Під час проектування лінійної системи враховуйте опори, напрямні, приводи та ущільнення. Перш ніж розпочати проектування лінійної системи, визначте свої вимоги до точності, повторюваності, навантаження та навколишнього середовища.

Кулькові напрямні з низьким тертям та високою жорсткістю підтримують одну (зверху) або дві (знизу) рейки. Недоліками такої продуктивності є вища вартість та більший шум.

Найкоротший шлях між двома точками – це пряма лінія. Але якщо ви проектуєте систему лінійного руху, вам доведеться враховувати структурну опору, напрямні, приводи, ущільнення, змащення та допоміжні засоби між точками A та B.

Незалежно від того, чи вирішите ви спроектувати та зібрати свою систему з нуля, використовуючи стандартні деталі, чи придбати розроблену спеціально для вас систему, правильний вибір з самого початку має допомогти забезпечити безперебійну роботу в довгостроковій перспективі.

Підтримка та керівництво

Побудова лінійної системи буквально означає початок з нуля — із структурно-несучої системи. Основним компонентом опорної системи зазвичай є алюмінієвий екструзійний профіль.

Ви можете обробити монтажну поверхню базового екструзійного елемента та поверхню, на яку кріпиться лінійна напрямна, для застосувань, що потребують точного позиціонування. Для застосувань транспортного типу з меншою точністю оптимізуйте основи, щоб вони протистояли згинанню під навантаженням та запобігали деформації під час екструзії.

Міцна основа дозволяє системі спиратися лише на торцеві опори. Для легших екструзійних конструкцій можуть знадобитися періодичні опори вздовж їхньої довжини.
Напрямні кріпляться до основи для полегшення руху. Основними типами є кулькові напрямні, колісні напрямні та напрямні-ковзання або призми.
Кулькові напрямні витримують найважчі корисні навантаження та мають найвищу жорсткість. Їхні одно- або дворейкові конфігурації рухаються з невеликим тертям. Недоліками є вища вартість та рівень шуму, який вони створюють.

Направляючі колеса працюють зі швидкістю до 10 м/с з низьким тертям та високою жорсткістю. Однак ударні навантаження можуть їх пошкодити.
У напрямних ковзання призматичні полімерні втулки рухаються по поверхні профілю. Полімер допомагає їм рухатися безшумно та витримувати високі ударні навантаження. Вони стійкі до середовищ, забруднених брудом, піском, пилом, маслом та хімікатами, але працюють повільніше та з меншими навантаженнями, ніж кулькові або колісні напрямні, що позначається їхнім показником PV, добутком тиску та швидкості, які вони можуть витримувати.

Кулькові гвинтові передачі та ремені є одними з технологій приводів, доступних для лінійних систем. Ремінні передачі тихі та добре підходять для високопродуктивних застосувань з низькою точністю. Дорожчі кулькові гвинтові передачі забезпечують високу ефективність, точність та жорсткість.

Рушійна сила

Приводи переміщують каретку в потрібні положення. Найпоширенішими технологіями приводів є кулькові гвинтові приводи, ходові гвинтові приводи та ремінні приводи.

У кульково-гвинтовій передачі кулькові підшипники рухаються по канавках різьбового вала — кульково-гвинтовій передачі — та рециркулюють через кулькову гайку. Оскільки підшипники розподіляють навантаження, кульково-гвинтові передачі мають відносно високу тягову здатність.

Результатом є абсолютна точність, яка визначається як максимальна похибка між очікуваним і фактичним положенням, аж до 0,005 мм. Системи зі шліфованими та попередньо натягнутими кульковими гвинтами є найточнішими.

Системи мають тягову здатність до 40 кН та високу жорсткість. Їхня критична швидкість визначається діаметром гвинтової основи, довжиною без опори та конфігурацією торцевої опори. Завдяки новітній гвинтовій опорі, гвинтові агрегати можуть переміщатися до 12 м та приймати вхідну швидкість 3000 об/хв. Кулькові гвинтові приводи забезпечують механічний ККД 90%, тому їхня вища вартість часто компенсується меншими вимогами до потужності.

Опори лінійних систем зазвичай являють собою алюмінієві екструзії, які можна обробляти для додаткової точності.

