L'approccio migliore per specificare e dimensionare le guide lineari consiste nel definire prima i parametri più critici dell'applicazione; restringere le scelte in base a questi requisiti; e quindi applicare le variabili critiche per effettuare la selezione finale della guida lineare.

Innanzitutto le basi:Le guide lineari, le guide stradali e le slitte sono sistemi meccanici composti da binari e cuscinetti che supportano e spostano i carichi fisici lungo un percorso lineare con un basso coefficiente di attrito. Di solito sono classificati come tipi di elementi volventi o boccole piane. Poiché sono disponibili numerose forme e dimensioni di vari produttori progettate per soddisfare esigenze ingegneristiche specifiche, la tua applicazione specifica determina l'elenco dei parametri critici da considerare nonché il loro ordine di importanza.

I tipi più comuni di guide e cuscinetti comprendono rotaie profilate (quadrate) con pattini a ricircolo di sfere, guide per cuscinetti a rulli e rotaie tonde con boccole a ricircolo di sfere o boccole piane. Le guide profilate sono adatte ad applicazioni che richiedono rigidità e precisione eccezionali, come nelle teste delle macchine utensili e nei movimenti di precisione dei circuiti stampati. I sistemi di cuscinetti a rulli sono destinati a una gamma più ampia di applicazioni come il sollevamento e il trasferimento di parti o applicazioni di prelievo e posizionamento.

Per selezionare quale dei binari funziona meglio per un'applicazione, analizzare innanzitutto le esigenze specifiche del sistema. Successivamente, comprendere i requisiti del cliente o le linee guida del programma, che includono il numero di assi, la ripetibilità, la tolleranza e la precisione necessarie per ottenere il risultato finale. Infine, considera la contaminazione ambientale, come polvere, acqua, fibre e altre sostanze.

Per qualsiasi sistema, l'ambiente operativo determina il tipo di cuscinetti che devono essere selezionati. Ad esempio, ambienti sporchi possono contaminare il gruppo e interferire con il corretto funzionamento dei percorsi di ricircolo delle sfere. La contaminazione è più gestibile nei sistemi a rulli perché gli elementi volventi sono generalmente più grandi. I cuscinetti piani sono adatti ad applicazioni in cui la lubrificazione a contatto superficiale non è consigliata o non può essere esposta all'ambiente, come in alcuni laboratori di ricerca o impianti di produzione di chip di silicio.

Dopo aver selezionato un sistema, assemblare i parametri per dimensionarlo correttamente. Per ogni movimento in un sistema di guida lineare, considerare i seguenti parametri: corsa, carico, velocità, ciclo di lavoro, area di montaggio e orientamento di montaggio.

Dimensionare il sistema di guida lineare

Il carico statico è costituito dal peso della sella, del supporto del nido, del carico utile e dei cuscinetti. Se 40,0 libbre sono centrati orizzontalmente avanti/indietro e da sinistra a destra in un tipico set a doppia guida e quattro carrelli, ciascuno dei blocchi cuscinetto verrebbe caricato staticamente a 10,0 libbre.

Le diapositive sono disponibili in due tipi base: a sella e a sbalzo. La slitta a sella standard a base orizzontale utilizza una sella o un blocco che si muove tra due blocchi terminali fissi. Con la slitta a sbalzo, il corpo principale e il cilindro rimangono statici, mentre la piastra portautensili si estende e si ritrae. Esiste una seconda applicazione a sbalzo quando si spostano i carichi verticalmente. Con una rotaia e due carrelli, entrambi i carrelli portanti possono essere caricati equamente in direzione radiale. Per il dimensionamento del cuscinetto o del carrello, il carico totale per il cursore più sollecitato staticamente viene generalmente impostato come lo scenario peggiore.

Quando si dimensionano i cuscinetti, organizzare il parametro di carico e la sua distanza dal baricentro (CG) o dal centro di massa. Il carico si riferisce al peso o alla forza applicata al sistema, che include sia il carico statico che quello dinamico. Il carico statico comprende il peso della sella, del nido, del carico utile e dei cuscinetti. Il carico dinamico (o cinetico) deve tenere conto dei carichi applicati mentre interagiscono con la sella carica di cuscinetti. Normalmente questo carico imporrebbe un requisito torsionale ai cuscinetti. Il baricentro della sella fornisce un singolo valore di carico ad una certa distanza dai centri dei cuscinetti.

Questi valori dinamici così come i valori di carico statico possono quindi essere organizzati come radiale (Corad), assiale (Coax), coppia attorno all'asse "X" (Mx), coppia attorno all'asse "Y" (My) e coppia attorno all'asse "Z" asse (Mz). Le variabili possono quindi essere utilizzate nella maggior parte delle applicazioni di dimensionamento dei cuscinetti per selezionare la dimensione appropriata del carrello. I valori di carico sono normalmente presentati in lb o Newton (N) staticamente e in.-lb o Newton metri (Nm) per il carico dinamico.

