“第一次见到Zippermast时,人们都会惊讶于它 能伸到的高度”,progenoX公司总经理Frank Woodcock 如是说。因为门架藏身于很小的外壳内:最小型 号ZM4仅有15厘米高,而标准型号ZM8高度为25厘 米。型号与英寸高度相对应,从型号名称中,可以 看出门架最大伸出长度。ZM8重7千克,方便携带,门架可升至约2.5米的高度。ZM40可升至12米以上的 高度。
来自卷尺的灵感
美国军方的一个需求, 成为开发这项创新伸 缩技术的契机。他们当时需要一种结构紧凑,性 能稳健的系统,用于无人车中。设计Zippermast 时,开发人George Woodruff从金属卷尺中获得灵 感。卷尺呈圆弧卷绕,因此在伸出时不会扭结。Woodruff采用了三条钢卷尺,当它们按拉链原理伸 长时会连在一起。这样,柔性卷尺就成为了稳定的门 架。
三条卷尺由经过回火处理的不锈弹簧钢制成,并 绕在卷盘上,互相呈120度角。三条钢尺组成的三角 形中心装有一个引导锭子,将卷尺收在斜槽内。引导 锭子旋转时,卷尺将向上卷起。三条卷尺外缘为锯齿 状,互相锁住。Zippermast可以升至中间的任何位置 上。无需任何其他锁定机构,就可以保持门架位置:卷尺的自重以及引导锭子螺纹上所承载的负荷只能通 过旋转来移动,原理就像螺钉上的螺母。
“当我第一次看到Zippermast时,它的设计理念让 我十分振奋”,Frank Woodcock回忆到。2012年,他从美国获取这项技术,并将他引入德国。他和团 队一起对伸缩门架进行改良,并将其投入系列化生 产。他们的客户主要是所谓的“蓝灯”组织,如消防 服务、紧急服务、灾害控制、民防和治安。这些门架 主要用于监测和监管。因此这也是该门架最初的设计 用途。但Zippermast也同样也助力于其他任务,例如 检查管道和机轴。因此它可以用于核电厂的通风系统 裂缝和异物检查。
节省空间,性能稳定。
卷绕式卷尺使Zippermast可藏身于非常小的壳体 内。该设计的另一个好处是:Zippermast的直径在整 个伸长范围内保持不变。这区别于互相嵌套部件组成 的门架。门架内部空间充足,电缆可以从引导锭子牵 至门架头部,不受外部环境的影响。
而且Zipppermast的设计原理使其具有极度稳定。钢质卷尺进行了热处理,进一步增强了牢固性。热处 理时,卷尺在卷盘上加热再冷却。钢铁的晶体结构嵌 入该位置,形状与之配合。卷尺卷起时产生拉力,从 而使门架稳定。因其稳定性,Zippermast可水平伸出 并承载负荷。
适用于外海和太空
为使Z i p p e r m a s t 适用于日常中的大量使 用,progenoX作出了很多努力。钢卷尺上喷涂了一 层特殊涂层,使磨损最小化。引导锭子在加热过程中 硬化,电子产品注模。最初使用的锭子电机也被更换 掉了。“FAULHABER在我们选择最佳驱动器时提供了杰出的技术支持”,Frank Woodcock强调说。
Z i p p e r m a s t 常用于最恶劣的环境, 因此电 机必须特别稳健耐用。电机还必须性能高,体积小。“ 驱动引导锭子的电机必须装在三 条钢尺的两条之间, 直径最大为3 2 毫米” ,F A U L H A B E R的项目监管人A n d r e a s E i l e说。 但为了确保门架在承载负荷时能快速伸 出, 直流电机必须具有较大的输出扭矩。因此该公司决定使用F A U L H A B E R 的直流 微电机。该电机采用了强大的稀土磁铁,额定扭矩高达120 mNm。Zippermast还需要非常强大 的驱动器。因此该公司又选用了FAULHABER的行星减 速机。“这些减速机全部由钢质部件组成”,Andreas Eiler强调说。
这样,电机就能在最恶劣的环境中保持性能稳 定。电机的外壳极其坚固,由高耐磨塑料制成。该直流电机满足IP68防护等级要求,不仅防尘、防水,还能抵抗化学物质、紫外线和红外辐射的 侵蚀。FAULHABER的直流微电机同样能驱动Zippermast 的耐海水腐蚀系列产品,例如将该电机集 成至海中浮标装置内。Woodcock甚至相信Zipppermast 可用于太空中。他已申请加入两个项目。“ Zippermast同样可用于中小型卫星天线的吊杆或 光学设备。此外,我们正与ODG-ARGO公司展开合 作。该公司为美国国家航空和宇宙航行局(NASA)和加拿大太空局(CSA)提供机器人车辆。我们刚把 Zippermast装到一台ARGO机器人身上,这个机器人 可能会执行火星任务。我们很有可能参与到这些太空 项目中。”
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