FF-seriens kulegevind endeoppheng

I. Kjerneposisjonering og benevnelse

Plassering: Et kulegevindsystem med dobbelt flytende endeopplager. Dette er en ikke-standard, men svært målrettet oppleggsmetode.

Betydning av benevnelsen:

• Første F: Indikerer at den ene enden av gevindstangen er støttet av et flytende endeopplager.
• Andre F: Indikerer at den andre enden av gevindstangen også er støttet av et flytende endeopplager.

Kjerneverdi: Utformet for å håndtere betydelig aksial lengdeutvidelse på grunn av varmeutvidelse i ekstra lange slaglengder, eller for spesielle oppsett der gevindstangen drives fra midtdelen.

II. Kjernestruktur og virkemåte

FF-konfigurasjonen forlater den tradisjonelle modellen med én fastspent ende. Virkemåten er som følger:

Frigjør fullstendig termisk spenning:
Begge ender tillater aksial flyt, noe som gjør at skruen kan ekspandere fritt i begge retninger når den varmes, i stedet for å bli tvunget til å ekspandere bare mot en ende som i et system med én fast ende.
Resultatet: Den aksielle trykkspenningen i skruen forårsaket av termisk ekspansjon minimeres, og hindrer dermed grunnleggende risikoen for kneking (bøyning) i lange skruer på grunn av termisk spenning.

Overføring av aksial posisjonsreferanse:
I tradisjonelle BK-FK-systemer fungerer BK-enden som den absolutte aksielle posisjonsreferansen.
I FF-systemer blir selve kulemutteren (eller arbeidsbordet som er stivt koblet til mufferen) aksiell posisjonsreferanse for systemet. Skruestangen kan fritt «flyte» i lagrene ved begge ender, mens mufferens posisjon styres og låses av drivsystemet (for eksempel en servomotor).

Typiske drivmetoder:

• Midtdelsdrev: Motoren driver midtdelen av skruen via en tannrem eller gir. Dette er det mest vanlige bruksområdet for FF-lager, der begge ender av skruen er støttet, men ikke overfører drivmoment.
• Ende-drev (Mindre vanlig, krever spesiell konstruksjon): Selv om det drives fra én ende, bruker denne enden et flytende lager og krever en tilhørende momentstøtte (f.eks. splines eller føringstapper) for å motstå rotasjonsmomentet samtidig som aksial bevegelse tillates.

III. Kjerneegenskaper og fordeler

• Utformet for ekstra lange slaglengder:
  Dette er hovedfordelen med FF-lager. Når skruens lengde er svært lang (f.eks. mer enn 3–4 meter), blir den kumulative forlengelsen på grunn av temperaturstigning betydelig. Dobbel-flytende design er den mest effektive og pålitelige tekniske løsningen for håndtering av denne store varmeutvidelsen.
• Eliminerer fare for kneking, øker systemets pålitelighet:
  Løser fullstendig potensielle stabilitets- og bøyingproblemer for tynne skruer under termiske og trykkbelastninger, noe som betydelig forbedrer driftssikkerheten og nøyaktighetsbeholdningen til systemer med lang slaglengde.
• Plasseringsfleksibilitet:
  Gir mulighet for midtdrift, slik at tunge drivmotorer kan plasseres i midten av slaglengden eller på utstyrsrammen i stedet for ved endene av slaglengden, noe som optimaliserer utstyrets totale tyngdepunkt og strukturdesign.
• Reduserer strenge krav til nøyaktighet ved montering av støttekonstruksjoner:
  Siden ingen av endene har streng aksial posisjoneringsfunksjon, kan kravene til aksial relativ posisjonsnøyaktighet for de to støtteenhetenes monteringsflater slakkes noe opp (selv om krav til parallelitet og samsentriskhet fortsatt er høye).

IV. Typiske bruksområder

FF-støtte er en løsningsorientert designløsning som brukes primært i følgende spesifikke felt:

• Ekstra store CNC-maskinverktøy: For eksempel X-akse (portbjelke) på portbearbeidingsmaskiner og gulvmonterte bor-/fræsemaskiner med slaglengder på opptil titalls meter.
• Store laserskjæremaskiner/vannstråleskjæremaskiner: Utstyr for bearbeiding av brede platematerialer.
• Storskala måleutstyr: For eksempel brotype koordinatmålemaskiner (CMM), skinnetype måleutstyr.
• Spesial tungindustrielt utstyr: For eksempel slikingmaskiner for vindturbinblad, skipsseksjons sveiseplattformer.
• Spesiell automasjonsutstyr med midtdrift: Der strukturelle plasseringsbegrensninger krever at drivmotoren plasseres i midten av slaglengden.

V. Sammenligning med tradisjonelle systemer med fastlåsing i en ende (BK-FK)

VI. Viktige designoverveielser og forholdsregler

• Anti-rotasjonsmekanisme: Siden begge ender av skruen ikke er festet, er det avgjørende å forhindre uønsket rotasjon av skruen i forhold til oppleggene under kjøring. For midtdrift eller ende-drev installeres vanligvis en anti-rotasjonsenhet, slik som et splintpar, føreningssnøgg eller rotasjonslåsefeste, nær ett av oppleggsendene, slik at kun aksial bevegelse tillates samtidig som rotasjonsmoment overføres til rammen.
• Stivhet av mutter som referanse: Den totale aksiale stivheten til systemet avhenger av stivheten i forbindelsen mellom mutteren og arbeidsbordet, som må forsterkes spesielt.
• Posisjonsfeedback: Motorencoderen gir feedback på motorakslingens posisjon, ikke arbeidsbordets posisjon. For høypresisjonsystemer er et fullstendig lukket løkke-system (f.eks. linjær encoder/skala) som direkte måler arbeidsbordets posisjon, obligatorisk.
• Oppleggvalg: De flytende støttene i begge ender kan være BF, FK eller EF, avhengig av plass og skruetypen, men begge må ha flytefunksjon.
• Ikke en ytelsesforbedringsmetode: FF er spesielt beregnet på å løse problemet med "langt slag termisk utvidelse". For utstyr med standardslag gir den tradisjonelle metoden med én fastsatt ende fordeler når det gjelder stivhet, kostnad og kompleksitet.

FF-støttekonfigurasjonen er en svært spesialisert ingeniørløsning rettet mot utfordringen «termisk styring for ekstremt lange slag». Den oppnår sikkerhet og stabilitet ved ekstreme skalaer ved fullstendig å frigjøre skruen fra «aksial begrensning». Å velge et FF-system indikerer at utstyrsdesignet har trådt inn i domenet av store, tungbygde applikasjoner, og krever at ingeniører har dypere forståelse og mer nøyaktig design med hensyn til termodynamikk, strukturell mekanikk og bevegelseskontroll. Det er ikke et universelt valg, men innenfor sitt anvendelsesområde er det en uevnelig nøkkelteknologi.