Гвинтові приводи не можуть зрівнятися з абсолютною точністю позиціонування кулькових гвинтових приводів, але їхня повторюваність — здатність повертатися в потрібне положення під час роботи при підході з того ж напрямку з тією ж швидкістю та коефіцієнтом уповільнення — становить 0,005 мм. Вони використовуються для позиціонування з низьким та середнім робочим циклом і працюють тихо.

Ремінні передачі працюють у високопродуктивних транспортних системах зі швидкостями до 10 м/с та прискоренням до 40 м/с².

Змащення та ущільненняs для лінійних пристроїв

Більшість напрямних систем та приводних систем потребують змащування. Ви можете спростити майбутнє профілактичне обслуговування, забезпечивши легкий доступ до мастильних фітингів. Наприклад, фітинги Zerk, встановлені на каретці, можуть живити мережу змащування, яка обслуговує як кулькову гвинтову систему, так і систему лінійних підшипників під час встановлення та періодичного технічного обслуговування.

Лінійний привід має магнітне ущільнення. Смуга з нержавіючої сталі піднімається безпосередньо перед кареткою та знову замикається одразу за нею завдяки магнітам та пружинним анкерам на торцевих кришках.

Призматичні напрямні не потребують обслуговування. Полімерний матеріал ковзання має властиву змащувальну здатність, а змащені повстяні скребки поповнюють мастило з кожним ходом.

Ущільнення запобігають потраплянню мастила та забруднюючих речовин. Одним із типів є магнітні стрічки — магнітні стрічки з нержавіючої сталі, що простягаються від одного кінця каналу до іншого. Стрічки закріплені на торцевих кришках і підпружинені для підтримки натягу. Вони проходять через порожнину в каретці, тому стрічка піднімається з магнітів безпосередньо перед і позаду каретки під час її руху по системі.
Альтернативна технологія герметизації, пластикові захисні стрічки, використовує еластичні гумові смужки, які зчіплюються з основним екструзійним елементом, як пакет для заморожування на блискавці. З'єднані профілі з пазом і шпунтом створюють лабіринтове ущільнення, яке запобігає потраплянню частинок.

Ще один момент, який слід враховувати, – це те, як ви будете монтувати двигун. Корпус двигуна та муфта повинні відповідати розміру болта та діаметру окружності болтів на фланці двигуна, діаметру керуючого патрубка двигуна, а також діаметру та довжині вала двигуна.

Багато двигунів мають розміри, що відповідають стандартам NEMA, але інші залежать від виробника та моделі. У будь-якому випадку, гнучкі кріплення двигуна, виготовлені зі звичайних заготовок, дозволяють легко монтувати їх майже до будь-якого двигуна з гарантованим вирівнюванням.

Сумісні гумові замки надійно фіксують пластикові захисні стрічки та запобігають потраплянню частинок.

Змішуйте та поєднуйте

Не кожна комбінація приводів та напрямних має сенс. На практиці ви, найімовірніше, побачите ходові гвинти, що рухають кулькові або напрямні ковзання; кулькові гвинти в парі з кульковими або напрямними ковзання; та ремені, що рухають кулькові, напрямні ковзання або колісні напрямні.

Кульково-гвинтова передача поєднується з кульковою напрямною для повторюваного руху та жорсткою системою, яка справляється з високими силами та моментами. Такі системи добре працюють у системах точного позиціонування з високими навантаженнями та високими робочими циклами, таких як завантаження та розвантаження заготовок шестерень на верстатах.

Кулькові направляючі установки з ремінним приводом призначені для високошвидкісних застосувань з великим корисним навантаженням та високими моментними навантаженнями. Ці установки працюють на основах, що перекривають зазор, і підтримуються або з кінців, або періодично. Палетування банок – це одне із застосувань.
Лінійні системи з ремінним приводом та напрямними ковзанням – це недорогі, тихі установки, які потребують мінімального обслуговування. Вони працюють на помірних швидкостях і прискореннях, але чудово справляються з ударними навантаженнями. Додавання магнітної захисної стрічки робить цей тип системи придатним для середовищ з високим вмістом твердих частинок та вимогами до змивання, таких як обробка листового металу напиленням.

Оскільки напрямні колеса потребують менше обслуговування, ніж кулькові напрямні, але більше, ніж ковзаючі, колеса, що приводяться в рух ременями, є ще одним варіантом помірної вартості, з низьким рівнем шуму та мінімальним обслуговуванням. Ці системи досягають високих лінійних швидкостей та прискорень і часто використовуються в пакувальних та розливних машинах.