Tässä artikkelissa selitetään lineaarisen järjestelmän suunnittelun perusteet, mukaan lukien rakennetukijärjestelmä, ohjaustekniikka, käyttötekniikka ja tiivisteet, voitelu ja lisävarusteet. Ensin keskustellaan eri tekniikoiden, kuten lyijyruuvikäytön, kuularuuvikäytön, hihnakäytön, kuulaohjaimien, liukuohjaimien ja pyöräohjaimien, eduista ja haitoista. Tämän jälkeen artikkelissa tarkastellaan oman lineaarisen järjestelmän suunnittelun ja rakentamisen etuja ja haittoja verrattuna järjestelmän määrittämiseen tavallisista rakennuspalikoista. Lopuksi artikkelissa kuvataan vaiheittainen web-pohjainen prosessi lineaarisen järjestelmän mitoittamiseksi ja valitsemiseksi, joka perustuu taloudellisiin vakiokomponentteihin.

Lineaarisen järjestelmän rakennuspalikoita ovat rakenteellinen tukijärjestelmä, käyttöjärjestelmä, ohjausjärjestelmä, tiivistys, voitelu ja lisävarusteet. Rakennetukijärjestelmän pääkomponentti on tyypillisesti alumiinipuriste, jota on saatavana jopa 12 metrin pituisina. Alustan asennuspinta voidaan työstää tarkkaa sijoittelua vaativiin sovelluksiin. Pohjapursotuksia alhaisemman tarkkuuden kuljetustyyppisiin sovelluksiin ei yleensä koneisteta. Kuljetussovelluksissa käytettävät alustat on optimoitu kestämään taipumista kuormituksen alaisena ja vääntymistä ekstruusioprosessin aikana, mikä mahdollistaa järjestelmän tukemisen vain päistä.

Ohjainten päätyypit ovat palloohjaimet, pyöräohjaimet ja liuku- tai prismaohjaimet. Palloohjaimet tukevat suuria hyötykuormia jopa 38 000 newtoniin (N) ja suuria momenttikuormia jopa 27,60 newtonmetriin (Nm). Muita palloohjaimien etuja ovat alhainen kitka ja korkea jäykkyys. Palloohjaimet ovat saatavilla joko yksi- tai kaksikiskokokoonpanoina. Palloohjaimien heikkouksia ovat suhteellisen korkea hinta ja korkea melutaso. Pyöränohjainten tärkein etu on niiden kyky toimia poikkeuksellisen suurilla nopeuksilla, jopa 10 metriä sekunnissa (m/s). Pyöränohjaimet tarjoavat myös alhaisen kitkan ja erittäin suuren jäykkyyden. Toisaalta pyörien ohjaimilla on suhteellisen alhainen iskunkesto. Liukuohjaimissa käytetään prisman muotoisia polymeeriholkkeja, jotka kulkevat suoraan profiilin pinnalla, mikä takaa erittäin hiljaisen toiminnan ja kestää suuria iskukuormituksia. Liukuohjaimien tärkein etu on niiden kyky toimia saastuneessa ympäristössä. Liukuohjaimilla on pienempi nopeus ja kantavuus kuin pallo- tai pyöräohjaimilla.

