הגישה הטובה ביותר להגדרת וגודל מסילות ליניאריות היא להגדיר תחילה את הפרמטרים הקריטיים ביותר של היישום; לצמצם את האפשרויות בהתבסס על דרישות אלו; ולאחר מכן להחיל משתנים קריטיים כדי לבצע את הבחירה הסופית של מסילה ליניארית.

ראשית היסודות:מסילות הנחיה ליניאריות, מסלולים ומחליקות הן מערכות מכניות המורכבות ממסילות ומיסבים התומכים ומניעים עומסים פיזיים לאורך מסלול ליניארי עם מקדם חיכוך נמוך. הן מסווגות בדרך כלל כסוגים של אלמנט מתגלגל או תותב מישורי. מכיוון שקיימים צורות וגדלים רבים מיצרנים שונים שנועדו לענות על צרכים הנדסיים ספציפיים, היישום הייחודי שלך קובע את רשימת הפרמטרים הקריטיים שעליך לקחת בחשבון וכן את סדר החשיבות שלהם.

הסוגים הנפוצים ביותר של מסילות מובילות ומיסבים כוללים מסילות פרופיליות (מרובעות) עם בלוקי מיסבים כדוריים מסתובבים, מסילות מובילות למסבי גלילים, ומסילות עגולות עם תותבים כדוריים מסתובבים או תותבים מישוריים. מסילות פרופיליות מתאימות ליישומים הדורשים קשיחות ודיוק יוצאי דופן, כגון בראשי מכונות ותנועות מדויקות של מעגלים. מערכות מיסבי גלילים מיועדות למגוון רחב יותר של יישומים כגון הרמה והעברה של חלקים, או יישומי איסוף והנחה.

כדי לבחור איזו מהמסילות מתאימה ביותר ליישום מסוים, ראשית, יש לנתח את הצרכים הספציפיים של המערכת. לאחר מכן, יש להבין את דרישות הלקוח או את הנחיות התוכנית, הכוללות את מספר הצירים, חזרתיות, סבילות ודיוק הנדרשים להשגת התוצאה הסופית. לבסוף, יש לקחת בחשבון זיהום סביבתי, כגון אבק, מים, סיבים וחומרים אחרים.

עבור כל מערכת, סביבת ההפעלה קובעת את סוג המיסבים שיש לבחור. לדוגמה, סביבות מלוכלכות עלולות לזהם את המכלול ולהפריע לתפקוד תקין של מסלולי הכדור המסתובבים. הזיהום ניתן לניהול ביתר קלות במערכות גלילים מכיוון שאלמנטי הגלגול גדולים יותר בדרך כלל. מיסבים מישוריים מתאימים ליישומים בהם שימון במגע משטחי אינו מומלץ או שלא ניתן לחשוף אותם לסביבה, כגון במעבדות מחקר מסוימות או במתקני ייצור שבבי סיליקון.

לאחר בחירת מערכת, יש להרכיב את הפרמטרים כדי לדרג אותה כראוי. עבור כל תנועה במערכת מסילות ליניאריות, יש לקחת בחשבון את הפרמטרים הבאים: מהלך, עומס, מהירות, מחזור עבודה, אזור הרכבה וכיוון ההרכבה.

גודל מערכת ההנחיה הליניארית

עומס סטטי מורכב ממשקל האוכף, מתקן הקן, המטען והמיסבים. אם 40.0 ליברות (כ-18.5 ק"ג) ממורכזות אופקית קדימה/אחורה ומשמאל לימין במערך טיפוסי של מסילות כפולות וארבעה קרונות, כל אחד מבלוקי המיסבים יעמוד על עמוס סטטי של 10.0 ליברות (כ-4.5 ק"ג).

