Miksi kuularuuvit?
Viime vuosina minikokoisten kuularuuvien tarve on tullut selvemmäksi asiakkaidemme kanssa käytyjen keskustelujen ja markkinoilta saadun palautteen perusteella. Erityisesti kasvava kysyntä kohdistuu Yhdysvalloissa valmistettuihin ja varastosta saatavilla oleviin korkealaatuisiin kuularuuveihin. Vastauksena tähän kutsuun FUYU Linear on vastannut tähän haasteeseen kuuden, kahdeksan ja kymmenen millimetrin halkaisijaltaan oleviin kuularuuveihin.
FUYU Linear kohdistaa toimintansa lääketieteen, laboratorioautomaation ja puolijohdeteollisuuden sovelluksiin. Uskomme, että nämä ovat joitakin toimialoja, joiden odotetaan nousevan kuumiksi, sillä monet automaatiota helpottavat robotit vaativat miniatyyrikuularuuveja.
Kuularuuvin tarkkuus ja täsmällisyys
Alalla voi olla jonkin verran epäselvyyttä terminologiasta keskusteltaessa tarkkuudesta ja täsmällisyydestä. Asiakkaat usein viittaavat niihin keskenään vaihdettavina, mutta ne eivät ole. Ne ovat itse asiassa kaksi erillistä termiä, joita käytetään määrittelemään kuularuuveja ja niiden käyttöä tietyssä sovelluksessa.
Tarkkuus määritellään ruuvin mukaan, ja se voi heijastaa sitä, miten se on valmistettu. Esimerkiksi, oliko se valssattu vai hiottu? Tarkkuus on verrattavissa tikan heittämiseen kohti keskustaa ja häränsilmään osumiseen. Toisaalta tarkkuus määrittelee mutterin ja se on toistettavuus eli se, kuinka usein järjestelmä osuu aiottuun kohteeseen.
Kuularuuvin suunta
Toinen tekijä, jonka insinöörit usein unohtavat, on kuularuuvien suuntaus. Kuularuuvit on suunniteltu toimimaan parhaiten, kun niiden kuormat ovat aksiaalisessa asennossa. Syynä tähän on se, että yleensä kuormaa tukee profiilikisko, lineaarilaakeri tai kisko, kun taas kuularuuvi itse suorittaa liikkeen.
Kun järjestelmä käännetään pystysuoraan, kuormituksen suunnasta tulee yhden yksikön suuntainen, jolloin voimat suuntautuvat kokonaan alaspäin. Tällä on useita vaikutuksia järjestelmän suunnitteluun, mukaan lukien kuularuuvin kuluminen sekä nopeuden että kiihtyvyyden aikana. Kun laite liikkuu ylös ja alas, nopeus ja hidastuvuus lisäävät järjestelmään ylimääräistä kuormitusta. Tuloksena voi olla implisiittinen iskukuorma pohjassa, joten kuormituksen kääntäminen on kriittistä järjestelmän suunnittelussa.
Kuularuuvin nopeus ja kiihtyvyys
Nopeus on toinen kriittinen tekijä, mutta se on parasta jakaa kahteen osaan: kuulamutterin nopeuteen ja ruuvin nopeuteen. Ensimmäinen osa koskee itse ruuvia ja viittaa siihen, kuinka nopeasti ruuvi pyörii. Ruuvin pituus usein määrittää ruuvin nopeuden rajat. Esimerkiksi mitä pidempi ruuvi on, sitä enemmän tärinää on mahdollista. Järjestelmän tärinä johtaa korroosioon ja lyhentää käyttöikää. Monet suunnittelijat haluavat kuormien liikkuvan mahdollisimman nopeasti, jotta ne saavuttavat halutun asennon mahdollisimman nopeasti. Valitettavasti ruuvilla on rajoituksia, jotka on otettava huomioon.
