Useimmissa lineaariliikesovelluksissa perinteiset hihna- tai ruuvikäyttöiset järjestelmät toimivat hyvin. Ongelmia voi kuitenkin ilmetä, kun tarvitaan pidempiä lineaarisia matkoja.

Hihnakäyttöiset järjestelmät ovat ilmeinen valinta, kun tarvitaan pitkiä lineaarisia liikkeitä. Nämä suhteellisen suoraviivaiset järjestelmät käyttävät hihnapyöräkäyttöjä hihnan jännityksen luomiseen, ja ne voidaan nopeasti nostaa suuriin nopeuksiin. Kun nämä järjestelmät saavuttavat pidempiä iskuja, voi kuitenkin ilmetä ongelmia roikkuvien hihnojen kanssa. Kiristystä ei voida ylläpitää järjestelmän koko pituudelta.

Järjestelmässä on myös luonnostaan ​​paljon joustoa kumi- tai muovihihnojen itsensä vuoksi. Tämä joustavuus järjestelmän pituudella voi aiheuttaa tärinää tai joustamista, mikä luo vaunuun piiskaavan vaikutuksen. Jos tietty prosessi ei pysty käsittelemään tätä, ruuvikäyttöinen järjestelmä voi olla parempi vaihtoehto. Ruuvikäyttöisissä järjestelmissä on kiinteä mekaaninen elementti, joka varmistaa vaunun täydellisen hallinnan koko ajan sekä tarkan pysäytyksen ja asemoinnin.

Ruuvikäyttöisten järjestelmien toinen etu on turvallisuus. Hihnakäyttöiset järjestelmät ovat vähemmän turvallisia hihnan katkeamisvaaran vuoksi. Tällainen vika olisi hallitsematon, ja pystysuorissa sovelluksissa kuorma voisi pudota ja vahingoittaa koneita tai jopa henkilöstöä. Ruuvikäyttöisessä järjestelmässä tätä ongelmaa ei ole. Jopa vikaantumisen sattuessa ruuvikäyttöinen järjestelmä pysäyttäisi kuorman putoamisen ja varmistaisi turvallisuuden.

Historiallisesti ruuvikäyttöisten järjestelmien ongelmana on ollut vaikeus saavuttaa pidempiä iskunpituuksia. Ruuvikäyttöisiä järjestelmiä voidaan yleensä toimittaa jopa 6 metrin pituisina käyttämällä laakeripukkeja pareittain tukemaan ruuvia ja estämään mahdollinen iskuvaikutus suurilla pyörimisnopeuksilla. Jopa pienemmillä nopeuksilla pidemmät ruuvit tarvitsevat tukea oman painonsa aiheuttamaa taipumista vastaan. Tämä laakeripukkien tukijärjestelmä koostuu perinteisesti tangolla tai langalla yhdistetyistä laakeripukeista pareittain. Parit liikkuvat yhdessä lineaarista liikejärjestelmää pitkin.

Kun järjestelmä vaatii pidemmän iskun, voidaan lisätä useampia laakeripukkipareja tukemaan ruuvia säännöllisin välein sen pituuden suuntaisesti. Jopa kolmen tai jopa neljän parin yhteistyö voi olla käytännöllistä, mutta tankojen tai lankojen yhdistäminen lohkojen välille vaikeutuu, jos tätä lukumäärää suurempi määrä on käytössä.

Pidemmät iskut

Ensimmäinen haaste pidemmän iskun saavuttamiseksi on luoda järjestelmä, joka voi tarjota enemmän tukipisteitä pidemmälle ruuville. Yksi ratkaisu on luopua lohkojen yhdistetystä järjestelmästä ja käyttää sen sijaan järjestelmää, jossa lohkot voivat painua toisiinsa ja erota tarvittaessa. Kun lohkot saavuttavat määrätyn asennon, ne jäävät sinne ohjaamaan ja tukemaan ruuvia. Tällaisessa järjestelmässä voidaan toteuttaa 10, 12 tai jopa 13 tukipistettä laakeripukkiparien avulla. Tämä kuularuuvin tai johtoruuvin tukijärjestelmä voi mahdollistaa pitkät liikematkat ilman taipumista tai nykimistä.

Yli kuuden metrin pituisten ruuvien seuraava haaste on pidemmän ruuvin valmistaminen. Raaka-aineen rajoitusten vuoksi ruuveja valmistetaan kuitenkin yleensä vain enintään kuuden metrin pituisina. Joten miten yli 10 metrin iskunpituus voidaan saavuttaa? Ratkaisu piilee kahden ruuvin liittämisessä yhteen ja tarkkojen valmistustekniikoiden käytössä.

Johto- ja kuularuuvit valmistetaan valssilinjalla, ja jokainen osa voidaan valmistaa hieman eri nousupoikkeamalla. Kahden osan liittämiseksi yhteen on siksi voitettava nousupoikkeamien erot. Jotta kaksi ruuvia voidaan liittää onnistuneesti, on käytettävä mahdollisimman tarkkoja kuularuuveja, joilla on pienin mahdollinen poikkeama. Kuularuuvit on työstettävä tarkasti, jotta lämpö ei pääse osaan ja muuta halkaisijaa tai nousugeometriaa. Jopa niin pieni poikkeama kuin 0,01 tai 0,001 millimetriä voi aiheuttaa ongelmia lopulliselle järjestelmälle.

