用 于 创 新 伸 缩
用 于 创 新 伸 缩 解 决 方 案 的 微 型 电 机 为 驱 动 Zippermast, 驱 动 电 机 在 有 限 的 空 间 和 尺 寸 方 面 有 严 重 的 制 约 , 既 不 能 影 响 输 出 转 矩 , 又 需 要 在 不 可 预 知 的 恶 劣 情 况 下 提 供 可 靠 性 能 。 引 车 刚 好 停 在 与 人 等 高 的 墙 壁 前 方 。 然 后 , 一 根 桅 杆 从 车 内 向 上 伸 出 , 其 顶 部 安 装 了 一 台 小 型 相 机 。 过 了 一 会 儿 , 它 获 取 了 墙 后 事 件 的 无 阻 碍 视 图 。“ProgenoX” 是 一 家 总 部 设 在 巴 伐 利 亚 州 的 公 司 , 主 要 为 无 人 探 测 活 动 提 供 车 辆 。ProgenoX 最 新 产 品 的 特 色 是 极 其 紧 凑 的 “Zippermast”, 它 包 含 了 根 据 拉 链 原 理 设 计 的 三 个 互 锁 钢 制 卷 尺 。 驱 动 系 统 专 业 公 司 Faulhaber 出 品 的 电 机 提 供 了 具 有 可 靠 的 收 缩 和 伸 展 性 能 的 独 特 设 计 。 ProgenoX 的 经 理 Frank Woodcock 解 释 说 :“ 第 一 次 看 到 Zippermast 的 人 都 对 于 它 所 能 伸 展 的 长 度 大 为 吃 惊 。” 这 主 要 因 为 是 桅 杆 所 处 的 外 壳 非 常 小 : 最 小 的 型 号 ZM4 只 有 15 厘 米 高 , 标 准 型 号 ZM8 的 高 度 为 25 厘 米 。 桅 杆 可 以 伸 展 的 长 度 可 通 过 型 号 名 知 悉 , 它 与 以 英 尺 计 的 高 度 相 对 应 。 例 如 ,ZM8 可 以 轻 松 承 载 七 公 斤 的 重 量 , 其 桅 杆 可 延 伸 约 2.5 米 。ZM40 桅 杆 的 高 度 超 过 12 米 。 灵 感 源 自 普 通 卷 尺 ! George Woodruff 及 其 从 金 属 卷 尺 获 得 灵 感 的 Zippermast 设 计 由 此 进 入 他 们 的 视 野 , 这 个 产 品 由 于 其 曲 率 可 处 于 拉 紧 状 态 , 因 此 可 以 不 扭 结 地 延 伸 。Woodruff 使 用 了 三 个 钢 制 卷 尺 , 并 根 据 拉 链 原 理 , 在 伸 展 时 让 相 互 连 结 。 通 过 这 种 方 式 , 柔 性 卷 尺 成 了 一 个 稳 定 的 桅 杆 。 这 三 个 卷 尺 采 用 经 过 弹 性 回 火 的 不 锈 钢 制 成 , 可 以 绕 着 线 圈 盘 卷 起 来 , 并 以 120 度 角 彼 此 连 结 。 处 于 这 个 三 角 中 间 的 引 导 轴 在 所 提 供 的 斜 槽 中 抓 住 卷 尺 。 通 过 引 导 轴 的 旋 转 可 以 让 卷 尺 向 上 伸 展 。 其 锯 齿 状 外 边 缘 彼 此 互 锁 。“Zippermast” 可 以 伸 展 到 中 间 的 任 何 位 置 。 不 需 要 其 他 锁 定 机 构 来 固 定 这 个 位 置 : 卷 尺 和 负 载 的 重 量 落 在 引 导 轴 的 螺 纹 上 , 只 能 通 过 旋 转 来 移 动 , 就 像 螺 钉 上 的 螺 母 一 样 。 Frank Woodcock 回 忆 道 :“ 当 我 第 一 次 看 到 Zippermast 时 , 立 刻 被 它 的 设 计 原 理 所 吸 引 。” 他 于 2012 年 在 美 国 购 买 了 该 技 术 并 带 回 德 国 。 他 与 “ProgenoX” 的 团 队 一 起 修 改 了 伸 缩 桅 杆 , 并 准 备 好 投 入 批 量 生 产 。 