La meilleure approche pour spécifier et dimensionner les rails linéaires est de définir d'abord les paramètres les plus critiques de l'application; rétrécir les choix en fonction de ces exigences; puis appliquer des variables critiques pour effectuer la sélection finale linéaire-rail.

D'abord les bases:Les rails de guidage linéaires, les voies de guidage et les diapositives sont des systèmes mécaniques composés de rails et de roulements qui soutiennent et déplacent les charges physiques le long d'un chemin linéaire avec un faible coefficient de frottement. Ils sont généralement classés comme des types d'éléments roulants ou de la bague plane. Étant donné que de nombreuses formes et tailles sont disponibles auprès de divers fabricants conçus pour répondre aux besoins d'ingénierie spécifiques, votre application unique détermine la liste des paramètres critiques que vous devriez considérer ainsi que leur ordre d'importance.

Les types de guides et les roulements les plus courants comprennent des rails profilés (carrés) avec des blocs de roulement à billes de recirculation, des voies de guidage pour les roulements à rouleaux et des rails ronds avec des bagues à billes de recirculation ou des bagues planes. Les rails profilés conviennent aux applications qui nécessitent une rigidité et une précision exceptionnelles, comme dans les têtes de machine-outillage et les mouvements de la carte de circulation de précision. Les systèmes de roulement à rouleaux sont destinés à une gamme plus large d'applications telles que les pièces de levage et de transfert, ou les applications de pick-and-place.

Pour sélectionner lequel des rails fonctionne le mieux pour une application, analysez d'abord les besoins spécifiques du système. Ensuite, comprenez les exigences ou les directives du programme du client, qui incluent le nombre d'axes, la répétabilité, la tolérance et la précision requises pour atteindre le résultat final. Enfin, considérez la contamination environnementale, comme la poussière, l'eau, les fibres et d'autres substances.

Pour tout système, l'environnement de fonctionnement détermine le type de roulements qui doivent être sélectionnés. Par exemple, les environnements sales peuvent contaminer l'assemblage et interférer avec le bon fonctionnement des chemins de balle de re-circulation. La contamination est plus gérable dans les systèmes de rouleaux car les éléments roulants sont généralement plus importants. Les roulements de plan conviennent aux applications où la lubrification à contact en surface n'est pas recommandée ou ne peut pas être exposée à l'environnement comme dans certains laboratoires de recherche ou installations de fabrication de puces de silicium.

Après avoir sélectionné un système, assemblez les paramètres pour la tailler correctement. Pour chaque mouvement dans un système de guidage linéaire, considérez les paramètres suivants: course, charge, vitesse, cycle de service, zone de montage et orientation de montage.

Taille du système de guide linéaire

La charge statique se compose du poids de la selle, du fixation du nid, de la charge utile et des roulements. Si 40,0 lb est centré horizontalement avant / arrière et de gauche à droite dans un double rail typique et un ensemble de quatre chariots, chacun des blocs de roulement serait chargé statiquement à 10,0 lb.

Les diapositives sont disponibles en deux types de base: la selle et le cantilever. La diapositive standard à base de selle à base horizontale utilise une selle ou un bloc qui se déplace entre deux blocs d'extrémité fixes. Avec la glissière en porte-à-faux, le corps principal et le cylindre restent statiques, tandis que la plaque à outils s'étend et se rétracte. Une deuxième application en porte-à-faux existe lors du déplacement des charges verticalement. Avec un rail et deux voitures, les deux voitures de roulement peuvent être chargées également dans une direction radiale. Pour dimensionner le roulement ou le chariot, la charge totale du curseur la plus stressé par statistique est généralement définie comme le pire des cas.

Lorsque vous dimensionnez les roulements, organisez le paramètre de charge et sa distance au centre de gravité (CG) ou au centre de masse. La charge se réfère au poids ou à la force appliquée au système, qui comprend à la fois le chargement statique et dynamique. La charge statique comprend le poids de la selle, de la fixation du nid, de la charge utile et des roulements. Le chargement dynamique (ou cinétique) doit tenir compte des charges appliquées lorsqu'ils interagissent avec la selle chargée de roulement. Normalement, cette charge placerait une exigence de torsion sur les roulements. Le CG pour la selle offre une seule valeur de charge à une certaine distance des centres de roulement.

Ces valeurs dynamiques ainsi que les valeurs de chargement statique peuvent ensuite être organisées en tant que radiale (corad), axial (coaxial), couple autour de l'axe "x" (MX), couple autour de l'axe "y" (MOS) et couple autour de "Z" axe (mz). Les variables peuvent ensuite être utilisées dans la plupart des applications de dimensionnement des roulements pour sélectionner la taille appropriée du chariot. Les valeurs de chargement sont normalement présentées dans LB ou Newtons (n) statiquement et dans les mètres (NM) de LB ou Newton pour le chargement dynamique.