Koneistamisen jälkeen ruuvit liitetään yhteen kierretapilla ja rei'illä siten, että kahden johtimen välinen poikkeama on mahdollisimman pieni. Lopuksi ne kiinnitetään erittäin lujalla liimalla. (Ruuvien hitsaaminen yhteen muuttaisi jälleen geometriaa ja aiheuttaisi ongelmia.)

Kokoontaittuvilla tukipalikkajärjestelmillä ja tarkkuusvalmisteisilla ruuveilla varustettuja ruuvikäyttöisiä järjestelmiä voidaan valmistaa 10,8 metrin tai suuremmilla pituuksilla. Järjestelmän, jonka iskunpituus on 2–3 metriä, maksiminopeus olisi noin 4 000 rpm. Normaalisti pidemmissä järjestelmissä pyörimisnopeutta olisi laskettava huomattavasti värähtelyn välttämiseksi. Mutta lisätuilla jopa 10 metriä pitkä ruuvikäyttöinen järjestelmä voi toimia 4 000 rpm:n nopeudella.

Pitkäkestoiset sovellukset

Pitkän iskunpituuden omaavia ruuvikäyttöisiä järjestelmiä käytetään monilla eri teollisuudenaloilla tarkan lineaarisen asemoinnin aikaansaamiseksi. Hyvä esimerkki on metalliputkien ja -letkujen automaattinen hitsausjärjestelmä. Hitsaussuuttimen tarkka asemointi pitkillä liikepituuksilla on välttämätöntä. Sovelluksissa, joissa hitsataan korkealaatuisia materiaaleja, kuten titaania, toiminto suoritetaan tyhjiössä metallin hapettumisen välttämiseksi.

Monissa autoteollisuuden sovelluksissa vaaditaan pitkiä liikematkoja. Esimerkiksi kuusiakseliset robotit asennetaan usein pitkäiskuisiin lineaaritoimilaitteisiin hitsausta tai koneenhuoltoa varten. Vaikka nopeus ei ehkä ole kriittinen tekijä robottivarsien kuljetuksessa, pitkä pituus ja erittäin tarkka paikannus ovat välttämättömiä.

Optisten kaapeleiden valmistus on nopea ja jatkuva operaatio, jota ei voida pysäyttää vaarantamatta tuotettujen kuitujen laatua. Kaapelit kelataan suurille keloille. Kun yksi kela on täynnä, se on vaihdettava nopeasti uuteen tuotehävikin minimoimiseksi. Tarkkuus ja nopeus ovat elintärkeitä prosessin tehokkuudelle. Pitkät ruuvikäyttöiset järjestelmät voivat tarjota molempia tässä sovelluksessa, ja lisäksi ne pystyvät käsittelemään kelojen raskasta kuormitusta.

Lineaariruuvin jäykkyydestä ja vikasietoisuudesta hyötyvät kaikki sovellukset, jotka vaativat raskaiden laitteiden siirtämistä pystysuunnassa. Esimerkiksi lentokoneteollisuudessa erittäin tarkkoja kameroita siirretään ylös ja alas. Ruuvit kantavat raskaan painon turvallisesti ja tarkasti. Tällaisissa sovelluksissa käytetään erityisiä kuulaohjausjärjestelmiä, joissa on suuriläpimittaiset kuulat, dynaamisen kuormitusmomentin vastaanottamiseksi.

Parannuksia olemassa oleviin järjestelmiin

Monissa pitkän lineaariliikkeen sovelluksissa kuularuuvi jätetään täysin auki. Tällaisissa järjestelmissä on kaksi yleistä ongelmaa: Joko järjestelmä ei voi toimia halutulla nopeudella tai järjestelmää on vaikea huoltaa, koska avoin ruuvi vetää puoleensa pölyä ja roskia, mikä vaatii säännöllistä puhdistusta kuulamutterin ennenaikaisen vikaantumisen välttämiseksi.

Tällaisissa sovelluksissa pinotun laakeripukkirakenteen tarjoama lisätuki tarkoittaa, että ruuvia voidaan käyttää paljon suuremmalla nopeudella. Puhdistus- ja luotettavuusongelmat voidaan ratkaista käyttämällä peitettyä, suljettua järjestelmää, joka suojaa ruuvia ja vähentää merkittävästi huoltotarvetta. Suljettu ruuvi on suojattu pölyltä ja roskilta, ja se voi säilyttää optimaalisen suorituskyvyn ja luotettavuuden ilman säännöllistä puhdistusta.

Tällaisessa järjestelmässä vaunu voidaan varustaa poratuilla urilla ja liittää voitelunipalla. Tämä mahdollistaa voitelun yhdestä pisteestä ilman kotelon avaamista. Koska yksikköä ei koskaan tarvitse avata, järjestelmään pääsee vain rajoitettu määrä pölyä tai vettä. Se on suojattu jopa likaisimmissa ympäristöissä.