客 户 主 要 是 蓝 光 组 织 , 如 消 防 、 应 急 服 务 、 灾 害 控 制 、 民 防 和 警 察 。 它 们 部 署 桅 杆 的 目 的 大 多 出 于 监 测 和 监 督 — 因 此 用 于 最 初 设 计 的 区 域 。 但 Zippermast 也 证 明 自 己 能 够 胜 任 其 他 任 务 , 例 如 检 查 管 道 和 机 井 。 因 此 , 核 电 厂 会 使 用 它 来 检 查 通 风 系 统 中 是 否 有 裂 纹 和 异 物 。 01 为 BOS、 国 土 安 全 和 安 全 相 关 行 业 的 市 场 提 供 创 新 、 智 能 的 桅 杆 系 统 每 一 次 创 新 都 需 要 灵 感 ,Zippermast 的 创 新 伸 缩 技 术 的 开 发 者 George Woodruff 在 普 通 金 属 卷 尺 中 找 到 灵 感 。 当 美 国 武 装 部 队 在 市 场 上 为 他 们 的 无 人 探 测 活 动 寻 找 创 新 解 决 方 案 时 , 他 们 想 要 一 个 紧 凑 且 强 大 的 系 统 。 开 发 者 关 于 Faulhaber PTC ASIA Faulhaber 是 一 个 家 族 经 营 的 独 立 集 团 公 司 , 总 部 设 在 德 国 巴 登 - 符 腾 堡 州 的 舍 奈 希 , 毗 邻 斯 图 加 特 。Faulhaber 成 立 于 1947 年 , 目 前 提 供 了 种 类 最 齐 全 的 小 型 和 微 型 驱 动 系 统 。Faulhaber 基 于 此 技 术 的 多 样 性 , 针 对 最 小 空 间 内 的 精 确 性 和 可 靠 性 设 计 了 独 一 无 二 的 驱 动 器 解 决 方 案 。 它 们 主 要 的 应 用 领 域 包 括 生 产 自 动 化 和 机 器 人 、 航 空 航 天 、 光 学 系 统 , 以 及 医 学 和 实 验 室 技 术 。 除 德 国 外 ,Faulhaber 在 瑞 士 、 美 国 、 罗 马 尼 亚 和 匈 牙 利 均 设 有 研 发 和 生 产 基 地 。 这 家 驱 动 器 专 业 公 司 共 有 超 过 1700 名 员 工 , 销 售 伙 伴 和 子 公 司 遍 及 全 球 30 多 个 国 家 或 地 区 。 36 World of Industries 7/2016
驱 动 技 术 结 构 紧 凑 、 操 作 稳 定 且 坚 固 耐 用 得 益 于 盘 绕 的 卷 尺 ,Zippermast 可 以 置 身 于 非 常 小 的 外 壳 中 。 这 种 设 计 的 另 一 个 优 点 是 :Zippermasts 的 直 径 在 全 长 的 任 何 位 置 保 持 不 变 — 这 与 包 含 相 互 嵌 套 组 件 的 伸 缩 式 桅 杆 不 同 。 因 此 , 在 桅 杆 的 内 部 仍 然 有 足 够 的 空 间 让 线 缆 通 过 引 导 轴 到 达 顶 部 , 并 获 得 不 受 外 部 影 响 的 保 护 。 此 外 , 它 的 设 计 原 理 让 Zippermast 极 其 稳 定 。 对 钢 卷 尺 进 行 热 处 理 还 能 进 一 步 提 升 坚 固 性 。 要 做 到 这 一 点 , 需 要 在 线 圈 上 对 盘 绕 的 卷 尺 进 行 加 热 , 然 后 再 次 冷 却 。 钢 的 晶 体 结 构 会 根 据 位 置 自 我 调 节 , 然 后 寻 求 接 纳 新 的 结 构 。 因 此 通 过 卷 起 卷 尺 产 生 的 张 力 , 可 进 一 步 稳 定 桅 杆 。 得 益 于 其 稳 定 性 ,Zippermast 还 可 以 进 行 水 平 延 伸 和 添 加 负 载 。 