Многоосевые столики и столы

Прошли времена, когда конструкторам и производителям машин приходилось выбирать между созданием собственной линейной системы с нуля или использованием ограниченного набора предварительно собранных систем, которые в большинстве случаев не соответствовали их требованиям. Сегодня производители предлагают системы на основе различных приводных механизмов — шарико-винтовых, ременных, реечных, линейных двигателей и пневматических — с различными вариантами направляющих и корпусов, подходящими практически для любых условий применения, условий окружающей среды и ограниченного пространства. Дилемма для инженеров теперь заключается не столько в поиске системы, подходящей для их задачи, сколько в выборе оптимального решения из широкого спектра доступных конфигураций.

Для облегчения процесса выбора было создано множество вспомогательных средств. Обычно они представляют собой таблицу, показывающую ключевые параметры применения в зависимости от типа системы, с символами для оценки пригодности каждой системы по каждому параметру. Хотя эта схема обеспечивает быстрый визуальный обзор, она упускает некоторые тонкости, характеризующие возможности и недостатки каждой системы. В попытке более глубоко разобраться в этом вопросе, в следующем обзоре рассматриваются конкретные сильные и слабые стороны наиболее распространённых типов предварительно собранных линейных систем.

【Системы с ременным приводом】

Системы ременного привода, пожалуй, наиболее известны своей способностью перемещаться на большие расстояния. Они также способны развивать высокие скорости, поскольку в механизмах ременного привода не используются рециркулирующие элементы. В сочетании с направляющими без рециркуляции, такими как кулачковые ролики или колёса, ремни обычно могут развивать скорость до 10 м/с. Системы ременного привода также хорошо подходят для работы в суровых условиях, поскольку в них отсутствуют элементы качения, подверженные повреждению мусором, а полиуретановый материал ремня устойчив к большинству распространённых видов химических загрязнений.

Основным недостатком ременных приводов является их растяжение. Даже ремни со стальной арматурой, используемые большинством производителей систем, со временем растягиваются, что ухудшает повторяемость и точность перемещения. Кроме того, ременные приводы подвержены большему резонансу, чем другие типы приводов, из-за эластичности ремня. Хотя правильная настройка привода может компенсировать этот эффект, в системах с высокими скоростями ускорения и замедления и/или большими нагрузками может наблюдаться нежелательное время стабилизации.

【Системы с шарико-винтовым приводом】

Для высоких осевых нагрузок и высокой точности позиционирования шарико-винтовые приводы, как правило, являются предпочтительным выбором. И не без оснований. Благодаря предварительно нагруженным гайкам шарико-винтовые приводы обеспечивают безлюфтовое движение и позволяют добиться очень высокой точности позиционирования и повторяемости. Шаг резьбы от 2 мм до 40 мм и более позволяет шарико-винтовым приводам соответствовать широкому диапазону требований к скорости и предотвращать обратный ход в вертикальных приложениях.

Длина хода является основным ограничением систем с шарико-винтовым приводом. С увеличением длины винта допустимая скорость уменьшается из-за его провисания под собственным весом и биения. Опоры для шарико-винтового привода могут помочь предотвратить этот эффект, но за счёт увеличения занимаемого пространства и общей стоимости системы.

【Системы с реечным и шестеренчатым приводом】

Системы реечного типа создают высокие осевые усилия и могут работать практически с неограниченной длиной хода. Их конструкция также позволяет использовать несколько кареток в одной системе, что полезно в случаях, когда требуется независимое перемещение кареток, например, в крупных портальных системах в упаковочной и автомобильной промышленности.

Несмотря на наличие высококачественных реечных систем с малым люфтом, они, как правило, обеспечивают более низкую точность позиционирования, чем другие варианты приводов. Кроме того, в зависимости от профиля зубьев и качества обработки, реечные системы могут создавать более высокий уровень шума по сравнению с другими линейными системами.

【Системы с линейным приводом】

Традиционно считавшиеся слишком дорогими для большинства применений, линейные двигатели теперь используются для позиционирования и перемещения в таких отраслях, как упаковка и сборка. Эта тенденция обусловлена более низкой стоимостью, но для инженеров привлекательными характеристиками линейных двигателей являются их высокая скорость, высокая точность позиционирования и низкие требования к обслуживанию. Линейные двигатели также позволяют, подобно реечным системам, объединять несколько независимых кареток в одну систему.

Поскольку линейные двигатели не имеют механических компонентов, предотвращающих падение груза при отключении питания, их, как правило, не рекомендуется использовать в вертикальных системах. Открытая конструкция и наличие мощных магнитов делают их восприимчивыми к загрязнениям и мусору, особенно к металлической стружке.

【Пневматические приводные системы】

Если предпочтительным источником энергии является воздух, пневматические линейные системы идеально подходят. Для простого перемещения от точки к точке пневматические системы могут быть наиболее экономичным и простым в интеграции вариантом. Большинство пневматических линейных систем заключены в алюминиевый корпус, что позволяет устанавливать концевые демпферы и защитные кожухи.

Пневматические системы имеют самую низкую точность и жесткость из рассматриваемых здесь типов, но их главным ограничением является невозможность остановки в промежуточных положениях.

Независимо от сферы применения, при рассмотрении вариантов готовых линейных систем начните с четырёх основных параметров: хода, нагрузки, скорости и точности. После определения величины и важности этих критериев, другие параметры, такие как уровень шума, жёсткость и факторы окружающей среды, помогут сузить круг возможных вариантов и сократить время окончательного выбора и определения размера.