Menestyneen lineaarisen liikejärjestelmän rakentaminen alkaa sopivan toimilaitteen valinnasta. Eri kokojen, tekniikoiden ja laatujen välillä on satoja vaihtoehtoja. Temppu on ohjata alas toimilaitteeseen, joka tuottaa parhaat tulokset. Onneksi se ei ole niin vaikeaa kuin miltä se kuulostaa. Sovelluksen vaatimukset vähentävät mahdollisten toimilaiteratkaisujen määrää ja projektin rajoitteet määräävät parhaan sopivuuden.

Prosessi alkaa ottamalla huomioon tässä luetellut avaintekijät.

Nopeus

Nopeus on tärkeä tekijä, joka on otettava huomioon toimilaitetta valittaessa. Vaikka ruuvityyppiset toimilaitteet ovat tehokkaita, taloudellisia komponentteja erittäin suurilla nopeuksilla, ne kärsivät ilmiöstä, joka tunnetaan nimellä ruuvipiiska, jossa ruuvi kumartuu kääntyessään. Ruuvipiiska aiheuttaa tärinää ja ennenaikaista kulumista.

Ruuvin piiskan kynnys, jota kutsutaan kriittiseksi nopeudeksi, riippuu ruuvin mitoista ja materiaalista. Kriittinen nopeus voidaan laskea analyyttisesti tunnettujen yhtälöiden avulla. Jos nopeus on liian suuri ruuvityyppisen toimilaitteen käyttöön, harkitse lineaarimoottoria tai hihnakäyttöistä toimilaitetta.

Ladata

On oleellista, että toimilaite on mitoitettu kuorman mukaan. Kantavuuden mitoituksessa on otettava huomioon useita tekijöitä: ohjauslaakerien säteittäinen kantavuus, tukikelkan momenttikapasiteetti sekä tukilaakerien ja kuularuuvin aksiaalinen kantavuus. On tärkeää valita toimilaite, joka on suunniteltu käsittelemään sovelluksen aiheuttamia kuormia.

Yleinen väärinkäsitys on, että vain kantavuudella on merkitystä, ja kantavuus mahdollistaa toimilaitteen käyttöiän laskemisen tietyllä kuormituksella. On kuitenkin otettava huomioon muut tekijät, kuten toimilaitteen jäykkyys eri kuormitussuunnissa. Suunnitteluryhmä voi suorittaa kuormanpoikkeamalaskelmia määrittääkseen, toimiiko toimilaite onnistuneesti sovelluksessa.

Toinen huomioon otettava tekijä on kuorman sijainti. Toimilaitteen akselia pitkin kulkevan vaunun päällä lepäävä massa aiheuttaa hyvin erilaisia ​​voimia kuin kaatumismomenttia käyttävä yläkuorma. Varmista, että toimilaite on oikean kokoinen ja tuettu.

Pystysuorat sovellukset vaativat erityistä huolellisuutta kuorman asennon säilyttämiseksi. Tietyissä suunnitteluparametreissa lyijyruuvit ovat itselukittuvia. Tämä tarkoittaa, että niitä ei voi ajaa takaisin edes moottorivian sattuessa. Ruuvin itselukittuvuuden varmistamiseksi ruuvin hyötysuhteen on oltava alle 50 %, jolloin tehokkuus riippuu johtokulmasta ja mutterin ja ruuvin välisestä kitkakertoimesta. Vaihtoehtoisesti hammastanko-toimilaitteet voivat myös toimia.

Hihnat ovat parantuneet huomattavasti viime vuosina. Ne ovat kestäviä ja erittäin suunniteltuja, jotta ne eivät enää vaadi säännöllistä kiristystä entiseen tapaan. Hihnakäytöt ovat hyviä valintoja, jos nopeus- ja iskuvaatimukset eivät ole kuularuuvin tai johdinruuvin tarjoamia. Erityistä varovaisuutta on noudatettava, jos hihnakäyttöä käytetään pystysuunnassa. On suositeltavaa käyttää sopivaa vastapainoa tai jarrua kuorman hidastamiseen, pysäyttämiseen ja tukemiseen turvallisuuden vuoksi.

Iskun pituus

Seuraava huomioitava tekijä on iskun pituus. Ruuvipohjaiset toimilaitteet ovat tehokkaita, ja niitä voidaan joissain tapauksissa käyttää jopa 5 jalan iskunpituuksiin. On huolehdittava siitä, että ruuvikäyttöiset toimilaitteet eivät ylitä kriittistä nopeutta. Pitkälle iskunpituudelle hihnakäytöt ovat parempia vaihtoehtoja. Nykypäivän hihnat ovat pitkälle suunniteltuja materiaaleja, jotka tarvitsevat vain vähän huoltoa. Niitä voidaan käyttää jopa 50 jalan etäisyyksillä.

Toinen vaihtoehto pitkille iskuille on lineaarimoottori. Pohjimmiltaan rullatut servomoottorit, lineaarimoottorit koostuvat voimasta, joka kulkee kiinteää magneettirataa pitkin. Teoriassa raita voi olla niin pitkä kuin halutaan. Käytännön näkökulmasta lineaarimoottoreita rajoittavat sekä vaatimus tasaisen, huolellisesti kohdistetun magneettiradan tarjoamisesta että magneettien kustannuksista. Moottorikaapeleiden hallinta erittäin pitkien matkojen aikana voi myös olla haaste.

