Минули ті часи, коли конструкторам та виробникам машин доводилося вибирати між створенням власної лінійної системи з нуля та обмеженим асортиментом попередньо зібраних систем, які в більшості випадків не підходили для їхнього застосування. Сьогодні виробники пропонують системи на основі різноманітних приводних механізмів — кулькових гвинтів, ременів, рейок та шестерень, лінійних двигунів та пневматики — з варіантами напрямних та корпусів, що підходять практично для будь-якого застосування, середовища чи обмеженого простору. Дилема для інженерів зараз полягає не стільки в пошуку системи, яка підійде для їхнього застосування, скільки у виборі найкращого рішення з широкого спектру доступних конфігурацій.

Для допомоги в цьому процесі вибору було створено багато посібників. Зазвичай вони мають форму таблиці, що показує ключові параметри застосування в порівнянні з типом системи, з символами для оцінки придатності кожної системи для кожного параметра. Хоча така структура забезпечує швидке візуальне уявлення, вона не враховує деякі тонкощі можливостей і слабких сторін кожної системи. У спробі копнути трохи глибше, у наступному плані розглядаються конкретні сильні сторони та обмеження найпоширеніших типів попередньо зібраних лінійних систем.

【Системи з ремінним приводом】

Системи ремінного приводу, мабуть, найбільш відомі за їхню здатність переміщатися на великі відстані. Вони також здатні досягати високих швидкостей, оскільки механізми ремінного приводу не використовують рециркуляційні елементи. У поєднанні з нерециркуляційними напрямними, такими як кулачкові ролики або колеса, ремені зазвичай можуть досягати швидкості до 10 м/с. Системи ремінного приводу також добре підходять для суворих умов, оскільки немає елементів кочення, які можуть бути пошкоджені сміттям, а поліуретановий матеріал ременя може витримувати більшість поширених типів хімічного забруднення.

Основним недоліком систем з ремінним приводом є те, що ремені розтягуються. Навіть ремені, армовані сталлю, які використовуються більшістю виробників систем, з часом зазнають певного розтягування, що погіршує повторюваність і точність ходу. Системи з ремінним приводом також мають більший резонанс, ніж інші типи приводів, через еластичність ременя. Хоча правильне налаштування приводу може компенсувати це, у випадках застосування з високими швидкостями прискорення та уповільнення та/або великими навантаженнями може спостерігатися небажаний час стабілізації.

【Системи з кульковим гвинтовим приводом】

Для високих тягових навантажень та високої точності позиціонування, системи з кульковими гвинтами, як правило, є першим вибором. І не без підстав. Завдяки попередньо натягнутим гайкам, кулькові гвинти забезпечують рух без люфту та можуть досягати дуже високої точності та повторюваності позиціонування. Кроки від 2 мм до 40+ мм також дозволяють системам з кульковими гвинтами відповідати широкому діапазону вимог щодо швидкості та можуть запобігти зворотному руху у вертикальних умовах застосування.

Довжина ходу є фундаментальним обмеженням кульково-гвинтових приводних систем. Зі збільшенням довжини гвинта допустима швидкість зменшується через схильність гвинта прогинатися під власною вагою та відчувати биття.

【Системи з рейковим приводом】

Рейкові системи створюють високі тягові зусилля та можуть робити це практично з необмеженою довжиною ходу. Їхня конструкція також дозволяє використовувати кілька кареток в одній системі, що корисно для застосувань, які вимагають незалежного руху кареток, таких як великі портальні системи в пакувальній та автомобільній промисловості.

Хоча високоякісні рейкові системи з низьким люфтом доступні, загалом вони мають нижчу точність позиціонування, ніж інші варіанти приводу. І залежно від профілю зуба та якості обробки, рейкові системи з приводом можуть створювати високий рівень шуму порівняно з іншими лінійними системами.

【Системи з лінійним двигуном】

Лінійні двигуни, які традиційно вважалися занадто дорогими для більшості застосувань, зараз використовуються для завдань позиціонування та обробки в таких галузях, як упаковка та складання. Нижчі витрати сприяли цій тенденції, але для інженерів привабливими характеристиками лінійних двигунів є їхня висока швидкість, висока точність позиціонування та низькі вимоги до обслуговування. Лінійні двигуни також пропонують можливість, як і рейкові системи, інтегрувати кілька незалежних кареток в одну систему.

Оскільки лінійні двигуни не мають механічних компонентів, які б запобігали падінню навантаження в умовах втрати потужності, їх зазвичай не рекомендують використовувати у вертикальних пристроях. Їхня відкрита конструкція разом із наявністю потужних магнітів також робить їх схильними до забруднення та сміття, особливо металевої стружки та стружки.

【Пневматичні системи】

Коли переважним джерелом передачі енергії є повітря, пневматичні лінійні системи підходять. Для простого руху від точки до точки пневматичні системи можуть бути найекономічнішим та найпростішим в інтеграції варіантом. Більшість пневматичних лінійних систем мають алюмінієвий корпус, що дозволяє встановлювати кінцеві демпфери та захисні кришки.

Пневматичні системи мають найнижчу точність і жорсткість серед розглянутих тут типів, але їхнім головним обмеженням є неможливість зупинки в проміжних положеннях.

【Важливі поради】

Незалежно від вашого застосування, розглядаючи варіанти серед попередньо зібраних лінійних систем, почніть з чотирьох основних параметрів застосування: ходу, навантаження, швидкості та точності. Після визначення величини та важливості цих критеріїв, інші параметри, такі як шум, жорсткість та фактори навколишнього середовища, можуть допомогти звузити коло пошуку та зробити остаточний вибір розмірів та витратами часу.