Многоосевые платформы и столы

Прошли те времена, когда конструкторам и производителям машин приходилось выбирать между созданием собственной линейной системы с нуля или довольствоваться ограниченным набором предварительно собранных систем, которые в большинстве случаев не подходили для их задачи. Сегодня производители предлагают системы на основе различных приводных механизмов — шариковых винтовых передач, ремней, реечных передач, линейных двигателей и пневматики — с вариантами направляющих и корпусов, позволяющими адаптироваться практически к любому применению, условиям эксплуатации или пространственным ограничениям. Теперь перед инженерами стоит не столько вопрос поиска системы, подходящей для их задачи, сколько выбор наилучшего решения из широкого спектра доступных конфигураций.

Для облегчения процесса выбора было создано множество вспомогательных средств. Обычно они представляют собой таблицы, показывающие ключевые параметры применения в зависимости от типа системы, с символами, оценивающими пригодность каждой системы для каждого параметра. Хотя такой формат обеспечивает быстрое визуальное представление, он упускает некоторые тонкости возможностей и недостатков каждой системы. В попытке углубиться в тему, в следующем обзоре рассматриваются конкретные сильные и слабые стороны наиболее распространенных типов предварительно собранных линейных систем.

【Системы с ременным приводом】

Ременные приводы, пожалуй, наиболее известны своей способностью перемещать грузы на большие расстояния. Они также способны развивать высокие скорости, поскольку в ременных приводах не используются элементы с рециркуляцией воздуха. В сочетании с направляющими без рециркуляции, такими как кулачковые ролики или колеса, ремни обычно могут развивать скорость до 10 м/с. Ременные приводы также хорошо подходят для работы в суровых условиях, поскольку отсутствуют элементы качения, которые могут быть повреждены мусором, а полиуретановый материал ремня выдерживает большинство распространенных видов химического загрязнения.

Основной недостаток систем с ременным приводом заключается в растяжении ремней. Даже стальные ремни, используемые большинством производителей систем, со временем растягиваются, что ухудшает повторяемость и точность перемещения. Кроме того, системы с ременным приводом обладают большей резонансностью, чем другие типы приводов, из-за эластичности ремня. Хотя правильная настройка привода может компенсировать это, в системах с высокими скоростями разгона и замедления и/или большими нагрузками могут наблюдаться нежелательные периоды стабилизации.

【Системы с шариковинтовой передачей】

Для высоких осевых нагрузок и высокой точности позиционирования системы с шариковинтовой передачей, как правило, являются предпочтительным выбором. И это неспроста. Благодаря предварительно натянутым гайкам шариковинтовые передачи обеспечивают движение без люфта и позволяют достичь очень высокой точности и повторяемости позиционирования. Шаг резьбы от 2 мм до 40+ мм также позволяет системам с шариковинтовой передачей удовлетворять широкому диапазону требований к скорости и предотвращает обратное вращение в вертикальных приложениях.

Основной ограничивающей характеристикой систем с шариковинтовой передачей является длина хода. С увеличением длины винта допустимая скорость снижается из-за его склонности провисать под собственным весом и испытывать колебания. Шариковинтовые опоры могут помочь компенсировать этот эффект, но за счет увеличения занимаемого пространства и общей стоимости системы.

【Реечные и зубчатые системы привода】

Реечные системы создают высокие осевые 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 крупных портальных системах в упаковочной и автомобильной промышленности.

Хотя существуют высококачественные реечные системы с малым люфтом, в целом они обладают меньшей точностью позиционирования, чем другие варианты привода. Кроме того, в зависимости от профиля зубьев и качества обработки, реечные системы могут производить высокий уровень шума по сравнению с другими линейными системами.

【Системы с линейным электроприводом】

Линейные двигатели, традиционно считавшиеся слишком дорогими для большинства применений, в настоящее время используются для позиционирования и перемещения грузов в таких отраслях, как упаковка и сборка. Снижение стоимости способствовало этой тенденции, но для инженеров привлекательными характеристиками линейных двигателей являются их высокая скорость, высокая точность позиционирования и низкие требования к техническому обслуживанию. Линейные двигатели также позволяют, подобно реечным системам, объединять несколько независимых кареток в одной системе.

Поскольку линейные двигатели не имеют механических компонентов, предотвращающих падение груза в случае отключения электроэнергии, их обычно не рекомендуется использовать в вертикальных системах. Открытая конструкция, а также наличие мощных магнитов, делают их также восприимчивыми к загрязнениям и попаданию мусора, особенно металлической стружки и опилок.

【Пневматические системы привода】

Когда предпочтительным источником передачи энергии является воздух, пневматические линейные системы идеально подходят. Для простых перемещений от точки к точке пневматические системы могут быть наиболее экономичным и простым в интеграции вариантом. Большинство пневматических линейных систем заключены в алюминиевый корпус, что позволяет устанавливать концевые демпферы и защитные кожухи.

Пневматические системы обладают наименьшей точностью и жесткостью среди рассмотренных здесь типов, но их главным ограничением является невозможность остановки в промежуточных положениях.

Независимо от области применения, при выборе готовых линейных систем начните с четырех основных параметров: хода, нагрузки, скорости и точности. После определения значимости и важности этих критериев, другие параметры, такие как шум, жесткость и факторы окружающей среды, помогут сузить круг вариантов и упростят окончательный подбор размеров и выбор.