Прошли те времена, когда проектировщикам и строителям машин приходилось выбирать между созданием собственной линейной системы с нуля или довольствоваться ограниченным набором предварительно собранных систем, которые в большинстве случаев не идеально подходили для их применения. Сегодня производители предлагают системы, основанные на различных приводных механизмах — шарико-винтовых передачах, ремнях, реечных передачах, линейных двигателях и пневматике — с вариантами направляющих и корпусов, подходящих практически для любого применения, окружающей среды или пространственных ограничений. Дилемма для инженеров теперь заключается не столько в поиске системы, которая будет работать для их применения, сколько в выборе лучшего решения из широкого спектра доступных конфигураций.

Для помощи в этом процессе выбора было создано множество помощников. Обычно они имеют форму таблицы, показывающей ключевые параметры приложения в зависимости от типа системы, с символами, обозначающими пригодность каждой системы для каждого параметра. Хотя этот макет обеспечивает быстрый и визуальный обзор, он упускает из виду некоторые тонкости возможностей и слабостей каждой системы. В попытке копнуть немного глубже, в следующем обзоре рассматриваются конкретные сильные и слабые стороны наиболее распространенных типов предварительно собранных линейных систем.

【Системы с ременным приводом】

Системы ременного привода, вероятно, наиболее известны своей способностью преодолевать большие расстояния. Они также способны достигать высоких скоростей, поскольку в механизмах ременной передачи не используются рециркуляционные элементы. В сочетании с направляющими без рециркуляции, такими как кулачковые ролики или колеса, ремни обычно могут развивать скорость до 10 м/с. Системы с ременным приводом также хорошо подходят для суровых условий эксплуатации, поскольку в них отсутствуют элементы качения, которые могут быть повреждены мусором, а полиуретановый материал ремня может противостоять большинству распространенных типов химического загрязнения.

Основным недостатком систем с ременным приводом является то, что ремни растягиваются. Даже армированные сталью ремни, которые используются большинством производителей систем, со временем подвергаются некоторому растяжению, что ухудшает повторяемость и точность перемещения. Системы с ременным приводом также имеют больший резонанс, чем другие типы приводов, из-за эластичности ремня. Хотя правильная настройка привода может компенсировать это, в приложениях с высокими скоростями ускорения и замедления и/или тяжелыми нагрузками может возникнуть нежелательное время стабилизации.

【Системы с шарико-винтовым приводом】

При высоких осевых нагрузках и высокой точности позиционирования, как правило, лучшим выбором являются системы с ШВП. И не зря. Благодаря предварительно нагруженным гайкам шарико-винтовые пары обеспечивают движение без люфта и позволяют добиться очень высокой точности и повторяемости позиционирования. Выводы диаметром от 2 мм до 40+ мм также позволяют системам ШВП соответствовать широкому диапазону требований к скорости и предотвращать обратное движение при вертикальном применении.

Длина хода является фундаментальным ограничением систем с шарико-винтовой передачей. По мере увеличения длины винта допустимая скорость снижается, что обусловлено склонностью винта провисать под собственным весом и испытывать биение.

【Системы с реечным приводом】

Реечные системы создают высокие тяговые усилия и могут обеспечивать практически неограниченную длину хода. Их конструкция также позволяет использовать несколько кареток в одной системе, что полезно для применений, требующих независимого перемещения кареток, например, в больших портальных системах в упаковочной и автомобильной промышленности.

Хотя доступны высококачественные реечные системы с низким люфтом, они, как правило, имеют более низкую точность позиционирования, чем другие варианты привода. В зависимости от профиля зубьев и качества обработки системы с реечным приводом могут производить более высокий уровень шума по сравнению с другими линейными системами.

【Системы с линейным приводом】

Традиционно считавшиеся слишком дорогими для большинства применений, линейные двигатели теперь используются для задач позиционирования и обработки в таких отраслях, как упаковка и сборка. Этой тенденции способствовали более низкие затраты, но для инженеров привлекательными характеристиками линейных двигателей являются их высокая скорость, высокая точность позиционирования и низкие требования к техническому обслуживанию. Линейные двигатели, как и реечные системы, также позволяют интегрировать несколько независимых кареток в одну систему.

Поскольку у них нет механических компонентов, предотвращающих падение нагрузки в условиях потери мощности, линейные двигатели обычно не рекомендуется использовать в вертикальных приложениях. Их открытая конструкция вместе с наличием мощных магнитов также делает их восприимчивыми к загрязнениям и мусору, особенно металлической стружке и стружкам.

【Системы с пневматическим приводом】

Когда предпочтительным источником передачи энергии является воздух, линейные пневматические системы отвечают всем требованиям. Для простого перемещения от точки к точке системы с пневматическим приводом могут быть наиболее экономичным и простым в интеграции вариантом. Большинство пневматических линейных систем заключены в алюминиевый корпус, который позволяет устанавливать концевые демпферы и защитные крышки.

Пневматические системы имеют самую низкую точность и жесткость среди обсуждаемых здесь типов, но их основным ограничением является невозможность остановки в промежуточных положениях.

【Важные советы】

Независимо от вашего применения, при рассмотрении вариантов предварительно собранных линейных систем начните с четырех основных параметров применения: хода, нагрузки, скорости и точности. После определения величины и важности этих критериев другие параметры, такие как шум, жесткость и факторы окружающей среды, могут помочь сузить область применения и сделать окончательный расчет и выбор менее трудоемким.