Seguire alcune semplici linee guida per la progettazione di sistemi di movimento lineare può migliorare le prestazioni del sistema e la vita degli attuatori.

Molte macchine automatizzate si basano su componenti di orientamento lineari, come binario profilato, binario rotondo o altre strutture per cuscinetti rotanti o scorrevoli, per guidare e supportare gli elementi mobili di attrezzature. Inoltre, molte volte questi elementi in movimento sono guidati da un qualche tipo di dispositivo di attuatore lineare.

Uno dei problemi più comuni nei sistemi lineari di qualsiasi tipo è il disallineamento. Il disallineamento può portare a una serie di problemi come risultati incoerenti del movimento lineare, la vita abbreviata del sistema di cuscinetti lineari, l'usura prematura o il fallimento del sistema attuatore e il movimento irregolare come la variazione di velocità o il traballaggio.

Tuttavia, ci sono alcuni modi comuni per migliorare le prestazioni complessive del sistema ottimizzando l'allineamento della guida lineare e dell'attuatore.

Attuatori e guide

Mentre esistono diversi modi per impartire un movimento a un membro della macchina guidata, alcuni dei più comuni rientrano in due categorie. Il primo sono gli attuatori in stile Rod. Gli attuatori in stile a bastoncini possono essere alimentati a fluido, come idraulico o pneumatico o elettrico come viti di piombo o viti a sfera.

Il secondo sono gli attuatori senza roda. Anche questi possono essere alimentati al fluido o elettrici tramite una vite di piombo, una vite a sfera, una cinghia o un motore lineare. Entrambi gli stili di attuatori trovano l'applicazione in sistemi guidati. Tuttavia, ognuno ha sottili differenze nel modo in cui è meglio impiegato per massimizzare le prestazioni del sistema e la vita.

Gli stessi elementi di guida, che si tratti di binario profilato, binario rotondo o altri sistemi di rotolamento o scorrimento, devono essere dimensionati e selezionati correttamente durante la fase di progettazione e installati seguendo le raccomandazioni del produttore, prestando particolare attenzione al processo di allineamento. In questo modo assicura che le prestazioni del sistema di orientamento selezionato siano massimizzate per la particolare applicazione.

Importanza dei membri della conformità

Gli attuatori in stile asta, caratterizzati dall'asta del pistone o dall'asta dell'attuatore che si estende e si ritraggono con ogni ciclo, offrono in genere una serie di opzioni di montaggio. Le opzioni di montaggio come fori perforati e sfruttati nel dispositivo, piedi di montaggio, giunti sferici, accoppiatori di allineamento, clevis o trunioni sono comunemente offerte dalla maggior parte dei fornitori di attuatori in stile a bastoncini. Se impiegato con un meccanismo guidato, assicurarsi che ogni sottosistema, attuatore e gruppo guida sia in grado di movimenti senza ostacoli e fluidi. I sistemi che tentano di accoppiare rigidamente l'elemento di guida all'elemento guidato possono esibire prestazioni incoerenti mentre questi due elementi cercano di muoversi in piani separati con uno o entrambi i sottosistemi caricati oltre la sua capacità.

Un attuatore in stile Rod in tale sistema è meglio impiegato con alcuni membri della conformità tra il membro dell'unità (attuatore) e il sistema di guida (Guide). Ad esempio, un'estremità dell'asta sferica montata sull'asta dell'attuatore consente al punto di montaggio di girare attorno all'articolazione sferica. Questo tipo di connessione alla guida viene utilizzato al meglio in combinazione con una trunnion o un pugno all'estremità opposta dell'attuatore in cui si collega all'elemento del telaio dei macchinari. Tale schema di montaggio consente la conformità della connessione senza aggiungere stress indebiti all'unità (attuatore) o al sistema di guida (guida).

Gli attuatori in stile senza roda, caratterizzati dal loro ictus contenuto nella loro lunghezza generale, possono anche contenere un sistema guida integrato nell'attuatore. Gli attuatori senza roding, se utilizzati in combinazione con un sistema di guida separato, dovranno anche includere un membro conforme nella connessione tra l'unità e i membri guidati. La maggior parte dei fornitori di attuatori offre una varietà di supporti destinati a questo tipo di installazione, come parentesi galleggianti.