Kriittisen nopeuden toinen osa koskee mutteria. Tässä kriittinen nopeus viittaa siihen, kuinka nopeasti mutteri voi pyöriä palautusjärjestelmän rajoissa, ja se heijastaa sitä, kuinka nopeasti sisäiset kuulalaakerit kierrättävät ilmaa. FUYU Linearin miniatyyrikokonaisuuksissa on sisäinen palautus, joka on erittäin tasainen, hiljainen ja pystyy suurempiin mutterinopeuksiin.
Kuularuuvien käyttöjaksot
Pelkkä käyttösuhde ei ole kovin kriittinen. Yleensä se soveltuu paremmin keskusteluun ruuvin käyttöiästä, joka voi olla erittäin monimutkaista liikeprofiilia tarkasteltaessa. Liikeprofiili on tyypillisesti puolisuunnikkaan muotoinen liike, jossa on alkukiihtyvyys, sitten jatkuva liike ja lopuksi hidastuvuus. Vaikka nämä kaikki ovat erittäin kriittisiä, kiihtyvyys on yksi niistä tekijöistä, jotka tyypillisesti jätetään huomiotta. Itse asiassa kuularuuvien kiihtyvyysrajoitusten löytäminen vertailumateriaaleista on erittäin haastavaa, joten se rajoittuu usein standardiin puoleentoista G:hen. Tämä luku on pikemminkin ohjeellinen, koska todelliset huippunopeudet, kiihtyvyys ja hidastuvuus ovat todellakin sovelluskohtaisia ja ne on usein määriteltävä kokeilemalla.
Yksi kuularuuvien parhaista puolista on niiden määritelty käyttöikä. Kansainväliset standardit selventävät, miten määrittelemme kuularuuvin käyttöiän. Mittareiden osalta se on yleensä miljoonan kierroksen funktio, joka on L10-käyttöikämme ja jonka tilastollisesti 90 % kuularuuveista saavuttaa. Todellisuudessa ne saattavat saavuttaa paljon pidemmänkin käyttöiän, mutta nyt on olemassa vakiintunut vähimmäisarvo.
Kuularuuvin liike
Miniatyyrikuularuuveilla on pari eri tekijää, jotka liittyvät liikkeeseen. Lyhyissä, yhden tai kahden millimetrin liiketilanteissa vaikeuksia ilmenee, koska kuulat eivät kierrä täysin mutterin sisällä. Kuularuuvin käyttöiän määrittely näissä olosuhteissa yhdessä palautusjärjestelmän suunnittelun ja toiminnan kanssa on ratkaisevan tärkeää sen toiminnan kannalta. Esimerkiksi nestepumppu vaatii erittäin lyhyen, 10–100 millimetrin liikematkan. Viimeinen millimetrin liikematka altistuu suurimmalle voimalle, mikä voi aiheuttaa ongelmia kuularuuvin käyttöiän määrittelyssä.
Myös pitkän liikeradan sovellukset voivat aiheuttaa ongelmia. Esimerkiksi kun kuuden millimetrin kuularuuvi kulkee metrin, kriittinen nopeus ja roikkumisen estäminen tulevat tärkeiksi tekijöiksi. Niinpä äärimmäisen lyhyen ja pitkän liikeradan välissä on liikeradan keskikohta eli sweet point, jossa 100–200 millimetrin liikerata on ihanteellinen tämän tyyppisten ruuvien parhaalle toiminnalle.
Kuularuuvien kuormituskapasiteetit
Kuularuuvit on suunniteltu kestämään 100 % aksiaalinen kuormitus. Oikein tehtynä kuularuuvi kestää L10-käyttöikänsä. Usein kuularuuvien pettäessä ruuvi ja mutteri muodonmuuttuvat väärin kohdistetun kuormituksen vuoksi. Kuularuuviin kohdistuva säteittäinen kuormitus tai momenttikuorma voi vaikuttaa L10-käyttöikään laskemalla kuormituskapasiteettia yli 90 %. Opetus tästä on se, että jos luettelossa on suunnittelulaskelmia, jotka suosittelevat yhdensuuntaista tukirakennetta tietyn parametrin rajoissa, on erittäin tärkeää noudattaa kyseistä ohjetta.
Julkaisun aika: 23.10.2023