Muutaman yksinkertaisen lineaariliikejärjestelmien suunnitteluohjeen noudattaminen voi parantaa järjestelmän suorituskykyä ja toimilaitteen käyttöikää.

Monet automatisoidut koneet käyttävät lineaarisia ohjauskomponentteja, kuten profiilikiskoa, pyörökiskoa tai muita vierintä- tai liukulaakerirakenteita, laitteiden liikkuvien osien ohjaamiseen ja tukemiseen. Lisäksi usein näitä liikkuvia osia ohjaa jonkinlainen lineaarinen toimilaite.

Yksi yleisimmistä ongelmista lineaarijärjestelmissä on virheellinen linjaus. Virheellinen linjaus voi johtaa lukuisiin ongelmiin, kuten epäjohdonmukaisiin lineaariliikkeisiin, lineaarilaakerijärjestelmän lyhentyneeseen käyttöikään, toimilaitejärjestelmän ennenaikaiseen kulumiseen tai vikaantumiseen sekä epäsäännölliseen liikkeeseen, kuten nopeuden vaihteluun tai heilumiseen.

Järjestelmän kokonaissuorituskykyä voidaan kuitenkin parantaa joitakin yleisiä tapoja optimoimalla lineaariohjaimen ja toimilaitteen kohdistus.

Toimilaitteet ja ohjaimet

Vaikka ohjatun koneenosan liikettä voidaan siirtää useilla eri tavoilla, yleisimmät tavat jakautuvat kahteen luokkaan. Ensimmäinen on tankotyyppiset toimilaitteet. Tankotyyppiset toimilaitteet voivat olla joko nestekäyttöisiä, kuten hydraulisia tai pneumaattisia, tai sähköisiä, kuten johto- tai kuularuuveja.

Toinen on tangottomat toimilaitteet. Myös nämä voivat olla joko nestekäyttöisiä tai sähkökäyttöisiä johtoruuvin, kuularuuvin, hihnan tai lineaarimoottorin avulla. Molempia toimilaitetyyppejä käytetään ohjatuissa järjestelmissä. Kummallakin on kuitenkin hienoisia eroja siinä, miten sitä parhaiten käytetään järjestelmän suorituskyvyn ja käyttöiän maksimoimiseksi.

Itse ohjauselementit, olivatpa ne sitten profiilikiskoa, pyörökiskoa tai muita vierintä- tai liukujärjestelmiä, on mitoitettava ja valittava oikein suunnitteluvaiheessa ja asennettava valmistajan suositusten mukaisesti kiinnittäen erityistä huomiota kohdistusprosessiin. Näin varmistetaan, että valitun ohjausjärjestelmän suorituskyky on maksimoitu kyseisessä sovelluksessa.

Vaatimustenmukaisuusjäsenten merkitys

Tankotyyppisissä toimilaitteissa, joille on ominaista männänvarren tai toimilaitteen varren ojentuminen ja vetäytyminen jokaisen syklin mukana, on tyypillisesti useita kiinnitysvaihtoehtoja. Kiinnitysvaihtoehtoja, kuten laitteen poratut ja kierteitetyt reiät, kiinnitysjalat, pallomaiset tankoliivekkeet, kohdistuskytkimet, haarukat tai niveltapit, ovat yleisesti saatavilla useimpien tankotyyppisten toimilaitteiden toimittajien tarjoamia. Kun käytetään ohjattua mekanismia, on varmistettava, että jokainen osajärjestelmä, toimilaite ja ohjainkokoonpano pystyvät liikkumaan esteettä ja tasaisesti. Järjestelmät, jotka yrittävät kytkeä käyttöelementin jäykästi käytettävään elementtiin, voivat toimia epäjohdonmukaisesti, koska nämä kaksi elementtiä yrittävät liikkua eri tasoissa, kun toinen tai molemmat osajärjestelmät kuormitetaan yli kykyjensä.

Tällaisessa järjestelmässä tankotyyppistä toimilaitetta käytetään parhaiten siten, että käyttöosan (toimilaitteen) ja käytettävän osan (ohjausjärjestelmän) välissä on joustavuuselementti. Esimerkiksi toimilaitteen tankoon kiinnitetty pallomainen tangon pää mahdollistaa kiinnityspisteen kääntymisen pallonivelen ympäri. Tämän tyyppistä liitosta ohjaimessa käytetään parhaiten yhdessä toimilaitteen vastakkaisessa päässä olevan nivelen tai haarukan kanssa, jossa se kiinnittyy koneen runko-osaan. Tällainen kiinnitystapa mahdollistaa liitoksen joustavuuden lisäämättä kohtuutonta rasitusta käyttölaitteeseen (toimilaitteeseen) tai käytettävään osaan (ohjausjärjestelmään).

Tangottomissa toimilaitteissa, joille on ominaista, että niiden iskunpituus on niiden kokonaispituuden sisällä, voi olla myös toimilaitteeseen sisäänrakennettu ohjainjärjestelmä. Tangottomissa toimilaitteissa, kun niitä käytetään yhdessä erillisen ohjainjärjestelmän kanssa, on myös oltava joustava osa käyttölaitteen ja käyttöosien välisessä liitoksessa. Useimmat toimilaitteiden toimittajat tarjoavat erilaisia ​​​​tämän tyyppiseen asennukseen tarkoitettuja kiinnikkeitä, kuten kelluvia kiinnikkeitä.