Suosituimmat käyttötekniikat ovat kuularuuvikäytöt, lyijyruuvikäytöt ja hihnakäytöt. Kuularuuvikäyttö koostuu kuularuuvista ja kuulamutterista, joissa on kierrätyskuulalaakerit. Maadoitettu ja esikuormitetut kuularuuvit tarjoavat poikkeuksellisen korkean paikannustarkkuuden. Kuularuuviin kohdistuva kuormitus jakautuu suurelle määrälle kuulalaakereita siten, että jokaiseen kuulaan kohdistuu suhteellisen pieni kuormitus. Tuloksena on korkea absoluuttinen tarkkuus 0,005 mm:iin asti, suuri työntövoima jopa 40 KN ja suuri jäykkyys. Absoluuttinen tarkkuus määritellään suurimmaksi virheeksi odotetun ja todellisen sijainnin välillä. Palloruuvikäytöt tarjoavat tyypillisesti 90 %:n mekaanisen hyötysuhteen, joten niiden korkeammat kustannukset kompensoivat usein pienentyneet tehovaatimukset. Kuularuuvin kriittinen nopeus määräytyy ruuvin juuren halkaisijan, tukemattoman pituuden ja päätytuen konfiguraation mukaan. Palloruuvituet mahdollistavat ruuvikäyttöisten yksiköiden käytön jopa 12 metrin iskunpituudella ja 3000 rpm:n syöttönopeudella. Lyijyruuvikäytöt eivät vastaa kuularuuvikäyttöjen absoluuttista paikannustarkkuutta, mutta ne tarjoavat erinomaisen 0,005 mm:n toistettavuuden. Toistettavuus määritellään paikannusjärjestelmän kyvyksi palata sijaintiin käytön aikana, kun se lähestyy samasta suunnasta samalla nopeudella ja hidastuvuusnopeudella. Lyijyruuvikäyttöjä käytetään alhaisen ja keskisuuren käyttöasteen asemointisovelluksissa ja ne toimivat alhaisilla äänitasoilla. Hihnakäyttöjä käytetään suurissa nopeuksissa, suuren suorituskyvyn kuljetussovelluksissa, joiden nopeus on jopa 10 m/s ja kiihtyvyys jopa 40 m/s2. Sekä ohjausjärjestelmä että käyttöjärjestelmä vaativat tyypillisesti voitelun. Helppo pääsy voiteluliittimiin yksinkertaistaa ennaltaehkäisevää huoltoa. Yksi tehokas tapa on Zerk-liittimien käyttö vaunuissa, jotka syöttävät verkkoa, jonka kautta sekä kuularuuvi että lineaarilaakerijärjestelmä voidellaan asennuksen aikana ja säännöllisin huoltovälein. Prismaohjainjärjestelmä on huoltovapaa. Polymeerille ominaisen voitelukyvyn lisäksi on voideltuja huopapyyhkimet, jotka täydentävät voiteluainetta jokaisella vedolla. Tiivistystekniikka on tärkeä monissa sovelluksissa. Magneettinauhatiiviste koostuu ruostumattomasta teräksestä valmistetusta magneettinauhasta, joka on jousitettu jännityksen ylläpitämiseksi. Molemmat päät on kiinnitetty järjestelmän päätylevyihin ja peitenauha tai tiivistenauha vedetään vaunussa olevan ontelon läpi. Kun vaunut kulkevat järjestelmän pituuden poikki, nauha nostetaan pois magneeteista, jotta vaunu pääsee kulkemaan.

Vaihtoehtoinen tiivistystekniikka, muoviset kansinauhat käyttävät yhteensopivaa kuminauhaa, joka lukittuu pohjapursotukseen ja toimii paljon kuin Ziploc-pussi. Vastaavat "kieleke ja ura" -profiilit luovat labyrinttitiivisteen, joka estää erittäin tehokkaasti hiukkasten pääsyn sisään. Joustavat moottoritelineet yksinkertaistavat lineaaristen järjestelmien integrointia automatisoituihin kokoonpanoihin. Käyttäjät voivat yksinkertaisesti pyytää standardinmukaista NEMA-moottorikiinnitystä tai antaa omaa moottoriaan koskevat asennustiedot tai moottorin valmistajan nimen ja osanumeron. Kotelo ja kytkin on koneistettu tavallisista aihioista vastaamaan asiakkaan moottorin tärkeimpiä ominaisuuksia: pultin koko ja pultin ympyrän halkaisija moottorin laipassa; moottorin ohjaajan halkaisija; ja moottorin akselin halkaisija ja pituus. Tämän ansiosta liukulevyt voidaan helposti asentaa vaakasuoraan, pystysuoraan, kaltevaan tai ylösalaisin melkein mihin tahansa moottoriin taatun kohdistuksen kanssa.

