Загальні застосування лінійних напрямних

Лінійні рейки є основою багатьох промислових застосувань, забезпечуючи напрямні з низьким тертям та високу жорсткість для навантажень, які можуть коливатися від кількох грамів до тисяч кілограмів. Їхній діапазон розмірів, класів точності та попередніх натягів робить лінійні рейки придатними практично для будь-яких вимог до продуктивності.

Причини використання лінійних рейок численні, але їхні найочевидніші переваги порівняно з іншими типами напрямних – це вантажопідйомність, точність ходу та жорсткість. Наприклад, напрямні з круглим валом можуть витримувати лише спрямовані вниз або підйомні навантаження, тоді як лінійні напрямні можуть витримувати як спрямовані вниз/підйомні навантаження, так і моментні навантаження. І на відміну від перехресних роликових напрямних, хід яких часто обмежений 1 метром або менше, лінійні рейки можуть забезпечити дуже велику довжину ходу. Порівняно з напрямними з підшипниками ковзання, лінійні рейки мають вищу жорсткість та стійкість, а також часто кращі характеристики навантаження/термін служби.

Лінійні напрямні також забезпечують високий рівень точності переміщення завдяки точній обробці одного або обох країв рейки, які виступають в якості опорних поверхонь. А завдяки двом, чотирьом або шістьом рядам елементів кочення – сферичних кульок або циліндричних роликів – жорсткість висока, а прогин опорного блоку мінімальний. Усі ці характеристики поєднуються, щоб створити лінійну напрямну систему, яка ідеально підходить для застосувань, що вимагають високої точності, високої жорсткості та тривалого терміну служби.

【Застосування для однієї рейки】

Оскільки лінійні напрямні мають кулі (або ролики), що несуть навантаження, з кожного боку рейки, вони можуть витримувати поперечні навантаження, навіть коли використовується лише одна рейка. (Натомість, лінійні напрямні з круглим валом повинні використовуватися парами, коли присутні поперечні навантаження.) Через цю особливість у багатьох застосуваннях використовується одна лінійна рейка, щоб заощадити місце або запобігти проблемам із зміщенням інших компонентів системи. Ось кілька прикладів застосувань, де використовується одна лінійна рейка…

Лінійні приводи – Лінійні рейки часто є напрямним механізмом вибору для приводів, що приводяться в рух ременями, гвинтами або пневматичними циліндрами, завдяки їхній здатності витримувати моментні навантаження. Вони також можуть витримувати швидкість переміщення до 5 м/с, що важливо в системах з ремінним або пневматичним приводом.

Підвісні транспортні системи – коли вантажі розташовані по центру під рейкою та опорним блоком, як це часто буває з підвісними транспортними системами, лінійні рейки є гарним вибором для направляючих. Їхня висока вантажопідйомність дозволяє транспортувати важкі вантажі, а жорсткість лінійної рейки допомагає посилити всю систему.

Портальні роботи – Визначальною рисою порталу є те, що він має дві осі X (а іноді дві Y та дві Z). Окремі осі зазвичай містять одну лінійну рейку та приводяться в рух гвинтом або системою ременя та шківів. Завдяки двом осям, що працюють паралельно (наприклад, X та X'), досягаються дуже хороші моментні характеристики, навіть якщо кожна вісь має лише одну лінійну рейку.

【Застосування подвійної рейки】

За наявності високих моментних навантажень лінійні рейки можна використовувати парами, що дозволяє розділити моментне навантаження на сили, що діють на опорні блоки. У такій конфігурації приводний механізм можна встановити між лінійними рейками, що робить загальну систему дуже компактною. Застосування подвійних лінійних рейок включають:

Лінійні платформи – Платформи зазвичай є дуже високоточними системами, що означає, що висока точність переміщення та мінімальний прогин є надзвичайно важливими. Навіть якщо навантаження центроване на платформі з незначним або відсутнім моментним навантаженням, часто використовуються подвійні лінійні напрямні, щоб забезпечити максимальну жорсткість та термін служби підшипників.

Верстати – Як і платформи, верстати вимагають дуже високого рівня точності переміщення та жорсткості, щоб забезпечити виробництво високоякісних деталей. Використання двох рейок паралельно – зазвичай з двома опорними блоками на рейку – забезпечує мінімізацію прогину. Верстати також зазнають дуже високих навантажень, тому розподіл навантаження на чотири опорні блоки допомагає максимізувати термін служби підшипників.

Декартові роботи – Оскільки декартові роботи зазвичай використовують лише одну лінійну систему на вісь, важливо, щоб кожна вісь могла витримувати високі моментні навантаження. Саме тому більшість декартових осей роботів побудовані з лінійних приводів, які містять дві лінійні напрямні, з'єднані паралельно.

Транспортні одиниці роботів – шестиосьові роботи забезпечують гнучкий рух для застосувань, що потребують досяжності та обертання в багатьох напрямках. Але якщо роботу потрібно переміститися на іншу станцію або робочу зону, дворейкові системи можуть виступати в ролі «сьомої осі», транспортуючи всього робота на нове місце. Значною перевагою лінійних рейок у цих застосуваннях є можливість з’єднання кількох рейок для дуже великих довжин переміщення, які часто перевищують 15 метрів.

Звичайно, лінійні напрямні не є ідеальним рішенням для кожного застосування. Наприклад, лінійні напрямні зазвичай не підходять для використання в споживчій сфері, таких як напрямні для дверей та висувні для шухляд, часто через вартість. А лінійні напрямні вимагають дуже точних монтажних поверхонь, не лише для того, щоб скористатися перевагами їхньої високої точності переміщення, але й щоб уникнути заклинювання підшипникового блоку, що може призвести до скорочення терміну служби. Вони також повинні бути повністю опорними, на відміну від лінійних валових систем, які можуть мати лише торцеву опору. Це означає, що не тільки початкова вартість лінійної напрямної зазвичай вища, ніж у круглого валу або системи підшипників ковзання, але й вартість підготовки та монтажу також вища.

Лінійні рейки також можуть сприйматися як менш плавні або «виїмчасті» у своїх ходових властивостях, ніж інші типи підшипників. Це пов'язано з контактом, який відбувається між кульками (або роликами), що несуть навантаження, та доріжками кочення. Попереднє навантаження лінійної рейкової системи, яке часто робиться для збільшення жорсткості, може посилити відчуття «виїмчастості» під час переміщення блоку підшипника вздовж рейки. (Цей ефект зникає, коли навантаження прикладається до підшипника, але відчуття часто залишається.)

Для застосувань, які не потребують вантажопідйомності, жорсткості або точності переміщення лінійної рейки, можуть бути придатними та менш дорогими інші лінійні напрямні, такі як системи з круглим валом, напрямні з підшипниками ковзання або навіть перехрещені роликові ковзання.