선형 레일을 지정하고 크기를 결정하는 가장 좋은 방법은 먼저 애플리케이션의 가장 중요한 매개변수를 정의하고, 이러한 요구 사항에 따라 선택 범위를 좁힌 다음, 중요한 변수를 적용하여 최종 선형 레일을 선택하는 것입니다.

먼저 기본 사항부터 살펴보겠습니다.리니어 가이드 레일, 가이드웨이, 슬라이드는 레일과 베어링으로 ​​구성된 기계 시스템으로, 마찰 계수가 낮은 선형 경로를 따라 물리적 하중을 지지하고 이동시킵니다. 일반적으로 구름 부싱 또는 플레인 부싱 유형으로 분류됩니다. 다양한 제조업체에서 특정 엔지니어링 요구 사항을 충족하도록 설계된 다양한 모양과 크기가 제공되므로, 고유한 용도에 따라 고려해야 할 주요 매개변수 목록과 중요도가 결정됩니다.

가장 일반적인 가이드웨이와 베어링 유형으로는 재순환 볼 베어링 블록이 있는 프로파일(사각형) 레일, 롤러 베어링용 가이드웨이, 그리고 재순환 볼 부싱이나 평면 부싱이 있는 원형 레일이 있습니다. 프로파일 레일은 공작 기계 헤드나 정밀 회로 기판 이동과 같이 뛰어난 강성과 정밀성이 요구되는 분야에 적합합니다. 롤러 베어링 시스템은 부품 리프팅 및 이송, 픽앤플레이스 등 더욱 광범위한 분야에 사용됩니다.

애플리케이션에 가장 적합한 레일을 선택하려면 먼저 시스템의 특정 요구 사항을 분석해야 합니다. 다음으로, 최종 결과를 달성하는 데 필요한 축 수, 반복성, 허용 오차, 정확도를 포함한 고객 요구 사항이나 프로그램 지침을 이해해야 합니다. 마지막으로 먼지, 물, 섬유 및 기타 물질과 같은 환경 오염을 고려해야 합니다.

모든 시스템에서 작동 환경은 선택해야 할 베어링 유형을 결정합니다. 예를 들어, 오염된 환경은 조립품을 오염시키고 재순환 볼 경로의 정상적인 작동을 방해할 수 있습니다. 롤러 시스템에서는 구름 요소가 일반적으로 더 크기 때문에 오염을 더 쉽게 관리할 수 있습니다. 평면 베어링은 표면 접촉 윤활이 권장되지 않거나 특정 연구 실험실이나 실리콘 칩 제조 시설과 같이 외부 환경에 노출될 수 없는 환경에 적합합니다.

시스템을 선택한 후, 적절한 크기에 맞춰 매개변수를 구성하십시오. 리니어 가이드웨이 시스템의 각 동작에 대해 스트로크, 하중, 속도, 듀티 사이클, 장착 면적, 장착 방향 등의 매개변수를 고려하십시오.

선형 가이드 시스템 크기 조정

정하중은 안장, 네스트 고정 장치, 탑재 하중, 그리고 베어링의 무게로 구성됩니다. 일반적인 이중 레일과 4개 캐리지 세트에서 40.0파운드(약 18.6kg)가 앞뒤, 좌우로 수평으로 중앙에 위치한다면, 각 베어링 블록은 정적으로 10.0파운드(약 4.7kg)의 하중을 받게 됩니다.

슬라이드는 새들 슬라이드와 캔틸레버 슬라이드의 두 가지 기본 유형으로 제공됩니다. 표준 수평 기반 새들 슬라이드는 두 개의 고정된 끝 블록 사이를 이동하는 새들 또는 블록을 사용합니다. 캔틸레버 슬라이드의 경우, 본체와 실린더는 고정된 상태로 유지되고 공구판은 확장 및 축소됩니다. 또 다른 캔틸레버 슬라이드 적용 사례는 하중을 수직으로 이동할 때입니다. 레일 하나와 캐리지 두 개를 사용하면 두 베어링 캐리지 모두 반경 방향으로 동일한 하중을 받을 수 있습니다. 베어링 또는 캐리지의 크기를 결정할 때는 일반적으로 정응력이 가장 큰 슬라이더의 총 하중을 최악의 시나리오로 설정합니다.

베어링 크기를 결정할 때는 하중 매개변수와 무게 중심(CG) 또는 질량 중심까지의 거리를 구성해야 합니다. 하중은 시스템에 가해지는 무게 또는 힘을 의미하며, 정적 하중과 동적 하중을 모두 포함합니다. 정적 하중은 안장, 네스트 고정구, 탑재 하중, 그리고 베어링의 무게로 구성됩니다. 동적(또는 운동) 하중은 베어링이 장착된 안장과 상호 작용할 때 가해지는 하중을 고려해야 합니다. 일반적으로 이 하중은 베어링에 비틀림 하중을 요구합니다. 안장의 무게 중심은 베어링 중심에서 어느 정도 떨어진 위치에서 단일 하중 값을 제공합니다.

이러한 동적 하중 값과 정적 하중 값은 반경 방향(Corad), 축 방향(Coax), "X"축 토크(Mx), "Y"축 토크(My), 그리고 "Z"축 토크(Mz)로 나타낼 수 있습니다. 이러한 변수들은 대부분의 베어링 크기 조정 애플리케이션에서 적절한 캐리지 크기를 선택하는 데 사용될 수 있습니다. 하중 값은 일반적으로 정적 하중의 경우 lb 또는 뉴턴(N)으로 표시되고, 동적 하중의 경우 in.-lb 또는 뉴턴 미터(Nm)로 표시됩니다.

