發布日期：2022-04-26 點擊率：94
圖1 氣動傳動制動的替代方案：Hema機床公司用Linclamp G-SMA系列的樣品產品和Linclamp K-SMA系列的樣品產品這兩個系列產品來試驗形狀記憶合金的兩種不同的應用方案
線性導軌系統的夾緊裝置在保護作業人員和機床方面起著重要的作用。機床進行作業時，機床的線性導向系統的夾緊裝置既可在出現危險狀況時，也可按照程序的設定快速、可靠和精準的止住線性滑動。現在市場上的此類線性滑動的裝置通常是堅實耐用且可靠的基于氣動彈簧鋼膜片的裝置。在該領域內，Hema機床公司的Linclamp 系列產品具有可靠性和靈活性方面的優勢，因此在市場上享譽盛名。目前，機床正面臨著小型化、電氣化和數字化方面的新挑戰，由此可見，機床不再采用氣動裝置幾乎已經成了一個發展趨勢。Hema機床公司與形狀記憶技術應用中心進行獨家合作，為應對該發展趨勢開辟出未來前景：合作研制出的Linclamp K-SMA和Linclamp G-SMA 這兩個系列產品，主傳動系統均是采用形狀記憶合金而實現的，從而取代了氣動元件。那么，什么是形狀記憶合金呢?形狀記憶合金(FGL)是一種智能材料，這種智能材料在超過一個臨界溫度時，會線性的進行一個相位轉換。這樣，便實現了狀態的變化，隨之產生一個異常大的力。一個簡單的例子：將一條FGL(形狀記憶合金)線材放入裝有90℃熱水的盆里，34?ms后，該條線材便轉變成了一個之前記憶的辦公用文件夾的形狀。
夾緊過程有兩個方案
圖2是這一效應的示意圖：該條直的FGL(形狀記憶合金)線材已由鋼彈簧預應力張緊。將該裝置進行加熱(通過熱的介質或通過電流)，該條線材形狀變短。電阻可使得該智能材料發生如此之大的變化，以致于人們能夠將其直接作為狀態或位移傳感器來使用。
圖2 一根直的 FGL線材用鋼制彈簧預應力張拉。試驗人員加熱該裝置，使FGL 線材變短。在此，試驗材料的電阻大，以至于人們可將其作為狀態或位移傳感器來加以使用
如今，該解決方案可在如平板電腦、閥門控制器或者是門禁系統等電子產品的系列化生產中加以應用，產品的開關過程的周期數可超過250?000次。現在，Hema機床公司與形狀記憶技術應用中心合作研發的Linclamp K-SMA和Linclamp G-SMA這兩個系列的產品已經用于實現夾緊過程的各種不同的技術解決方案。
在Linclamp G-SMA系列產品中，有一個用作拉線里的靈活的FGL(形狀記憶合金)線材行動件，用以轉換調節一個復雜的機械傳動裝置。該FGL(形狀記憶合金)線材行動件提升1?mm，產生的力為80?N，這個調節動作可轉換成2?kN的制動力，并且能夠使每個制動片的制動距離最大達到0.3?mm。通過一個電容器裝置向FGL(形狀記憶合金)線材上放電，從而產生觸發動作。放電的結果是導致產生對上級設備控制裝置或是在停電時的控制命令。通過FGL(形狀記憶合金)線材的電氣化，該FGL(形狀記憶合金)線材在短于40?ms的時間內，溫度便升高到110℃ 以上。這樣，該FGL(形狀記憶合金)線材便產生形成制動力的必要的調節動作。
圖3 該制動裝置例如作為臺鋸的滑動工作臺的線性安全制動器使用
在Linclamp K-SMA系列產品中使用的是兩個不同的FGL(形狀記憶合金)線材行動件類型。由兩個厚度為2?mm的FGL(形狀記憶合金)線材行動件(力行動件)產生一個最大為4?kN的預應力，這個力主動使制動器開著。為了使其保持恒溫，這樣專門為此研發的熱元件便具有能效和進行調節，且能效和進行調節能夠保持達到所需水平。通過一個第三個FGL(形狀記憶合金)線材行動件(觸發件)按照球形節咔噠原理激活一個復雜的能量調節機構，從而使得預應力和制動機構分離。因為觸發件是靠一根很細的FGL(形狀記憶合金)線材來活動，因此它只需要一個相當小的電流脈沖便可接通解鎖。
試驗表明，特別是Linclamp K-SMA系列的樣品產品的制動單元激活時間可短于20?ms，即約為當今的制動單元觸發時間的1/10。同時，Hema機床公司和形狀記憶技術應用中心這兩個合作伙伴，未來設備的發展潛力在于設備不安裝氣動裝置。
在線性滑動工作臺內的應用
該項目研究團隊定下的一個可能的應用場景是：現在，臺鋸的線性滑動工作臺常常還需要操作人員用手來推。如果要使臺鋸有一個安全的制動系統，但又不是在任何時候都能有一臺空氣壓縮機。為此，這里便必須使用一個純的電保護和制動系統。該應用場景見圖3：傳感器通過RFID無線電射頻識別技術裝置或是通過光學的評估來確定操作人員的手是否接近了圓鋸的鋸片。如果能夠在沒有超出規定的安全距離時，滑動工作臺便制動，這樣，操作人員的手便不可能接近圓鋸的鋸齒。如果制動是純用電實現的，那么，這既是一個安全的解決方案，同時又可使操作人員對預先設定的鋸的切削深度得到感知上的反饋。