Il centro dei singoli carichi è una distanza relativa al centro del sistema di guida o ai centri dei cuscinetti, la massa totale ha una distanza baricentro rispetto alle guide di 1,5 pollici (60 pollici-libbre/40 libbre). I cuscinetti dovrebbero gestire un carico di coppia di 60 pollici-libbre, soprattutto quando la sella viene accelerata o decelerata rapidamente.

Velocità:La velocità è fondamentale da considerare perché i carichi applicati influenzano il sistema in modo diverso durante l'accelerazione e la decelerazione rispetto al movimento a velocità costante. La velocità viene generalmente fornita come pollici/s o l'equivalente metrico in m/s. Fattori come il tipo di profilo di movimento determinano l'accelerazione necessaria per raggiungere la velocità o il tempo di ciclo desiderati. Il carico accelera rapidamente con un profilo di movimento trapezoidale, quindi si muove a velocità costante prima di rallentare. Un profilo di movimento triangolare, tuttavia, accelera e decelera rapidamente. Inoltre, quando si calcola la velocità dell'applicazione, considerare la velocità massima del movimento, nonché l'accelerazione e la decelerazione necessarie per ottenere il tempo complessivo di un movimento.

Ciclo di lavoro:Il parametro del ciclo di lavoro deve considerare il movimento completo della sella attraverso un ciclo completo, che molto spesso è due volte la corsa più le operazioni di minimo in un periodo di tempo desiderato. La corsa dell'applicazione è la lunghezza del movimento complessivo completo in una direzione lungo un percorso lineare. Tipicamente, il parametro del ciclo di lavoro è organizzato come il numero di cicli richiesti al minuto.

Zona di montaggio:L'area di montaggio del binario di guida e dei cuscinetti della sella aiuta a determinare la lunghezza complessiva (OAL) e la separazione dei binari del sistema di guida. Nella maggior parte delle applicazioni, è meglio considerare l'ingombro più ampio possibile per il funzionamento dei cuscinetti. A meno che non si utilizzino cuscinetti lineari telescopici, che agiscono in modo simile alle semplici guide per cassetti, l'OAL della guida deve includere la corsa del movimento lineare e l'impronta del cuscinetto.

L'area di montaggio deve tenere conto anche del substrato o del sistema di struttura per sostenere la guida. L'impronta del cuscinetto è la distanza dalla parte anteriore di un carrello alla parte posteriore del carrello più lontano lungo una guida lineare. Molti alberi profilati devono essere montati su superfici completamente lavorate e rettificate per soddisfare adeguatamente i requisiti di precisione del programma. Altri design possono essere applicati direttamente all'intelaiatura strutturale in alluminio o tubolare senza perdere capacità o rigidità.

Orientamento:L'orientamento di montaggio delle guide è fondamentale per impostare i parametri di carico perché la sella potrebbe spostarsi orizzontalmente, verticalmente, lungo un supporto a parete o anche in posizione invertita. Per prestazioni ottimali, gestire il carico dell'applicazione con la parte più resistente del sistema di cuscinetti. Ad esempio, il cursore con cuscinetto a sfere radiale deve essere orientato per sostenere il carico radialmente, non assialmente.

Ora effettua una selezione della guida lineare

Questo è un esempio di un'applicazione contenente un ambiente standard leggermente contaminato da polvere che richiede una ripetibilità media. A causa di questi due fattori, viene selezionato un sistema di cuscinetti precaricato a rulli che scorre su piste di acciaio temprato. La velocità è rapida ed è possibile ottenere una durata più lunga senza dover spingere i livelli massimi di capacità.

Generalmente, per un 1-in. guida, i cuscinetti piani non devono superare i 20 pollici/s, i sistemi a ricircolo di sfere 80 pollici e i rulli circa 200 pollici/s. Per ottenere la corsa completa di 118 pollici in 3 s, accelereremo e decelereremo di 6 pollici in 0,5 s ciascuno. Ciò consentirebbe 106 pollici di corsa e 2 secondi per raggiungere il tempo target. Ciascuna guida deve essere lunga almeno 162 pollici, poiché la corsa è di 118 pollici e la lunghezza della sella è di 44 pollici nella dimensione che corre lungo la guida. A volte è utile lasciare uno o due pollici in più a ciascuna estremità della corsa per finecorsa, ammortizzatori o sensori.

Ciascuno dei cuscinetti sarà caricato equamente a 100 libbre, perché i cuscinetti sono montati su ciascun angolo della sella e il baricentro della massa è centrato da prua a poppa e da sinistra a destra. Ciascuno dei carrelli dei cuscinetti può sopportare 500 libbre di carico radiale massimo, quindi qui viene calcolata una durata adeguata poiché i cuscinetti sono caricati entro un intervallo compreso tra il 20 e il 50% della capacità totale.