Kaikki vetotyyppien ja ohjaintyypin yhdistelmät eivät ole järkeviä. Käytännön sovelluksissa käytettävät seitsemän teknologiaryhmää ovat ruuvikäyttö ja kuulaohjain, ruuvikäyttö ja liukuohjain, kuularuuvikäyttö ja kuulaohjain, kuularuuvikäyttö ja liukuohjain, hihnakäyttö ja kuulaohjain, hihnakäyttö ja liukuohjain , ja hihnaveto ja pyöränohjain. Hämähäkkikaaviot kuvaavat kunkin tekniikan suhteellisia vahvuuksia ja heikkouksia. Kuularuuvikäyttö ja kuulaohjaintekniikka tarjoavat korkean toistettavuuden, suuren jäykkyyden ja kyvyn käsitellä suuria voimia ja momentteja. Sitä käytetään tarkkuusasemointisovelluksissa suurilla kuormituksilla ja korkeilla käyttöjaksoilla, kuten lineaarisessa järjestelmässä, jota käytetään hammaspyörien aihioiden lataamiseen ja purkamiseen työstökoneessa. Hihnakäyttöiset, palloohjatut yksiköt on suunniteltu suuriin nopeuksiin ja kiihdytyssovelluksiin, joissa on raskas hyötykuorma ja suuri momenttikuorma. Tämä teknologiaryhmä soveltuu sovelluksiin, jotka ylittävät aukon ja joita tuetaan joko päistä tai ajoittain. Tyypillinen sovellus sisältää tölkin lavastuksen. Hihnakäyttöiset, liukuohjatut lineaarijärjestelmät tarjoavat kohtuullisen nopeuden ja kiihtyvyyden. Liukuohjaimet voivat hallita iskukuormituksia, mutta niiden lineaariset nopeudet ovat jonkin verran rajallisia. Tämä yhdistelmä tarjoaa kustannustehokkaan, hiljaisen ratkaisun, joka vaatii vähän huoltoa. Magneettisen suojanauhan lisääminen tekee tästä ratkaisusta ihanteellisen ympäristöihin, joissa on korkea hiukkaspitoisuus ja pesuvaatimukset, kuten metallilevyn ruiskutuskäsittely. Hihnakäyttöiset, pyöräohjatut yksiköt tarjoavat suuren lineaarisen nopeuden ja kiihtyvyyden sekä kohtuulliset kustannukset, alhaiset melut ja suhteellisen alhaiset huoltovaatimukset. Tyypillinen käyttökohde on pakkaus- ja täyttökone.

Tee vai osta? Kun harkitaan lineaarisen järjestelmän valmistamista vai ostamista, on tärkeää tarkastella lineaarisen järjestelmän suunnitteluun tarvittavaa suunnitteluaikaa ja asiantuntemusta. Järjestelmän suunnittelu sisältää teknisiä laskelmia, kuten lineaari- ja radiaalilaakerien käyttöiän, kuularuuvin käyttöiän, kuularuuvin kriittisen nopeuden, tukiprofiilin taipuman, voitelun valinnan, kannen suunnittelun jne. Lineaarisen järjestelmän supermitoituksen lähestymistapa vähentää Suunnitteluajalla on se haittapuoli, että kustannukset ja kirjekuoret kasvavat ja perussuunnittelua vaaditaan edelleen, jotta varmistetaan, ettei mitään perustavaa ole jäänyt huomaamatta. Lineaarisia järjestelmiä ostettaessa tulee joskus aikoja, jolloin vakioluettelotuotteet eivät täytä sovelluksen vaatimuksia. Tässä tapauksessa merkittävät muutokset standardituotteisiin tai valkoisten arkkien malleihin ovat toteuttamiskelpoisia vaihtoehtoja. Kumppani, jolla on laaja valikoima tuotteita ja suunnittelukykyjä, voi työskennellä kanssasi ratkaistakseen ongelmasi säästäen aikaa ja rahaa sekä nopeuttaen kehityssykliä.