性都相对普通的高频淬火的物料而大大提高了5倍以上,而且其磨损的寿命可达20,000km以上(按50m/min的工作速度计算)。

二、模块化设计:全场景覆盖的解决方案

借助其相应的模块化的产品矩阵 THK的导轨系统既能满足各类的差异化的用户需求,又能将从微型的设备到超大型的重载系统的全场景的应用都得以一一覆盖

微型导轨系列

凭借对轨道的精心设计将其高的高度尽量的降低,从而实现了其轻量化的紧凑的结构,对于如电子的装配、医疗的手术机器人等都具有非常广的应用前景尤其是在空间受限的场景中尤其能发挥出其大的作用。

基于对MX型的精心优化,已将其打造为一款形成了高度的方向极低的直交式的直动系统,极大地支持了微型的设备的精密的运动的控制。

重载导轨系列

凭借采用 的Caged Ball技术的设计,不仅能将传统的滚动阻力的90%以上的优化的降低了对系统的噪音的干扰,同时也将其额定的功率高达5530kN,使其在如风电的变桨系统、矿山的机械等重载的场景中都具有了较好的应用前景。

其HBN滚珠丝杠的高达3,390kN的载重量和130,000DN的高转速的运行,完多才多艺满足现代的高负载高速的精密运动的需求。

特殊环境适配型导轨

以其对耐腐蚀的至高的把控,我们为其推出了两大系列的耐腐蚀型号:一是以不锈钢的SUS440C为材质的高耐腐蚀型号,一是对其再经镀镍的镀镍型号,均能在1000小时的盐雾试验中均能通过,尤其对海洋工程的设备、食品的加工设备等更为适用。

依托于对开发的-50℃的低温油脂的紧密的整合与真空的润滑技术的良好的结合,我们就能更好地满足了极地的科考或是航天器的极端的工作环境的需求。

三、智能化集成:从机械部件到智能系统的升级

伴随工业4.0的到来和“双碳”目标的提出,THK就推动了导轨的从传统的机械化向更高的智能化、可持续化的演进,开启了新一轮的导轨技术的革命

基于对机器的预期性维护及对其状态的稳准监测,不仅能有效地避免了机器的意外故障的发生,而且还能将机器的使用寿命大限度地提高从而大大地节约了大量的维修成本和时间

凭借将三轴的加速度计与温度的传感器都嵌入到滑块的内部,不仅能实时地对其所受的各种振动、冲击的强度、时间的变化等所造成的机械的热变形等的重程度的监测,同时也将这些所监测的数据通过蓝牙5.0的无线传输的方式将其传输至云端的分析平台,从而对其所造成的潜在的故障都能提前120小时的预警,从而使得对其所造成的故障都能在其尚未造成较大的损失的情况下就能对其予以及时的停机对其所造成的故障的维修,从而将其所造成的停机的时间都能减少40%以上.。

依托于对自适应控制的深入挖掘和对动态系统的稳准预紧的不断探索,我们不仅能够更好的应对复杂的外部环境的突然变化的挑战,还能在此基础上对动态系统的预紧的不断的优化,逐步的将其推向更加的前线

基于与西门子、发那科的紧密合作,我们就地就时地对动态的预紧系统的滑块的内部的钢珠的间隙都根据负载的变化都能自动的对其进行调整,从而使得整个系统的刚性都能在50-200N/μm的范围内都能智能的切换出合适的切削的工况,既能满足重载的切削的需求,又能满足轻载的高速的切削的需求。

数字孪生与虚拟仿真

凭借将其与丰富的3D模型的导轨滑块系统的运动仿真库相结合,就可以让用户在虚拟的环境中对机械的结构的设计都能做到优的优化,从而将原来的6个月的物理样机的测试的周期都给的缩短了至2周左右。

四、行业应用:从微观电子到宏观重工的渗透

THK导轨的广泛应用同时,它已悄然成为高端制造领域的“隐形的标准”,其广泛的应用场景已将其推向了越来越高的层面,如:高精度的数控机床的工作台、机床的X、Y、Z轴的导轨等都已广泛的应用了THK的导轨,甚至一些高端的航空航天、医疗等领域的设备也都已将其作为其主要的导轨之一

基于对半导体的精密加工,如光刻机的工件台中就能将微型的滑块(其宽的仅10mm)正确的将晶圆的各个部位进行纳米的级别的步进的运动,甚至将其定位的重复性都控制的在±0.001μm以内。

依托于对卫星的太阳能板的精心设计,其所采用的钛合金的导轨不仅能在-180℃至+150℃的极端的温差下都能保持其极低的热膨胀系数(小于1×10⁻⁶/℃),从而为其30年的可靠的运行提供了确保。

通过对手术机器人的关节滑块的特殊的陶瓷涂层的技术的精心的打造,将其所产生的动态的摩擦的系数都能降至0.003这样的极小的数值,从而将医生的指尖的微小的力度都能稳准的1:1的传导给机器人,从而更好的完成了对病人的手术。

基于对新能源的不断深入的挖掘和推进,我们的锂电池的卷绕机就已经实现了将重达128kN的动载荷的电极片以3m/s的较高的速度高速的卷绕并将其张力波动的控制的都控制在±0.5N以内。

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