Высокая эффективность, точность и жесткость.

Кратчайший путь между двумя точками — прямая линия. Но если вы проектируете систему линейного перемещения, вам придется учитывать конструктивные опоры, направляющие, приводы, уплотнения, смазку и вспомогательные устройства между точками А и В.

Независимо от того, решите ли вы спроектировать и собрать свою систему с нуля, используя стандартные компоненты, или приобрести готовую, разработанную специально для вас систему, правильный выбор с самого начала поможет обеспечить бесперебойную работу в долгосрочной перспективе.

Поддержка и руководство

Построение линейной системы буквально означает начало с нуля — с системы несущих конструкций. Основным компонентом такой системы обычно является алюминиевый профиль.

Для применений, требующих точного позиционирования, можно выполнить механическую обработку как монтажной поверхности основания, так и поверхности, к которой крепится линейная направляющая. Для применений с меньшей точностью, например, в транспортных системах, следует оптимизировать основания таким образом, чтобы они были устойчивы к изгибу под нагрузкой и предотвращали деформацию во время экструзии.

Прочное основание позволяет системе опираться только на концевые опоры. Для более легких профилей могут потребоваться промежуточные опоры по всей их длине.

Направляющие крепятся к основанию для обеспечения движения. Основные типы — шариковые направляющие, колесные направляющие и направляющие скольжения или призматические направляющие.

Шариковые направляющие выдерживают самые большие нагрузки и обладают наибольшей жесткостью. Их одно- или двухрельсовая конструкция обеспечивает движение с минимальным трением. Недостатками являются более высокая стоимость и уровень шума, который они создают.

Колесные направляющие работают со скоростью до 10 м/с, обладают низким трением и высокой жесткостью. Однако ударные нагрузки могут повредить их.

В направляющих скольжения по поверхности профиля движутся призматические полимерные втулки. Полимер обеспечивает их бесшумное перемещение и устойчивость к высоким ударным нагрузкам. Они выдерживают воздействие загрязнений, грязи, пыли, масла и химических веществ, но работают медленнее и при меньших нагрузках, чем шариковые или колесные направляющие, что обозначается их показателем PV — произведением давления и скорости, которые они могут выдерживать.

Движущая сила

Приводы перемещают каретку в нужное положение. Наиболее распространенными технологиями приводов являются шариковинтовые приводы, ходовые винтовые приводы и ременные приводы.

В шариковинтовой передаче шариковые подшипники перемещаются по канавкам резьбового вала — шарикового винта — и рециркулируют через шариковую гайку. Поскольку подшипники распределяют нагрузку, шариковинтовые передачи обладают относительно высокой осевой нагрузкой.

В результате достигается абсолютная точность, определяемая как максимальная погрешность между ожидаемым и фактическим положением, составляющая до 0,005 мм. Наиболее точными являются системы с шлифованными и предварительно нагруженными шариковыми винтами.

Эти системы обладают тяговым усилием до 40 кН и высокой жесткостью. Их критическая скорость определяется диаметром основания винта, длиной незакрепленного участка и конфигурацией концевой опоры. Благодаря новой конструкции винтовой опоры, винтовые приводы могут перемещаться на расстояние до 12 м и принимать входную скорость 3000 об/мин. Шариковинтовые приводы обеспечивают механический КПД 90%, поэтому их более высокая стоимость часто компенсируется меньшим энергопотреблением.

Ременные приводы используются в системах высокопроизводительной транспортировки со скоростью до 10 м/с и ускорением до 40 м/с².

Смазка и уплотнения для линейных устройств

Большинство направляющих и приводных систем требуют смазки. Обеспечив легкий доступ к смазочным фитингам, вы можете упростить будущую профилактическую проверку. Например, фитинги Zerk, установленные на каретке, могут обеспечивать смазку как шариковинтовой передачи, так и системы линейных подшипников во время установки и в периоды периодического технического обслуживания.

Направляющие призмы не требуют технического обслуживания. Полимерный материал ползунка обладает собственными смазывающими свойствами, а смазанные войлочные щетки пополняют смазку при каждом ходе.

Уплотнения удерживают смазку внутри и предотвращают попадание загрязнений. Один из типов — магнитные ленточные уплотнения, представляющие собой магнитные полосы из нержавеющей стали, простирающиеся от одного конца канала до другого. Ленты крепятся к торцевым крышкам и подпружинены для поддержания натяжения. Они проходят через полость в каретке, так что полоса поднимается над магнитами непосредственно перед и позади каретки по мере ее перемещения по системе.

Альтернативная технология герметизации, пластиковые уплотнительные ленты, использует эластичные резиновые полоски, которые соединяются с базовым профилем, подобно пакету для заморозки с застежкой-молнией. Соединяющиеся профили типа «шип-паз» создают лабиринтное уплотнение, предотвращающее попадание частиц внутрь.

Ещё один важный момент — способ крепления двигателя. Корпус двигателя и муфта должны соответствовать размеру болтов и диаметру окружности расположения болтов на фланце двигателя, диаметру направляющей головки двигателя, а также диаметру и длине вала двигателя.

Размеры многих двигателей соответствуют стандартам NEMA, но размеры других зависят от производителя и модели. В любом случае, гибкие крепления для двигателей, изготовленные из стандартных заготовок, позволяют легко установить их практически на любой двигатель с гарантированной центровкой.

Комбинируйте и сочетайте

Не каждая комбинация приводов и направляющих имеет смысл. На практике чаще всего можно встретить ходовые винты, приводящие в движение шариковые или скользящие направляющие; шариковые винты в паре с шариковыми или скользящими направляющими; и ремни, приводящие в движение шариковые, скользящие или колесные направляющие.

Шариковинтовая передача в сочетании с шариковой направляющей обеспечивает повторяемость движений и жесткую систему, способную выдерживать большие усилия и моменты. Такие системы хорошо зарекомендовали себя в задачах точного позиционирования с высокими нагрузками и длительным рабочим циклом, например, при загрузке и разгрузке заготовок шестерен на станках.

Устройства с ременным приводом и шариковыми направляющими предназначены для высокоскоростных и высокоскоростных операций с большими грузами и высокими моментными нагрузками. Эти устройства работают на основаниях, перекрывающих зазор, и поддерживаются либо с концов, либо с промежутков. Одним из примеров применения является паллетирование банок.

Линейные системы с ременным приводом и направляющими скольжения представляют собой более дешевые, бесшумные и не требующие особого обслуживания устройства. Они работают на умеренных скоростях и ускорениях, но отлично справляются с ударными нагрузками. Добавление магнитной ленты делает этот тип системы подходящим для сред с высоким содержанием твердых частиц и требованиями к промывке, например, при обработке листового металла распылением.

Поскольку колесные направляющие требуют меньше технического обслуживания, чем шариковые, но больше, чем направляющие салазки, колеса, приводимые в движение ремнями, являются еще одним вариантом средней стоимости, низкого уровня шума и простоты обслуживания. Эти системы обеспечивают высокие линейные скорости и ускорения и часто используются в упаковочных и разливочных машинах.