Gli attuatori senza roding che includono un sistema di guida possono svolgere il compito di guidare e supportare l'attrezzatura mentre si occupa di un sistema di guida separato. Questa funzione può essere particolarmente utile e molte volte risparmia tempo e denaro al costruttore di macchinari nel processo. Gli attuatori senza roda con guide integrali possono essere integrati nei macchinari in combinazioni per soddisfare un'ampia varietà di esigenze di movimento. Le configurazioni multi-asse come XY o XYZ insieme alle configurazioni di cavalletto sono tutte possibili con dimensionamento adeguato. Nell'installazione di attuatori senza rozza con guide integrali, l'allineamento è altrettanto importante.

Parallelismo e perpendicolarità degli elementi uniti

Un attuatore senza canna con una guida integrale utilizzata in una configurazione a singolo asse deve solo soddisfare le aspettative di posizionamento. Il processo di allineamento è semplice poiché l'attuatore funziona singolarmente portando il suo carico in posizione senza alcuna guida esterna. Esempi di questo tipo di configurazione includono il punto di lavoro a punto di lavoro o l'allineamento a filatura sull'attrezzatura.

L'allineamento degli attuatori senza rodini nelle configurazioni multi-asse diventa più impegnativo poiché più attuatori devono lavorare insieme. Quindi, quando si monta questi attuatori, il parallelismo e la perpendicolarità di tutti i dispositivi uniti devono essere considerati per prestazioni ottimali e durata massima.

Parallelismo degli elementi uniti

Esistono tre variabili che possono influenzare il parallelismo quando si monta attuatori lineari. Fare e rispondere a queste domande massimizzerà il parallelismo e le prestazioni del sistema.

1. Gli attuatori sono montati con le carrozze alla stessa altezza? Il disallineamento in questo piano metterà un momento di flessione dell'asse MX sfavorevole sul sistema di cuscinetti di una o entrambe le unità.

2. Gli attuatori sono montati a una distanza coerente l'uno dall'altro da un'estremità all'altra? Il disallineamento in questo piano applicherà un carico laterale sfavorevole nell'asse FY sul sistema di cuscinetti e, se grave, può causare il legame delle unità.

3. Gli attuatori sono montati a livello tra loro? Il disallineamento angolare applicherà un momento di flessione sfavorevole nel mio asse sul sistema di cuscinetti di entrambe le unità.

Perpendicolarità degli elementi uniti

Esistono due variabili che influenzano la perpendicolarità durante il montaggio di attuatori lineari.

1. In un sistema XYZ, l'asse Z è montato perpendicolare all'asse Y? Il disallineamento in questo piano applicherà un momento di flessione sfavorevole sul sistema di cuscinetti dell'attuatore dell'asse Y in uno o tutti i possibili assi.

2. In un sistema di cavalletto in cui due attuatori sono tenuti a muoversi contemporaneamente nell'asse X o Y, si stanno muovendo contemporaneamente? Il disallineamento o le prestazioni del servo inadeguata applicheranno un momento di flessione indesiderato nell'asse MZ al sistema di cuscinetti.

Le tolleranze effettive relative alle raccomandazioni di allineamento e al montaggio dipendono dal produttore di attuatori specifici e dal tipo di cuscinetto. Tuttavia, una regola generale è considerare il tipo di sistema di cuscinetti. I tipi di cuscinetti ad alte prestazioni come i sistemi ferroviari del profilo tendono ad essere piuttosto rigidi e l'allineamento sono più critici. I sistemi di media prestazioni che utilizzano rulli o ruote hanno spesso autorizzazioni che offrono un po 'di perdono in allineamento. I sistemi di cuscinetti o scorrimento semplici hanno spesso maggiore spazio e possono essere ancora più indulgenti.

Quando si installano sistemi di montaggio dell'attuatore lineare, sono disponibili una serie di strumenti di misurazione per aiutare a garantire un corretto allineamento che va dai calibri ai sistemi laser. Qualunque strumento venga utilizzato, crea sempre un asse come riferimento per i piani XY e Z e montare gli altri dispositivi rispetto all'asse di riferimento. Ciò contribuirà a ottenere la massima prestazione e la vita più lunga dal tuo sistema di attuatori.