适 用 于 公 海 和 太 空 ProgenoX 做 了 大 量 的 工 作 让 Zippermast 适 合 日 常 使 用 。 钢 制 卷 尺 涂 有 特 殊 的 表 面 涂 层 , 可 以 最 大 程 度 减 少 02 紧 凑 、 便 携 的 设 计 更 适 用 于 秘 密 用 途 03 直 流 微 型 电 机 , 直 径 :32 毫 米 , 长 度 :72 毫 米 , 输 出 扭 矩 :120 mNm 磨 损 。 通 过 加 热 过 程 加 固 引 导 轴 , 并 且 给 电 子 设 备 制 模 。 此 外 , 最 初 使 用 的 轴 电 机 也 已 被 替 换 。Frank Woodcock 强 调 :“ 在 选 择 最 佳 的 驱 动 器 时 , 我 们 得 到 了 Faulhaber 出 色 的 技 术 支 持 。” 由 于 Zippermast 通 常 在 最 严 苛 的 条 件 下 使 用 , 因 此 必 须 有 一 个 非 常 坚 固 耐 用 的 电 机 。 此 外 , 对 于 体 积 小 但 要 需 要 超 高 性 能 的 情 况 来 说 , 电 机 非 常 重 要 。 在 Faulhaber 监 督 此 项 目 的 Andreas Eiler 回 忆 :“ 驱 动 引 导 轴 的 电 机 必 须 处 在 在 三 个 钢 卷 尺 中 的 两 个 之 间 , 最 大 的 直 径 只 有 32 毫 米 。” 然 而 , 直 流 电 微 型 电 机 (DC-micromotor) 必 须 提 供 高 输 出 扭 矩 , 才 能 在 有 负 载 的 情 况 下 快 速 延 伸 桅 杆 。 因 此 , 他 们 共 同 决 定 使 用 Faulhaber 的 直 流 电 微 型 电 机 。 该 电 机 以 其 强 大 的 稀 土 磁 铁 提 供 了 120 mNm 的 额 定 转 矩 。Zippermast 还 需 要 一 个 非 常 强 大 的 驱 动 器 。 此 时 , 选 择 就 落 在 Faulhaber 行 星 式 减 速 箱 上 。Andreas Eiler 强 调 :“ 它 们 采 用 钢 组 件 单 独 制 造 。” 通 过 它 , 电 机 也 可 以 在 最 恶 劣 的 条 件 下 可 靠 地 运 行 , 并 且 它 拥 有 由 高 阻 塑 料 制 成 的 极 坚 固 外 壳 。 因 此 , 直 流 电 微 型 电 机 满 足 保 护 等 级 IP68 的 要 求 , 既 能 防 尘 防 水 , 又 能 抵 御 化 学 品 、 紫 外 光 和 红 外 辐 射 。Faulhaber 直 流 微 型 电 机 还 能 驱 动 防 海 水 的 Zippermast 改 装 型 号 , 例 如 可 以 集 成 到 海 上 的 浮 标 里 。Woodcock 甚 至 认 为 也 可 以 将 其 应 用 到 太 空 环 境 ; 他 已 经 申 请 参 与 两 个 相 关 的 项 目 。“ 例 如 ,Zippermast 可 以 作 为 吊 杆 用 于 中 小 型 的 卫 星 天 线 或 光 学 器 件 。 此 外 , 我 们 正 与 Odgargo 公 司 合 作 开 展 项 目 , 该 公 司 向 Nasa 和 CSA 这 样 的 航 天 机 构 供 应 机 器 人 机 车 。 我 们 刚 在 其 中 一 台 可 用 于 执 行 火 星 任 务 的 “Argo” 机 器 人 上 安 装 了 Zippermast。 我 认 为 我 们 有 很 大 机 会 参 与 到 其 中 一 个 太 空 项 目 。” 照 片 :Faulhaber GmbH & Co.KG www.faulhaber.com/en World of Industries 7/2016 37
