선형 레일의 사양 및 크기를 결정하는 가장 좋은 방법은 먼저 적용 분야의 가장 중요한 매개변수를 정의하고, 이러한 요구 사항을 기반으로 선택 범위를 좁힌 다음, 주요 변수를 적용하여 최종 선형 레일을 선택하는 것입니다.

먼저 기본부터 살펴보겠습니다.선형 가이드 레일, 가이드웨이 및 슬라이드는 레일과 베어링으로 ​​구성된 기계 시스템으로, 마찰 계수가 낮은 선형 경로를 따라 물리적 하중을 지지하고 이동시킵니다. 일반적으로 구름 요소형 또는 평면 부싱형으로 분류됩니다. 다양한 제조업체에서 특정 엔지니어링 요구 사항을 충족하도록 설계된 다양한 모양과 크기의 제품을 제공하므로, 고려해야 할 주요 매개변수 목록과 중요도 순서는 고유한 적용 분야에 따라 결정됩니다.

가장 일반적인 가이드웨이 및 베어링 유형에는 재순환 볼 베어링 블록이 있는 프로파일(정사각형) 레일, 롤러 베어링용 가이드웨이, 재순환 볼 부싱 또는 평면 부싱이 있는 원형 레일이 있습니다. 프로파일 레일은 공작기계 헤드 및 정밀 회로 기판 이동과 같이 탁월한 강성과 정밀도가 요구되는 용도에 적합합니다. 롤러 베어링 시스템은 부품 인양 및 이송 또는 집어 옮기기 작업과 같은 더 광범위한 용도에 사용됩니다.

특정 용도에 가장 적합한 레일을 선택하려면 먼저 시스템의 구체적인 요구 사항을 분석해야 합니다. 다음으로, 최종 결과를 달성하는 데 필요한 축 개수, 반복 정밀도, 허용 오차 및 정확도를 포함한 고객 요구 사항 또는 프로그램 지침을 이해해야 합니다. 마지막으로, 먼지, 물, 섬유 및 기타 물질과 같은 환경 오염 요소를 고려해야 합니다.

모든 시스템에서 작동 환경은 선택해야 할 베어링 유형을 결정합니다. 예를 들어, 오염된 환경은 어셈블리를 오염시켜 볼 재순환 경로의 정상적인 작동을 방해할 수 있습니다. 롤러 시스템에서는 구름 요소의 크기가 일반적으로 더 크기 때문에 오염 문제를 비교적 쉽게 관리할 수 있습니다. 평면 베어링은 표면 접촉 윤활이 권장되지 않거나 특정 연구실이나 실리콘 칩 제조 시설과 같이 환경에 노출될 수 없는 용도에 적합합니다.

시스템을 선택한 후에는 매개변수를 조합하여 적절한 크기를 결정하십시오. 선형 가이드웨이 시스템의 각 동작에 대해 스트로크, 하중, 속도, 작동 주기, 설치 면적 및 설치 방향과 같은 매개변수를 고려해야 합니다.

선형 가이드 시스템의 크기를 결정하세요.

정적 하중은 새들, 네스트 고정 장치, 페이로드 및 베어링의 무게로 구성됩니다. 일반적인 이중 레일 및 4개 캐리지 세트에서 40.0lb의 하중이 수평 방향으로 앞뒤 및 좌우로 중앙에 집중될 경우, 각 베어링 블록에는 10.0lb의 정적 하중이 가해집니다.

슬라이드는 크게 새들형과 캔틸레버형 두 가지 유형으로 나뉩니다. 표준적인 수평형 새들 슬라이드는 두 개의 고정된 끝 블록 사이에서 움직이는 새들 또는 블록을 사용합니다. 캔틸레버 슬라이드는 본체와 실린더는 고정된 상태를 유지하고, 툴 플레이트가 확장 및 수축하는 방식입니다. 캔틸레버 슬라이드는 하중을 수직으로 이동시킬 때도 사용됩니다. 하나의 레일과 두 개의 캐리지를 사용하면 두 베어링 캐리지에 방사 방향으로 동일한 하중이 가해질 수 있습니다. 베어링 또는 캐리지의 크기를 결정할 때는 일반적으로 가장 큰 정적 응력을 받는 슬라이더의 총 하중을 최악의 시나리오로 설정합니다.

베어링 크기를 결정할 때는 하중 매개변수와 무게중심(CG) 또는 질량중심까지의 거리를 고려해야 합니다. 하중은 시스템에 가해지는 무게 또는 힘을 의미하며, 정적 하중과 동적 하중을 모두 포함합니다. 정적 하중은 새들, 네스트 고정 장치, 페이로드 및 베어링의 무게로 구성됩니다. 동적(또는 운동) 하중은 베어링이 장착된 새들에 작용하는 하중을 고려해야 합니다. 일반적으로 이 하중은 베어링에 비틀림 하중을 발생시킵니다. 새들의 무게중심은 베어링 중심에서 일정 거리 떨어진 지점에서 단일 하중 값을 제공합니다.

이러한 동적 값과 정적 하중 값은 방사형(Corad), 축 방향(Coax), X축 토크(Mx), Y축 토크(My), Z축 토크(Mz)로 정리할 수 있습니다. 이러한 변수들은 대부분의 베어링 크기 결정 응용 분야에서 적절한 캐리지 크기를 선택하는 데 사용할 수 있습니다. 하중 값은 일반적으로 정적 하중의 경우 파운드(lb) 또는 뉴턴(N)으로, 동적 하중의 경우 인치-파운드(in.-lb) 또는 뉴턴 미터(Nm)로 표시됩니다.

