El mejor enfoque para especificar y dimensionar los rieles lineales es definir primero los parámetros más críticos de la aplicación; limitar las opciones basadas en estos requisitos; y luego aplique variables críticas para hacer la selección final de riel lineal.

Primero los conceptos básicos:Los rieles de guía lineales, las guías y las diapositivas son sistemas mecánicos compuestos de rieles y rodamientos que soportan y mueven cargas físicas a lo largo de una ruta lineal con un bajo coeficiente de fricción. Por lo general, se clasifican como elementos rodantes o tipos de buje de plano. Debido a que muchas formas y tamaños están disponibles en varios fabricantes diseñados para satisfacer necesidades de ingeniería específicas, su aplicación única determina la lista de parámetros críticos que debe considerar, así como su orden de importancia.

Los tipos más comunes de guías y rodamientos incluyen rieles perfilados (cuadrados) con bloques de rodamiento de bolas de recirculación, guías para rodamientos de rodillos y rieles redondos con bujes de bolas de recirculación o bujes de avión. Los rieles perfilados se adaptan a las aplicaciones que requieren rigidez y precisión excepcionales, como en los cabezales de máquina y los movimientos de la placa de circuito de precisión. Los sistemas de rodamiento de rodillos están destinados a una gama más amplia de aplicaciones, como elevar y transferir piezas, o aplicaciones de selección y lugar.

Para seleccionar cuál de los rieles funciona mejor para una aplicación, primero, analice las necesidades específicas del sistema. A continuación, comprenda las pautas de requisitos o del programa del cliente, que incluyen el número de ejes, repetibilidad, tolerancia y precisión requeridas para lograr el resultado final. Finalmente, considere la contaminación ambiental, como el polvo, el agua, las fibras y otras sustancias.

Para cualquier sistema, el entorno operativo determina el tipo de rodamientos que deben seleccionarse. Por ejemplo, los entornos sucios pueden contaminar el ensamblaje e interferir con el funcionamiento adecuado de la recirculación de rutas de bola. La contaminación es más manejable en los sistemas de rodillos porque los elementos rodantes son generalmente más grandes. Las aplicaciones de los rodamientos de plano se recomiendan donde no se recomienda la lubricación de contactos superficiales o no se puede expuestos al medio ambiente, como en ciertos laboratorios de investigación o instalaciones de fabricación de chips de silicio.

Después de seleccionar un sistema, ensamble los parámetros para dimensionarlo correctamente. Para cada movimiento en un sistema de vía guía lineal, considere los siguientes parámetros: carrera, carga, velocidad, ciclo de trabajo, área de montaje y orientación de montaje.

Tamaño del sistema de guía lineal

La carga estática consiste en el peso de la silla, el accesorio de nidos, la carga útil y los rodamientos. Si 40.0 lb se centra horizontalmente hacia adelante/a popa y de izquierda a derecha en un típico ferrocarril y cuatro transportes, cada uno de los bloques de rodamiento se cargaría estáticamente a 10.0 lb.

Las diapositivas vienen en dos tipos básicos: silla de montar y voladizo. La diapositiva estándar de silla de montar horizontalmente utiliza un sillín o bloque que se mueve entre dos bloques finales fijos. Con el deslizamiento en voladizo, el cuerpo principal y el cilindro permanecen estáticos, mientras que la placa de herramienta se extiende y se retrae. Existe una segunda aplicación en voladizo cuando se mueve las cargas verticalmente. Con un riel y dos carruajes, ambos carruajes de rodamiento se pueden cargar por igual en dirección radial. Para dimensionar el rodamiento o el carro, la carga total para el control deslizante más estresado estáticamente suele establecerse como el peor de los casos.

Al dimensionar los rodamientos, organice el parámetro de carga y su distancia al centro de gravedad (CG) o centro de masa. La carga se refiere al peso o fuerza aplicada al sistema, que incluye la carga estática y dinámica. La carga estática comprende el peso de la silla de montar, el accesorio de nidos, la carga útil y los rodamientos. La carga dinámica (o cinética) debe tener en cuenta las cargas aplicadas a medida que interactúan con el sillín cargado de rodamientos. Normalmente, esta carga colocaría un requisito torsional en los rodamientos. El CG para la silla de montar proporciona un valor de carga único a cierta distancia de los centros de rodamiento.

Estos valores dinámicos, así como los valores de carga estática, se pueden organizar como radial (corad), axial (coaxante), torque sobre el eje "x" (mx), torque sobre el eje "y" (my) y torque sobre "z" eje (MZ). Las variables se pueden usar en la mayoría de cualquier aplicación de tamaño de rodamiento para seleccionar el tamaño apropiado del carro. Los valores de carga normalmente se presentan en LB o Newtons (N) estáticamente y en los medidores de LB o Newton (NM) para la carga dinámica.