Tangottomat toimilaitteet, joissa on ohjainjärjestelmä, voivat ohjata ja tukea laitteita samalla, kun ne korvaavat erillisen ohjainjärjestelmän. Tämä ominaisuus voi olla erityisen hyödyllinen ja säästää usein koneenrakentajan aikaa ja rahaa prosessissa. Tangottomia toimilaitteita, joissa on integroidut ohjaimet, voidaan rakentaa koneisiin yhdistelminä, jotka täyttävät monenlaiset liiketarpeet. Moniakseliset kokoonpanot, kuten xy tai xyz, sekä portaalikokoonpanot ovat kaikki mahdollisia oikealla mitoituksella. Tangottomia toimilaitteita, joissa on integroidut ohjaimet, asennettaessa kohdistus on yhtä tärkeää.

Liitettyjen elementtien yhdensuuntaisuus ja kohtisuorisuus

Yhden akselin kokoonpanossa käytettävän, integroidulla ohjaimella varustetun, varrettoman toimilaitteen tarvitsee täyttää vain paikannusodotukset. Kohdistusprosessi on suoraviivainen, koska toimilaite toimii yksinään ja asettaa kuorman paikoilleen ilman ulkoista ohjausta. Esimerkkejä tällaisesta kokoonpanosta ovat työpisteestä työpisteeseen tai kohdistus laitteen kiinnikkeeseen.

Tangottomien toimilaitteiden kohdistaminen moniakselisissa kokoonpanoissa on haastavampaa, koska useiden toimilaitteiden on toimittava yhdessä. Näitä toimilaitteita asennettaessa on siis otettava huomioon kaikkien liitettyjen laitteiden yhdensuuntaisuus ja kohtisuoruus optimaalisen suorituskyvyn ja maksimaalisen käyttöiän saavuttamiseksi.

Liitettyjen elementtien rinnakkaisuus

Lineaarikaramoottoreita asennettaessa rinnakkaisuuteen voi vaikuttaa kolme muuttujaa. Näihin kysymyksiin vastaaminen maksimoi rinnakkaisuuden ja järjestelmän suorituskyvyn.

1. Onko toimilaitteet asennettu siten, että vaunut ovat samassa korkeudessa? Tämän tason virheellinen kohdistus aiheuttaa epäedullisen Mx-akselin taivutusmomentin toisen tai molempien yksiköiden laakerijärjestelmään.

2. Onko toimilaitteet asennettu tasaiselle etäisyydelle toisistaan ​​toisesta päästä toiseen? Tämän tason virheellinen kohdistus aiheuttaa laakerijärjestelmään epäedullisen sivuttaiskuorman Fy-akselilla ja jos se on vakava, se voi aiheuttaa yksiköiden jumiutumisen.

3. Onko toimilaitteet asennettu samalle tasolle toisiinsa nähden? Kulmavirhe aiheuttaa epäedullisen taivutusmomentin My-akselilla molempien yksiköiden laakerijärjestelmään.

Liitettyjen elementtien kohtisuorisuus

Lineaaritoimilaitteita asennettaessa kohtisuoruuteen vaikuttaa kaksi muuttujaa.

1. Onko Z-akseli XYZ-järjestelmässä asennettu kohtisuoraan Y-akseliin nähden? Tämän tason virheellinen kohdistus aiheuttaa epäedullisen taivutusmomentin Y-akselin toimilaitteen laakerijärjestelmään kaikilla mahdollisilla akseleilla.

2. Liikkuvatko kaksi toimilaitetta samanaikaisesti portaalijärjestelmässä, jossa X- tai Y-akselilla on liikuttava? Virheellinen linjaus tai riittämätön servon suorituskyky aiheuttaa laakerijärjestelmään ei-toivotun taivutusmomentin Mz-akselilla.

Linjaussuosituksiin ja asennukseen liittyvät todelliset toleranssit riippuvat toimilaitteen valmistajasta sekä laakerityypistä. Yleisenä nyrkkisääntönä on kuitenkin ottaa huomioon laakerijärjestelmän tyyppi. Korkean suorituskyvyn laakerityypit, kuten profiilikiskojärjestelmät, ovat yleensä melko jäykkiä, ja linjaus on tärkeämpää. Keskitason suorituskykyisissä järjestelmissä, joissa käytetään rullia tai pyöriä, on usein välyksiä, jotka tarjoavat jonkin verran joustavuutta linjauksessa. Liukulaakeri- tai liukujärjestelmissä on usein suurempi välys ja ne voivat olla jopa anteeksiantavaisempia.

Lineaaristen karamoottorien kiinnitysjärjestelmiä asennettaessa on käytettävissä useita mittaustyökaluja, jotka auttavat varmistamaan oikean kohdistuksen, mittareista laserjärjestelmiin. Käytetyistä työkaluista riippumatta luo aina yksi akseli XY- ja Z-tasojen referenssiksi ja asenna muut laitteet referenssiakselin suhteen. Näin saat karamoottorijärjestelmästäsi parhaan mahdollisen suorituskyvyn ja pisimmän käyttöiän.