개별 하중의 중심은 가이드웨이 시스템 또는 베어링 중심과의 상대적인 거리에 있으며, 전체 질량의 무게중심은 가이드 레일에서 1.5인치(60인치-파운드/40파운드) 거리에 있습니다. 베어링은 특히 안장이 급가속 또는 급감속될 때 60인치-파운드의 토크 하중을 견뎌야 합니다.

속도:속도는 매우 중요한 고려 사항입니다. 왜냐하면 하중이 가속 및 감속 시와 일정한 속도로 움직일 때 시스템에 미치는 영향이 다르기 때문입니다. 속도는 일반적으로 인치/초(in./s) 또는 미터법 단위인 미터/초(m/s)로 표시됩니다. 이동 프로파일 유형과 같은 요소는 원하는 속도 또는 사이클 타임에 도달하는 데 필요한 가속도를 결정합니다. 사다리꼴 이동 프로파일에서는 하중이 빠르게 가속된 후 일정한 속도로 움직이다가 감속합니다. 반면 삼각형 이동 프로파일에서는 가속과 감속이 모두 빠르게 이루어집니다. 또한, 적용 속도를 계산할 때는 최대 이동 속도뿐만 아니라 전체 이동 시간을 달성하는 데 필요한 가속도와 감속도를 모두 고려해야 합니다.

작동 주기:듀티 사이클 매개변수는 완전한 사이클 동안 새들의 전체 움직임을 고려해야 하며, 이는 일반적으로 원하는 시간 동안의 스트로크의 두 배에 유휴 작동 시간을 더한 값입니다. 여기서 스트로크는 직선 경로를 따라 한 방향으로의 전체 이동 길이를 의미합니다. 일반적으로 듀티 사이클 매개변수는 분당 필요한 사이클 수로 표현됩니다.

설치 영역:가이드 레일과 새들 베어링의 장착 영역은 가이드 시스템의 전체 길이(OAL)와 레일 간격을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 대부분의 경우 베어링이 작동할 수 있도록 최대한 넓은 접지면을 확보하는 것이 좋습니다. 단순한 서랍 슬라이드와 유사한 방식으로 작동하는 텔레스코픽 선형 베어링을 사용하지 않는 한, 가이드 레일의 전체 길이에는 선형 운동의 스트로크와 베어링 접지면적이 모두 포함되어야 합니다.

장착 영역을 고려할 때 가이드웨이를 고정하는 기판 또는 프레임 시스템도 함께 고려해야 합니다. 베어링 풋프린트는 하나의 선형 가이드웨이를 따라 한 캐리지의 앞쪽에서 가장 먼 캐리지의 뒤쪽까지의 거리입니다. 많은 프로파일 샤프트는 정밀도에 대한 프로그램 요구 사항을 제대로 충족하기 위해 완전히 가공 및 연삭된 표면에 장착해야 합니다. 다른 설계는 용량이나 강성을 손실하지 않고 구조용 알루미늄 또는 튜브형 프레임에 직접 적용할 수 있습니다.

정위:베어링 레일의 장착 방향은 하중 매개변수를 설정하는 데 매우 중요합니다. 레일이 수평, 수직, 벽면 장착 또는 심지어 거꾸로 된 위치로 움직일 수 있기 때문입니다. 최상의 성능을 위해서는 베어링 시스템에서 가장 강한 부분을 이용하여 하중을 관리해야 합니다. 예를 들어, 레이디얼 볼 베어링 슬라이더는 축 방향이 아닌 방사 방향으로 하중을 지탱하도록 배치해야 합니다.

이제 선형 가이드를 선택하세요.

이는 중간 정도의 반복성이 요구되는, 표준적인 경미한 먼지 오염 환경을 포함하는 응용 분야의 예입니다. 이러한 두 가지 요인 때문에 경화강 궤도면에서 작동하는 예압식 롤러 베어링 시스템이 선택되었습니다. 회전 속도가 빠르고 최대 용량 수준에 도달하지 않고도 수명이 연장됩니다.

일반적으로 1인치 가이드웨이의 경우, 평면 베어링은 20인치/초를 초과하지 않아야 하고, 볼 재순환 시스템은 80인치/초, 롤러는 약 200인치/초를 초과하지 않아야 합니다. 3초 안에 118인치의 전체 스트로크를 달성하려면 0.5초마다 6인치씩 가속하고 감속해야 합니다. 이렇게 하면 106인치의 스트로크와 2초의 시간으로 목표 타이밍에 도달할 수 있습니다. 스트로크가 118인치이고 가이드웨이를 따라가는 방향의 새들 길이가 44인치이므로 각 가이드웨이의 길이는 최소 162인치여야 합니다. 때로는 리미트 스위치, 충격 흡수 장치 또는 센서를 위해 스트로크 양 끝에 1~2인치의 여유 공간을 두는 것이 유용합니다.

베어링은 안장의 네 모서리에 장착되고 질량 중심이 앞뒤 및 좌우 중앙에 위치하므로 각 베어링에는 100lb의 하중이 동일하게 가해집니다. 각 베어링 캐리지는 최대 500lb의 반경 방향 하중을 견딜 수 있으므로 베어링이 전체 용량의 20~50% 범위 내에서 하중을 받는다고 가정하면 충분한 수명이 계산됩니다.