Toistettavuus

Jokaisella sovelluksella on toistettavuusvaatimus. Oikealla valinnalla toimilaite tarjoaa järjestelmän, joka ei ainoastaan ​​täytä näitä vaatimuksia, vaan myös auttaa projektia saavuttamaan budjetin ja kokoonpanoajan tavoitteet. Ruuvityyppiset toimilaitteet tarjoavat toistettavuuden luokkaa ±0,0001 - ±0,003 tuumaa. Tämä on ±0,002 - ±0,010 tuumaa hihnakäytössä.

Optimaalinen valinta riippuu sovelluksen tarpeista. Hihnakäytöt eivät toimi yhtä hyvin kuin ruuvityyppiset toimilaitteet, mutta sovelluksessa, jossa on anteeksiantavammat toleranssit, hihnakäytöt voivat tarjota merkittäviä säästöjä. Vaativammissa sovelluksissa lineaarimoottoritoimilaitteet tarjoavat toistettavuuden, joka voi olla alle mikronin.

Käyttömäärä

Käyttömäärällä on suuri vaikutus laitteiden käyttöikään. On tärkeää valita lineaarinen toimilaite, joka täyttää sovelluksen vaatimukset. Esimerkiksi johtoruuvit perustuvat liukukoskettimeen – tyypillisesti ruostumattomasta teräksestä muoviin (sovelluksesta riippuen käytettävissä on monia vaihtoehtoja). Tämä aiheuttaa huomattavaa kulumista laitteen käyttöiän aikana. Tästä syystä lyijyruuveja tulee välttää, jos sinulla on yhdistetty suuri kuormitus ja korkea käyttöjakso.

Valitse sen sijaan kierrättävä kuularuuvitoimilaite. Näissä laitteissa on vierintäkitka, ei liukukitka, joten ne kestävät pidempään ja käyttöikä on ennakoitavampi. Pallot voivat kuitenkin vaurioitua, etenkin suurilla kuormituksilla. Jos sovellus ei siedä vikaa, kokeile planeettarullaruuvia. Nämä laitteet jakavat painon kulumisen minimoimiseksi, joten ne sopivat hyvin muun muassa sotilas- ja ilmailusovelluksiin. Budjettisovelluksissa hihnakäyttö voi myös toimia.

Ympäristö

Toimilaitteen valintaan vaikuttaa myös sovelluksen toimintaympäristö. Vältä lyijyruuvitoimilaitteita puhdastilaympäristössä. Metallin ja muovin välinen kosketus synnyttää hiukkasia, jotka vaarantavat puhdastilan luokituksen.

Toisaalta erittäin likaiset ympäristöt voivat vahingoittaa toimilaitteita. Tankomaisissa toimilaitteissa ruuvi on tiivistetty koteloon. Tämän seurauksena sauvamaiset toimilaitteet ovat kohtuullisen turvallisia ympäristöissä, joissa on kontaminaatiota ja nestettä. Tangottomissa toimilaitteissa kuorma lepää vaunun päällä, joka on liitettävä ruuviin, mikä voi altistaa toimilaitteen saastumiselle.

Tästä johtuen tangottomat toimilaitteet tarvitsevat erityisvarauksia, olipa perustekniikka ruuvityyppinen toimilaite tai lineaarimoottori. Etsi komponentteja, joilla on IP-luokitukset. Harkitse raon asentamista alaspäin sisäänpääsyn vähentämiseksi. Huomaa, että voitelu voi vangita ja pitää hiukkaset vaurioittaen pintoja ajan myötä.

Toinen ympäristön kannalta huomioitava tekijä on käytettävissä olevan tilan määrä. Maailman paras toimilaite on hyödytön, jos se ei mahdu käsillä olevaan kirjekuoreen. Määritä toimilaitteet jo suunnitteluvaiheessa varmistaaksesi, että tilaa on riittävästi. Työskentele tiiviissä toimittajasi kanssa hyödyntääksesi kaikkia tekijöitä, jotka voivat tarjota tarvitsemasi ominaisuudet kompaktissa muodossa.

Budjetti

On aina tärkeää pitää hinnoittelutavoitteet mielessä. Lineaarimoottorit ovat kalleimmat, ja niitä seuraavat ruuvityyppiset toimilaitteet (planeettaruuvi, kuularuuvi ja lyijyruuvi). Hihnakäytöt ovat edullisimpia.

Suunnittelu sisältää aina kompromisseja. Yllä oleva luettelo on ensimmäinen leikkaus toimilaitteen valinnassa. Tietyssä sovelluksessa erityiset rajoitukset voivat tarkoittaa, että budjetti on suurempi prioriteetti kuin suorituskyky, tai että käyttösuhde on tärkeämpi kuin nopeus. Aloita toimilaitteen määrittely mahdollisimman varhaisessa suunnitteluvaiheessa. Yritä työskennellä vakiokomponenttien kanssa. Jos mikään näistä ei täytä tarpeitasi, keskustele myyjäsi kanssa räätälöidyn tuotteen kehittämisestä, joka saa työn tehtyä.