Системы с ременным приводом, с шарико-винтовой передачей, с реечным приводом, с линейным двигателем, с пневматическим приводом.

Прошли те времена, когда проектировщикам и сборщикам машин приходилось выбирать между созданием собственной линейной системы с нуля или выбором ограниченного набора предварительно собранных систем, которые в большинстве случаев не подходили для их применения. Сегодня производители предлагают системы на основе ряда приводных механизмов — шариковых винтов, ремней, реечных передач, линейных двигателей и пневматики — с вариантами направляющих и корпусов, подходящими практически для любого применения, среды или ограничения пространства. Теперь дилемма для инженеров заключается не столько в поиске системы, которая будет работать для их применения, сколько в выборе лучшего решения из широкого спектра доступных конфигураций.

Было создано много вспомогательных средств для помощи в этом процессе выбора. Обычно они имеют форму таблицы, показывающей ключевые параметры приложения в сравнении с типом системы, с символами для оценки пригодности каждой системы для каждого параметра. Хотя эта схема обеспечивает быструю визуальную справку, она упускает некоторые из тонких моментов возможностей и слабых сторон каждой системы. В попытке копнуть немного глубже, следующий план рассматривает конкретные сильные стороны и ограничения наиболее распространенных типов предварительно собранных линейных систем.

Системы с ременным приводом

Системы ременного привода, вероятно, лучше всего известны своей способностью перемещаться на большие расстояния. Они также способны достигать высоких скоростей, поскольку механизмы ременного привода не используют рециркулирующие элементы. В сочетании с нерециркулирующими направляющими, такими как кулачковые ролики или колеса, ремни обычно могут достигать скорости до 10 м/с. Системы ременного привода также хорошо подходят для суровых условий, поскольку в них нет элементов качения, которые могут быть повреждены мусором, а полиуретановый материал ремня может выдерживать большинство 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 будут испытывать некоторое растяжение, что ухудшает повторяемость и точность хода. Системы с ременным приводом также имеют больший резонанс, чем другие типы приводов, из-за эластичности ремня. Хотя правильная настройка привода может компенсировать это, приложения с высокими скоростями ускорения и замедления и/или большими нагрузками могут испытывать нежелательное время успокоения.

Системы с шарико-винтовым приводом

Для высоких осевых нагрузок и высокой точности позиционирования системы с шарико-винтовым приводом обычно являются первым выбором. И на то есть веская причина. С предварительно нагруженными гайками шарико-винтовые приводы обеспечивают движение без люфта и могут достигать очень высокой точности позиционирования и повторяемости. Шаг резьбы от 2 мм до 40+ мм также позволяет системам с шарико-винтовым приводом соответствовать широкому диапазону требований к скорости и может предотвратить обратный ход в вертикальных приложениях.

Длина хода является основным ограничением систем с шарико-винтовым приводом. По мере увеличения длины винта допустимая скорость уменьшается из-за тенденции винта провисать под собственным весом и испытывать биение. Опоры шарико-винтового привода могут помочь противостоять этому эффекту, но за счет пространства и общей стоимости системы.

Системы с реечным и шестеренчатым приводом

Системы реечного типа создают высокие тяговые усилия и могут делать это с практически неограниченной длиной хода. Их конструкция также позволяет использовать несколько кареток в одной системе, что полезно для приложений, требующих независимого перемещения кареток, например, больших портальных систем в упаковочной и автомобильной промышленности.

Хотя доступны высококачественные системы реечного и шестеренчатого типа с малым люфтом, в целом они имеют более низкую точность позиционирования, чем другие варианты привода. И в зависимости от профиля зубьев и качества обработки, системы реечного и шестеренчатого привода могут производить высокий уровень шума по сравнению с другими линейными системами.

Системы с линейным двигателем

Традиционно считавшиеся слишком дорогими для большинства приложений, линейные двигатели теперь используются для задач позиционирования и обработки в таких отраслях, как упаковка и сборка. Более низкие затраты способствовали этой тенденции, но для инженеров привлекательными характеристиками линейных двигателей являются их высокая скорость, высокая точность позиционирования и низкие требования к обслуживанию. Линейные двигатели также предлагают возможность, как и системы реечной передачи, интегрировать несколько независимых кареток в одну систему.

Поскольку у них нет механических компонентов, которые бы предотвращали падение груза в состоянии потери мощности, линейные двигатели, как правило, не рекомендуется использовать в вертикальных приложениях. Их открытая конструкция, а также наличие мощных магнитов, также делает их восприимчивыми к загрязнениям и мусору, особенно металлической стружке и опилкам.

Пневматические приводные системы

Когда предпочтительным источником передачи энергии является воздух, пневматические линейные системы отвечают требованиям. Для простого движения от точки к точке пневматические приводные системы могут быть наиболее экономичным и простым в интеграции вариантом. Большинство пневматических линейных систем заключены в алюминиевый корпус, что позволяет встраивать концевые амортизаторы и защитные крышки.

Пневматические системы имеют самую низкую точность и жесткость из рассматриваемых здесь типов, но их главным ограничением является невозможность остановки в промежуточных положениях.

Независимо от вашего применения, при рассмотрении вариантов среди 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 поле и сделать окончательный размер и выбор менее трудоемкими.