Questo articolo spiegherà le basi della progettazione di un sistema lineare tra cui il sistema di supporto strutturale, la tecnologia di orientamento, la tecnologia di guida e la tenuta, la lubrificazione e gli accessori. Innanzitutto discuterà dei pro e dei contro delle diverse tecnologie come unità a vite di piombo, unità a vite a sfere, unità a cinghia, guide a sfera, guide a scorrimento e guide delle ruote. L'articolo esaminerà quindi i vantaggi e gli svantaggi della progettazione e costruzione del proprio sistema lineare rispetto alla configurazione di un sistema da blocchi standard. Infine, l'articolo descriverà un processo basato sul Web passo-passo per il dimensionamento e la selezione di un sistema lineare basato su componenti standard economici.

I blocchi di costruzione di un sistema lineare sono il sistema di supporto strutturale, il sistema di guida, il sistema di guida, la tenuta, la lubrificazione e gli accessori. Il componente principale del sistema di supporto strutturale è in genere un'estrusione in alluminio disponibile in lunghezze fino a 12 metri. La superficie di montaggio della base può essere lavorata per applicazioni che richiedono un posizionamento accurato. Le estrusioni di base per applicazioni di tipo di trasporto di precisione inferiori di solito non sono lavorate. Le basi utilizzate nelle applicazioni di trasporto sono ottimizzate per la resistenza alla flessione sotto carico e distorsione durante il processo di estrusione, consentendo di supportare solo il sistema alle estremità.

I principali tipi di guide sono guide a sfere, guide delle ruote e guide a scorrimento o prisma. Le guide a sfera supportano payload elevati fino a 38.000 newton (N) e un momento alto caricano fino a 27,60 metri di Newton (NM). Altri vantaggi delle guide a sfera includono bassa attrito e alta rigidità. Le guide a sfera sono disponibili in configurazioni a binario singolo o doppio. I punti deboli delle guide a sfera includono costi relativamente elevati e livelli di rumore elevati. Un vantaggio chiave delle guide delle ruote è la loro capacità di operare a velocità eccezionalmente elevate, fino a 10 metri al secondo (m/s). Le guide delle ruote offrono anche bassa attrito e rigidità molto elevata. D'altra parte, le guide delle ruote hanno una resistenza relativamente bassa al carico di shock. Le guide di diapositiva usano le boccole polimeriche a forma di prisma che funzionano direttamente sulla superficie del profilo per offrire un funzionamento molto tranquillo e resistere a carichi di shock elevati. Un vantaggio chiave delle guide di diapositiva è la loro capacità di operare in ambienti contaminati. Le guide a scorrimento hanno una velocità e una capacità di carico inferiore rispetto alle guide a sfera o ruote.

Le tecnologie di azionamento più popolari sono le azionamenti a vite a sfere, le unità a vite di piombo e le azionamenti della cinghia. L'unità a vite a sfera è costituita da una vite a sfera e un dado a sfera con cuscinetti a sfera a ricircolo. Le viti a sfera a terra e precaricate forniscono una precisione di posizionamento eccezionalmente elevata. Il carico sulla vite a sfera viene distribuito su un gran numero di cuscinetti a sfera in modo che ogni palla sia soggetta a un carico relativamente basso. Il risultato è un'elevata precisione assoluta a 0,005 mm, un'alta capacità di spinta fino a 40 kN e un'alta rigidità. L'accuratezza assoluta è definita come l'errore massimo tra la posizione prevista ed effettiva. Le unità a vite a sfera in genere forniscono un'efficienza meccanica del 90%, quindi il loro costo più elevato è spesso compensato da una riduzione dei requisiti di alimentazione. La velocità critica di una vite a sfera è determinata dal diametro della radice della vite, dalla lunghezza non supportata e dalla configurazione del supporto finale. I supporti a vite a sfera consentono l'uso di unità a vite fino a 12 metri di corsa e 3000 giri / min. Le unità a vite di piombo non possono corrispondere all'accuratezza del posizionamento assoluto delle azionamenti a vite a sfera ma forniscono un'eccellente ripetibilità di 0,005 mm. La ripetibilità è definita come la capacità di un sistema di posizionamento di tornare in una posizione durante il funzionamento quando si avvicina dalla stessa direzione alla stessa velocità e velocità di decelerazione. Le unità a vite di piombo vengono utilizzate nelle applicazioni di posizionamento del ciclo da basso a medio e funzionano a bassi livelli di rumore. Le unità a cinghia sono utilizzate ad alta velocità, applicazioni di trasporto ad alto rendimento con velocità fino a 10 m/se un'accelerazione fino a 40 m/s2. Sia il sistema di guida che il sistema di azionamento richiedono in genere la lubrificazione. Il facile accesso ai raccordi di lubrificazione semplifica la manutenzione preventiva. Un approccio efficace è l'uso di raccordi Zerk sul carrello che alimentano una rete attraverso la quale sia la vite a sfera che il sistema di cuscinetti lineari sono lubrificati durante l'installazione e a intervalli di manutenzione periodica. Il sistema di guida al prisma è senza manutenzione. Oltre alla lubrificienza intrinseca del polimero, ci sono tergicristalli di feltro lubrificati che replicano il lubrificante su ogni ictus. La tecnologia di tenuta è importante in molte applicazioni. Una guarnizione della striscia magnetica è costituita da una fascia magnetica in acciaio inossidabile che viene caricata a molla per mantenere la tensione. Le due estremità sono fissate alle piastre finali del sistema e la fascia di copertura o la striscia di tenuta viene instradata attraverso una cavità nel carrello. Mentre le carrozze attraversano la lunghezza del sistema, la striscia viene sollevata dai magneti per consentire il passaggio del carrello.