El centro de las cargas individuales es una distancia relativa al centro del sistema de guía o centros de rodamiento, la masa total tiene una distancia CG a los rieles guía de 1,5 pulgadas (60 pulg. Lb/40 lb). Los rodamientos tendrían que manejar una carga de torque de 60 pulgadas, especialmente porque la silla de montar se acelera o desacelera rápidamente.

Velocidad:La velocidad es fundamental para considerar porque las cargas aplicadas afectan el sistema de manera diferente durante la aceleración y la desaceleración versus el movimiento a una velocidad constante. La velocidad se proporciona típicamente como en./S o el equivalente métrico en m/s. Factores como el tipo de perfil de movimiento determinan la aceleración necesaria para alcanzar la velocidad o el tiempo de ciclo deseado. La carga se acelera rápidamente en un perfil de movimiento trapezoidal y luego se mueve a una velocidad constante antes de desacelerar. Sin embargo, un perfil de movimiento triangular acelera y desacelera rápidamente. Además, al calcular la velocidad de la aplicación, considere la tasa de movimiento superior, así como la aceleración y la desaceleración necesarias para lograr el momento general para un movimiento.

Ciclo de servicio:El parámetro del ciclo de trabajo debe considerar el movimiento completo de la silla de montar a través de un ciclo completo, que a menudo es dos veces el accidente cerebrovascular más las operaciones inactivas en una cantidad de tiempo deseada. La carrera de la aplicación es la longitud del movimiento general completo en una dirección a lo largo de una ruta lineal. Por lo general, el parámetro del ciclo de trabajo se organiza como el número de ciclos requeridos por minuto.

Área de montaje:El área de montaje para el riel de guía y los cojinetes de silla ayuda a determinar la longitud total (OAL) y la separación del riel del sistema de orientación. En la mayoría de las aplicaciones, es mejor considerar la huella más amplia posible para que los rodamientos funcionen. A menos que use cojinetes lineales telescópicos, que actúan de manera similar a las diapositivas simples de cajones, el OAL del riel guía debe incluir la carrera del movimiento lineal y la huella de los rodamientos.

El área de montaje también debe tener en cuenta el sistema de sustrato o enmarcado para mantener la guía. La huella del rodamiento es la distancia desde la parte delantera de un carro hasta la parte trasera del carro más lejano a lo largo de una guía lineal. Muchos ejes perfilados deben montarse en superficies completamente mecanizadas y de tierra para cumplir adecuadamente los requisitos del programa para la precisión. Otros diseños se pueden aplicar directamente al aluminio estructural o al marco tubular sin perder capacidad o rigidez.

Orientación:La orientación de montaje de las formas es crítica para configurar el parámetro de carga porque el sillín podría moverse horizontalmente, verticalmente, a lo largo de una montaña de pared, o incluso en una posición invertida. Para el mejor rendimiento, administre la carga de la aplicación con la parte más fuerte del sistema de rodamientos. Por ejemplo, el control deslizante radial que soporta bola debe estar orientado para transportar la carga radialmente, no axialmente.

Ahora haga una selección de guía lineal

Este es un ejemplo de una aplicación que contiene un entorno contaminado con polvo de luz estándar que requiere repetibilidad media. Debido a estos dos factores, se selecciona un sistema de rodamiento basado en rodillos precargado que se ejecuta en pistas de acero endurecida. La velocidad es rápida y más larga se puede lograr la vida sin tener que impulsar los niveles de capacidad máxima.

En general, para un 1 pulg. Guía, los cojinetes de avión no deben exceder los 20 pulgadas/, la recirculación de sistemas de pelota de 80 pulgadas, y los rodillos de unos 200 pulgadas/. Para lograr la carrera completa de 118 pulgadas en 3 s, aceleraremos y desaceleraremos 6 pulgadas en 0.5 s cada una. Esto permitiría 106 pulgadas de accidente cerebrovascular y 2 s para alcanzar el momento objetivo. Cada una de las guías debe tener al menos 162 pulgadas de largo, porque la carrera es de 118 pulgadas. Y la longitud del sillín es de 44 pulgadas. En la dimensión que se ejecuta a lo largo de la guía. A veces es útil permitir una pulgada o dos adicionales en cada extremo de la carrera para interruptores de límite, amortiguadores o sensores.

Cada uno de los rodamientos se cargará igualmente a 100 lb, porque los rodamientos están montados en cada esquina de la silla de montar, y el centro de gravedad de la masa está centrado en la parte delantera y de izquierda a derecha. Cada uno de los carruajes de los rodamientos puede manejar 500 lb de carga radial máxima, por lo que se calcula una vida adecuada porque los rodamientos se cargan dentro del rango de 20 a 50% de capacidad total.