Типичные области применения линейных направляющих

Линейные направляющие являются основой многих промышленных применений, обеспечивая низкое трение и высокую жесткость для нагрузок, которые могут варьироваться от нескольких граммов до тысяч килограммов. Разнообразие размеров, классов точности и предварительных нагрузок делает линейные направляющие подходящими практически для любых требований к производительности.

Причин для использования линейных направляющих множество, но наиболее очевидными их преимуществами по сравнению с другими типами направляющих являются грузоподъемность, точность перемещения и жесткость. Например, направляющие с круглым валом выдерживают только нагрузки, направленные вниз или отрыв, тогда как линейные направляющие выдерживают как нагрузки, направленные вниз/отрыв, так и моментные нагрузки. И в отличие от перекрестных роликовых направляющих, ход которых часто ограничен 1 метром или менее, линейные направляющие могут обеспечивать очень большую длину перемещения. По сравнению с направляющими на подшипниках скольжения, линейные направляющие обладают большей жесткостью и прочностью, а также часто имеют лучшие характеристики нагрузки и срока службы.

Линейные направляющие также обеспечивают высокую точность перемещения благодаря прецизионной обработке одного или обоих краев направляющей, которые служат опорными поверхностями. А благодаря двум, четырем или шести рядам роликов – сферических шариков или цилиндрических роликов – достигается высокая жесткость и минимальное отклонение подшипникового блока. Все эти качества в совокупности обеспечивают систему линейных направляющих, идеально подходящую для применений, требующих высокой точности, высокой жесткости и длительного срока службы.

【Применение на однорельсовых системах】

Благодаря наличию шариков (или роликов) с каждой стороны направляющей, поддерживающих нагрузку, линейные направляющие могут выдерживать консольные нагрузки, даже при использовании всего одной направляющей. (В отличие от них, линейные направляющие с круглым валом необходимо использовать парами при наличии консольных нагрузок.) Благодаря этой особенности во многих областях применения используется одна линейная направляющая для экономии места или предотвращения проблем с несовпадением других компонентов системы. Вот несколько примеров применения одной линейной направляющей…

Линейные актуаторы – Линейные направляющие часто являются предпочтительным механизмом для актуаторов, приводимых в движение ремнями, винтами или пневматическими цилиндрами, благодаря их способности выдерживать моментные нагрузки. Они также могут обеспечивать скорость перемещения до 5 м/с, что важно в системах с ременным или пневматическим приводом.

Подвесные транспортные системы – Когда грузы расположены по центру под рельсом и опорным блоком, как это часто бывает в подвесных транспортных системах, линейные рельсы являются хорошим выбором для направления. Их высокая грузоподъемность позволяет транспортировать тяжелые грузы, а жесткость линейного рельса способствует повышению прочности всей системы.

Портальные роботы – отличительной особенностью портального робота является наличие двух осей X (а иногда и двух осей Y и двух осей Z). Каждая из осей обычно имеет одну линейную направляющую и приводится в движение винтом или ременной передачей. Благодаря параллельной работе двух осей (например, X и X') достигается очень высокая моментная несущая способность, даже несмотря на то, что каждая ось имеет всего одну линейную направляющую.

【Двухрельсовое крепление】

При наличии больших моментных нагрузок линейные направляющие можно использовать парами, что позволяет преобразовать моментную нагрузку в силы, действующие на опорные блоки. В такой конфигурации приводной механизм может быть установлен между линейными направляющими, что делает всю систему очень компактной. Примеры применения с двумя линейными направляющими:

Линейные направляющие – как правило, представляют собой системы очень высокой точности, что означает, что высокая точность перемещения и минимальное отклонение имеют первостепенное значение. Даже если нагрузка сосредоточена на направляющей с небольшим или нулевым моментом, часто используются двойные линейные направляющие для обеспечения максимальной жесткости и срока службы подшипников.

Станки – Как и направляющие, станки требуют очень высокой точности перемещения и жесткости, чтобы обеспечить производство высококачественных деталей. Использование двух параллельных направляющих – обычно с двумя опорными блоками на каждой направляющей – позволяет минимизировать прогиб. Станки также подвергаются очень высоким нагрузкам, поэтому распределение нагрузки на четыре опорных блока помогает максимально увеличить срок службы подшипников.

Декартовы роботы – Поскольку декартовы роботы обычно используют только одну линейную систему на ось, важно, чтобы каждая ось могла выдерживать высокие моментные нагрузки. Именно поэтому большинство осей декартовых роботов построены на основе линейных актуаторов, включающих две линейные направляющие, соединенные параллельно.

Транспортировочные устройства для роботов – Шестиосевые роботы обеспечивают гибкое перемещение для задач, требующих доступа и вращения во многих направлениях. Но если роботу необходимо переместиться на другую станцию ​​или в рабочую зону, двухрельсовые системы могут выступать в качестве «седьмой оси», транспортируя всего робота в новое место. Значительным преимуществом линейных направляющих в таких приложениях является возможность соединения нескольких направляющих для очень больших расстояний перемещения – часто превышающих 15 метров.

Конечно, линейные направляющие — не идеальное решение для каждого применения. Например, они, как правило, не подходят для использования в потребительском сегменте — например, для дверных направляющих и направляющих для выдвижных ящиков — часто из-за высокой стоимости. Кроме того, линейные направляющие требуют очень точных монтажных поверхностей не только для того, чтобы воспользоваться преимуществами высокой точности перемещения, но и для предотвращения заедания подшипникового блока, что может привести к сокращению срока службы. Они также должны быть полностью закреплены, в отличие от систем с линейным валом, которые могут быть закреплены только с торца. Это означает, что первоначальная стоимость линейной направляющей обычно выше, чем у системы с круглым валом или подшипником скольжения, а также выше стоимость подготовки и монтажа.

Линейные направляющие также могут восприниматься как менее плавные, или «зазубренные», по сравнению с другими типами подшипников. Это связано с контактом между несущими шариками (или роликами) и дорожками качения. Предварительная нагрузка на систему линейных направляющих, которая часто выполняется для повышения жесткости, может усугубить ощущение «зазубренности» при перемещении опорного блока вдоль направляющей. (Этот эффект исчезает по мере приложения нагрузки к подшипнику, но ощущение часто сохраняется.)

Для применений, не требующих грузоподъемности, жесткости или точности перемещения, характерных для линейных направляющих, могут подойти и быть дешевле другие линейные направляющие, такие как системы с круглым валом, направляющие на подшипниках скольжения или даже направляющие с перекрестными роликами.