개별 하중의 중심은 가이드웨이 시스템 중심 또는 베어링 중심까지의 상대 거리이며, 전체 질량은 가이드 레일까지의 무게중심 거리가 1.5인치(60인치-lb/40lb)입니다. 베어링은 특히 안장이 빠르게 가속 또는 감속될 때 60인치-lb의 토크 하중을 감당해야 합니다.

속도:속도는 적용되는 하중이 가속 및 감속 시와 일정한 속도로 운동할 때 시스템에 미치는 영향이 다르기 때문에 매우 중요합니다. 속도는 일반적으로 초당 1초(in./s) 또는 미터법 단위의 m/s로 표시됩니다. 이동 프로파일 유형과 같은 요인은 원하는 속도 또는 사이클 타임에 도달하는 데 필요한 가속도를 결정합니다. 하중은 사다리꼴 이동 프로파일에서 빠르게 가속한 후 일정한 속도로 이동한 후 감속합니다. 그러나 삼각형 이동 프로파일에서는 빠르게 가속 및 감속합니다. 또한, 적용 속도를 계산할 때는 최대 이동 속도뿐만 아니라 이동의 전반적인 타이밍을 맞추는 데 필요한 가속 및 감속도도 고려해야 합니다.

듀티 사이클:듀티 사이클 매개변수는 안장의 완전한 한 사이클 동안의 전체 동작을 고려해야 하며, 이는 대개 스트로크의 두 배에 해당하는 시간과 원하는 시간 동안의 공회전 시간을 더한 값입니다. 애플리케이션의 스트로크는 선형 경로를 따라 한 방향으로 완전히 움직이는 전체 길이입니다. 일반적으로 듀티 사이클 매개변수는 분당 필요한 사이클 수로 구성됩니다.

장착 영역:가이드 레일과 새들 베어링의 장착 면적은 가이드 시스템의 전체 길이(OAL)와 레일 간격을 결정하는 데 도움이 됩니다. 대부분의 경우, 베어링이 작동할 수 있는 최대 면적을 고려하는 것이 가장 좋습니다. 간단한 서랍 슬라이드와 유사한 방식으로 작동하는 텔레스코픽 리니어 베어링을 사용하지 않는 한, 가이드 레일의 OAL에는 베어링 면적뿐만 아니라 선형 운동의 스트로크도 포함되어야 합니다.

장착 영역은 가이드웨이를 고정하는 기판 또는 프레임 시스템도 고려해야 합니다. 베어링 풋프린트는 한 캐리지의 앞쪽에서 한 선형 가이드웨이를 따라 가장 먼 캐리지의 뒤쪽까지의 거리입니다. 많은 프로파일 샤프트는 정밀성에 대한 프로그램 요구 사항을 충족하기 위해 완전히 가공 및 연삭된 표면에 장착해야 합니다. 다른 설계는 용량이나 강성을 잃지 않고 구조용 알루미늄 또는 관형 프레임에 직접 적용할 수 있습니다.

정위:안장은 수평, 수직, 벽면 장착 또는 심지어 역방향으로 움직일 수 있으므로, 하중 매개변수를 설정하는 데 있어 웨이의 장착 방향이 매우 중요합니다. 최상의 성능을 위해서는 베어링 시스템의 가장 튼튼한 부분을 사용하여 하중을 조절하십시오. 예를 들어, 레이디얼 볼 베어링 슬라이더는 하중을 축방향이 아닌 반경방향으로 지지하도록 배치해야 합니다.

이제 선형 가이드 선택을 하세요

이는 중간 정도의 반복성이 요구되는 표준적인 경미한 먼지 오염 환경을 포함하는 적용 사례입니다. 이 두 가지 요인 때문에 경화강 레이스웨이에서 구동되는 예압 롤러 기반 베어링 시스템이 선택되었습니다. 최대 용량 수준을 초과하지 않고도 속도가 빠르고 수명이 더 깁니다.

일반적으로 1인치 가이드웨이의 경우, 평면 베어링은 초당 20인치, 재순환 볼 시스템은 80인치, 롤러는 초당 약 200인치를 초과해서는 안 됩니다. 3초 안에 118인치 스트로크를 모두 달성하려면 0.5초 동안 6인치씩 가속 및 감속합니다. 이렇게 하면 106인치 스트로크를 확보하고 목표 타이밍에 도달하는 데 2초가 걸립니다. 각 가이드웨이는 최소 162인치 길이여야 합니다. 스트로크는 118인치이고 안장 길이는 가이드웨이를 따라 이어지는 치수에서 44인치이기 때문입니다. 경우에 따라 리미트 스위치, 충격 흡수 장치 또는 센서를 위해 스트로크 양 끝에 1~2인치를 더 여유 있게 두는 것이 유용합니다.

베어링은 안장의 각 모서리에 장착되어 있고, 무게 중심이 앞뒤, 좌우로 중앙에 위치하므로 각 베어링에는 100파운드(약 4.5kg)의 동일한 하중이 가해집니다. 각 베어링 캐리지는 최대 500파운드(약 232kg)의 반경 방향 하중을 견딜 수 있으므로, 베어링은 전체 용량의 20~50% 범위 내에서 하중을 받으므로 적절한 수명을 계산한 것입니다.