Le centre des charges individuelles est une distance relative au centre du système de guidage ou des centres de roulement, la masse totale a une distance CG aux rails de guidage de 1,5 pouce (60 po / lb / 40 lb). Les roulements devraient gérer une charge de couple de 60 po. LB, d'autant plus que la selle est accélérée ou décélérée rapidement.

Vitesse:La vitesse est essentielle à considérer car les charges appliquées affectent le système différemment pendant l'accélération et la décélération par rapport au mouvement à un rythme constant. La vitesse est généralement fournie comme dans ./S ou l'équivalent métrique en m / s. Des facteurs tels que le type de profil de déplacement, détermine l'accélération nécessaire pour atteindre la vitesse ou le temps de cycle souhaité. La charge accélère rapidement dans un profil de mouvement trapézoïdal, puis se déplace à une vitesse constante avant de ralentir. Un profil de déplacement triangulaire, cependant, accélère et décélère rapidement. De plus, lors du calcul de la vitesse de l'application, considérez le taux de mouvement supérieur, ainsi que l'accélération et la décélération nécessaires pour atteindre le moment global d'un mouvement.

Cycle de service:Le paramètre du cycle de service doit tenir compte du mouvement complet de la selle à travers un cycle complet, qui est le plus souvent deux fois la course et les opérations inactives dans un temps souhaité. La course de l'application est la longueur du mouvement global complet dans une direction le long d'un chemin linéaire. En règle générale, le paramètre du cycle de service est organisé comme le nombre de cycles requis par minute.

Zone de montage:La zone de montage des roulements de rail et de selle guide aide à déterminer la longueur globale (OAL) et la séparation des rails du système de guidage. Dans la plupart des applications, il est préférable de considérer l'empreinte la plus large possible pour que les roulements fonctionnent. À moins que vous n'utilisiez des roulements linéaires télescopiques, qui agissent d'une manière similaire aux simples diapositives de tiroir, l'OAL du rail de guidage doit inclure la course du mouvement linéaire ainsi que l'empreinte de roulement.

La zone de montage doit également prendre en compte le système de substrat ou de cadrage pour tenir le guide. L'empreinte de roulement est la distance de l'avant d'un chariot à l'arrière de la voiture la plus éloignée le long d'une voie de guidage linéaire. De nombreux arbres profilés doivent être montés sur des surfaces entièrement usinées et au sol pour répondre correctement aux exigences du programme pour précision. D'autres conceptions peuvent être appliquées directement sur l'aluminium structurel ou le cadrage tubulaire sans perdre la capacité ni la rigidité.

Orientation:L'orientation de montage des voies est essentielle pour configurer le paramètre de chargement car la selle pourrait se déplacer horizontalement, verticalement, le long d'un montage mural, ou même dans une position inversée. Pour les meilleures performances, gérez le chargement de l'application avec la partie la plus forte du système de roulement. Par exemple, le curseur à billes radial doit être orienté pour transporter la charge radialement, pas axialement.

Faites maintenant une sélection de guide linéaire

Ceci est un exemple d'une application contenant un environnement standard contaminé par la poussière légère qui nécessite une répétabilité moyenne. En raison de ces deux facteurs, un système de roulement à rouleaux préchargé fonctionnant sur des voies de course en acier durci est sélectionnée. La vitesse est rapide et une durée de vie plus longue peut être atteinte sans avoir à pousser les niveaux de capacité maximum.

Généralement, pour un 1 po. Guide, les roulements d'avion ne doivent pas dépasser 20 pouces de 20 pouces, les systèmes de balle de re-circulation de 80 po et les rouleaux d'environ 200 pouces /. Pour atteindre un coup complet de 118 pouces en 3 s, nous accélérerons et décélérerons 6 pouces dans 0,5 s chacun. Cela permettrait de 106 pouces de course et de 2 s pour atteindre le timing cible. Chacune des voies de guidage doit mesurer au moins 162 pouces de long, car la course est de 118 pouces et la longueur de la selle est de 44 pouces dans la dimension qui passe le long de la voie de guidage. Parfois, il est utile de permettre un pouce ou deux supplémentaires à chaque extrémité de la course pour les interrupteurs de limite, les amortisseurs ou les capteurs.

Chacun des roulements sera également chargé à 100 lb, car les roulements sont montés à chaque coin de la selle, et le centre de gravité de la masse est centré avant et de gauche à droite. Chacun des voitures de roulement peut gérer 500 lb de charge radiale maximale, donc une durée de vie adéquate est calculée ici car les roulements sont chargés dans la plage de 20 à 50% de capacité totale.