מסילות מגיעות בשני סוגים בסיסיים: אוכף ומסילה שלוחה. מסילת האוכף הסטנדרטית, בעלת בסיס אופקי, משתמשת באוכף או בבלוק הנע בין שני בלוקים בקצה קבוע. עם מסילת שלוחה, הגוף הראשי והגליל נשארים סטטיים, בעוד שלוחת הכלי נפתחת ונסוגה. יישום שלוחה שני קיים בעת הזזת עומסים אנכית. עם מסילה אחת ושני גררות, ניתן להעמיס את שני גררות המסב באופן שווה בכיוון רדיאלי. לצורך קביעת גודל המיסב או הגררה, העומס הכולל עבור המסילה הנמצאת תחת העומס הסטטי ביותר נקבע בדרך כלל כתרחיש הגרוע ביותר.

בעת קביעת גודל המיסבים, יש לארגן את פרמטר העומס ואת המרחק שלו ממרכז הכובד (CG) או מרכז המסה. עומס מתייחס למשקל או לכוח המופעלים על המערכת, הכוללים גם את העומס הסטטי וגם את העומס הדינמי. העומס הסטטי כולל את משקל האוכף, מתקן הקינון, המטען והמיסבים. העומס הדינמי (או הקינטי) חייב להתחשב בעומסים המופעלים כשהם מקיימים אינטראקציה עם האוכף העמוס במסב. בדרך כלל עומס זה היה מציב דרישה פיתולית על המיסבים. מרכז הכובד של האוכף מספק ערך עומס יחיד במרחק מסוים ממרכזי המיסב.

ערכים דינמיים אלה, כמו גם ערכי עומס סטטיים, ניתנים לארגון כרדיאליים (קוראד), ציריים (קואקסיאליים), מומנט סביב ציר "X" (Mx), מומנט סביב ציר "Y" (My) ומומנט סביב ציר "Z" (Mz). לאחר מכן ניתן להשתמש במשתנים כמעט בכל יישום למידת מיסבים כדי לבחור את גודל הגררה המתאים. ערכי עומס מוצגים בדרך כלל בפאונד או ניוטון (N) באופן סטטי, ובאינץ'-פאונד או ניוטון מטר (Nm) לעומס דינמי.

מרכז העומסים הבודדים נמצא במרחק יחסי ממרכז מערכת ההובלה או ממרכזי המיסבים, כאשר למסה הכוללת יש מרחק CG מפסי ההובלה של 1.5 אינץ' (60 אינץ'-לבנה/40 ליברה). המיסבים יצטרכו להתמודד עם עומס מומנט של 60 אינץ'-לבנה, במיוחד כאשר האוכף מאיץ או מאט במהירות.

מְהִירוּת:מהירות היא קריטית שיש לקחת בחשבון מכיוון שעומסים המופעלים משפיעים על המערכת בצורה שונה במהלך תאוצה והאטה לעומת תנועה בקצב קבוע. מהירות ניתנת בדרך כלל באינצ'ים/שניות או במקבילה המטרית במטר/שנייה. גורמים כמו סוג פרופיל התנועה קובעים את התאוצה הדרושה כדי להגיע למהירות או לזמן המחזור הרצויים. העומס מאיץ במהירות בפרופיל תנועה טרפזי, ולאחר מכן נע במהירות קבועה לפני שהוא מאט. פרופיל תנועה משולש, לעומת זאת, מאיץ ומאט במהירות. יתרה מכך, בעת חישוב מהירות היישום, יש לקחת בחשבון את קצב התנועה המרבי, כמו גם את התאוצה וההאטה הדרושות כדי להשיג את התזמון הכולל לתנועה.

מחזור עבודה:פרמטר מחזור העבודה חייב לקחת בחשבון את התנועה המלאה של האוכף לאורך מחזור שלם, שהוא לרוב כפול מהמהלך בתוספת פעולות סרק בפרק זמן רצוי. מהלך היישום הוא אורך התנועה הכוללת המלאה בכיוון אחד לאורך נתיב ליניארי. בדרך כלל, פרמטר מחזור העבודה מאורגן כמספר המחזורים הנדרשים לדקה.