Una tecnologia di tenuta alternativa, le fasce di copertura in plastica utilizzano una striscia di gomma conforme che si interrompe con l'estrusione di base, agendo in modo molto simile a una borsa Ziploc. I profili di accoppiamento "lingua e scanalatura" creano un sigillo labirinto che è estremamente efficace nel prevenire l'ingresso di particelle. I supporti per motori flessibili semplificano l'integrazione dei sistemi lineari in assiemi automatizzati. Gli utenti possono semplicemente richiedere un supporto per motori NEMA standard o fornire informazioni di montaggio specifiche al proprio motore o fornire il nome del produttore e il numero di parte del motore. L'alloggiamento e l'accoppiamento sono lavorati da spazi vuoti comuni per accoppiarsi con le caratteristiche chiave del motore del cliente: dimensione del bullone e diametro del cerchio del bullone sulla flangia del motore; diametro pilota motorio; e diametro e lunghezza dell'albero motore. Ciò consente alle diapositive di montare facilmente, orizzontalmente, verticalmente, inclini o invertiti, a quasi tutti i motori, con allineamento garantito.

Non tutte le combinazioni di tipo di azionamento e tipo di guida hanno senso. I sette gruppi tecnologici utilizzati in applicazioni pratiche includono una guida a vite e una guida a sfera, guida a vite al piombo, guida a vite e guida a sfera, guida a vite a sfera e guida a cinghia e guida a sfera, guida a cinghia e guida a scorrimento e guida a cinghia e guida alle ruote. I diagrammi di ragno descrivono i punti di forza e la debolezza relativi di ciascuna di queste tecnologie. La tecnologia a vite e guida a sfera offre un'elevata ripetibilità, alta rigidità e capacità di gestire forze e momenti alti. Viene utilizzato in applicazioni di posizionamento di precisione con carichi elevati e cicli di servizio elevati come il sistema lineare utilizzato per caricare e scaricare gli spazi per ingranaggi su una macchina utensile. Le unità guidate a cinghia, guidate a sfera sono progettate per applicazioni ad alta velocità e accelerazione con carichi utili pesanti e carichi di alto momento. Questo gruppo tecnologico è adatto per applicazioni che attraversano un gap e sono supportate alle estremità o intermittente. Un'applicazione tipica può essere palletizzazione. I sistemi lineari guidati dalla cinghia, guidati da una cinghia, offrono una capacità moderata di velocità e accelerazione. Le guide di diapositiva possono gestire i carichi di impatto ma sono in qualche modo limitate nelle loro velocità lineari. Questa combinazione fornisce una soluzione economica e a basso rumore che richiede una bassa manutenzione. L'aggiunta di una banda di copertura magnetica rende questa soluzione ideale per ambienti con un alto contenuto di particolato e requisiti di lavaggio come un'applicazione di trattamento a spruzzo in lamiera. Le unità guidate a cinghia e guidate dalle ruote offrono elevate capacità lineari e capacità di accelerazione insieme a costi moderati, basso rumore e requisiti di manutenzione relativamente bassi. Un'applicazione tipica è la macchina per l'imballaggio e il riempimento.

Fare o acquistare? Quando si considera se fare o acquistare un sistema lineare, è importante esaminare il tempo di ingegneria e le competenze necessarie per progettare un sistema lineare. La progettazione di un sistema include calcoli ingegneristici come durata di cuscinetto lineare e radiale, durata della vite a sfera, velocità critica della vite a sfera, deflessione del profilo di supporto, selezione della lubrificazione, progettazione del coperchio, ecc. L'approccio del super-dimensionamento del sistema lineare per ridurre Il tempo di progettazione ha lo svantaggio che il costo e la busta aumentano e ingegneria di base è ancora necessario per assicurarsi che non fosse mancato nulla di base. Quando acquisti sistemi lineari, ci saranno momenti in cui i prodotti di catalogo standard non soddisfano i requisiti dell'applicazione. In questo caso, modifiche significative ai prodotti standard o ai progetti di lamiera bianca sono alternative praticabili. Un partner con una vasta gamma di prodotti e capacità di ingegneria può funzionare con te per risolvere il problema risparmiando tempo e denaro e accelerando il ciclo di sviluppo.