אזור הרכבה:אזור ההרכבה של מסילת ההנחיה ומיסבי האוכף מסייע בקביעת האורך הכולל (OAL) ואת מרווח המסילות של מערכת ההנחיה. ברוב היישומים, עדיף לשקול את טביעת הרגל הרחבה ביותר האפשרית עבור המיסבים כדי שיפעלו. אלא אם כן משתמשים במסבים ליניאריים טלסקופיים, הפועלים באופן דומה למסילות מגירה פשוטות, ה-OAL של מסילת ההנחיה צריך לכלול את מהלך התנועה הליניארית וכן את טביעת הרגל של המיסב.

אזור ההרכבה צריך לקחת בחשבון גם את המצע או מערכת המסגרת לאחיזה של המסלול. טביעת הרגל של המיסב היא המרחק מחזית גררה אחת לחלק האחורי של הגררה הרחוקה ביותר לאורך מסלול מוביל ליניארי אחד. יש להרכיב פירים פרופיליים רבים על משטחים מעובדים ומלוטשים לחלוטין כדי לעמוד כראוי בדרישות התוכנית לדיוק. ניתן ליישם עיצובים אחרים ישירות על שלד אלומיניום מבני או צינורי מבלי לאבד קיבולת או קשיחות.

הִתמַצְאוּת:כיוון ההרכבה של המסלולים הוא קריטי לקביעת פרמטר העומס מכיוון שהאוכף יכול לנוע אופקית, אנכית, לאורך קיר, או אפילו במצב הפוך. לקבלת ביצועים מיטביים, נהל את העומס של היישום עם החלק החזק ביותר של מערכת המיסבים. לדוגמה, יש לכוון את מחוון המיסב הכדורי הרדיאלי כך שיישא את העומס בצורה רדיאלית, ולא צירית.

כעת בצע בחירת מדריך ליניארי

זוהי דוגמה ליישום הכולל סביבה סטנדרטית מזוהמת באבק קל הדורשת חזרתיות בינונית. בשל שני גורמים אלה, נבחרה מערכת מיסבים מבוססת גלילים טעונה מראש הפועלת על מסילות פלדה מוקשה. המהירות גבוהה וניתן להשיג אורך חיים ארוך יותר מבלי לדחוף את רמות הקיבולת המרביות.

באופן כללי, עבור מסילה בגודל 1 אינץ', מיסבים ישרים לא צריכים לעלות על 20 אינץ'/שנייה, מערכות כדוריות במחזור חוזר 80 אינץ', וגלילים על כ-200 אינץ'/שנייה. כדי להשיג את מהלך הגלגל המלא של 118 אינץ' ב-3 שניות, נאיץ ונאט 6 אינץ' ב-0.5 שניות כל אחד. זה יאפשר מהלך של 106 אינץ' ו-2 שניות להגיע לתזמון היעד. כל אחד ממסילות הגלגל חייב להיות באורך של לפחות 162 אינץ', מכיוון שהמהלך הוא 118 אינץ' ואורך האוכף הוא 44 אינץ' בממד העובר לאורך מסילה הגלגל. לפעמים כדאי לאפשר אינץ' או שניים נוספים בכל קצה המהלך עבור מתגי גבול, בולמי זעזועים או חיישנים.

כל אחד מהמיסבים יעמוד בעומס שווה של 100 ליברות (45.5 ק"ג), מכיוון שהמיסבים מורכבים בכל פינה של האוכף, ומרכז הכובד של המסה מרוכז קדימה-אחורה ומשמאל לימין. כל אחד מגררות המסבים יכול להתמודד עם עומס רדיאלי מקסימלי של 500 ליברות (225.5 ק"ג), כך שאורך חיים הולם מחושב כאן מכיוון שהמיסבים עמוסים בטווח של 20 עד 50% מהקיבולת הכוללת.