При проектировании линейной системы учитывайте опоры, направляющие, приводы и уплотнения. Прежде чем приступить к проектированию линейной системы, узнайте свои требования к точности, повторяемости, нагрузке и окружающей среде.

Шариковые направляющие высокой жесткости с низким коэффициентом трения опираются на одну направляющую (вверху) или две (внизу). Платой за такую ​​производительность являются более высокая стоимость и больший уровень шума.

Кратчайший путь между двумя точками — прямая линия. Но если вы проектируете систему линейного перемещения, вам придется учитывать структурную поддержку, направляющие, приводы, уплотнения, смазку и аксессуары между точками A и B.

Независимо от того, решите ли вы спроектировать и построить свою систему с нуля, используя стандартные детали, или купить систему, разработанную специально для вас, правильный выбор с самого начала должен помочь сохранить работу в долгосрочной перспективе.

Поддержка и руководство

Построение линейной системы буквально означает начало с нуля — с системы структурной поддержки. Основным компонентом опорной системы обычно является алюминиевый профиль.

Вы можете подвергнуть механической обработке монтажную поверхность базового профиля и поверхность, к которой крепится линейная направляющая, для применений, требующих точного позиционирования. Для приложений с более низкой точностью и транспортных применений оптимизируйте основания, чтобы они сопротивлялись изгибу под нагрузкой и вместо этого предотвращали деформацию во время экструзии.

Прочное основание позволяет системе опираться только на торцевые опоры. Для более легких профилей могут потребоваться прерывистые опоры по всей длине.
Направляющие прикрепляются к основанию для облегчения движения. Основными типами являются шариковые направляющие, колесные направляющие и направляющие скольжения или призмы.
Шариковые направляющие выдерживают самые тяжелые нагрузки и обладают высочайшей жесткостью. Их конфигурации с одной или двумя направляющими движутся с небольшим трением. Недостатками являются более высокая стоимость и уровень шума, который они создают.

Направляющие колес работают со скоростью до 10 м/сек, имеют низкое трение и высокую жесткость. Однако ударные нагрузки могут их повредить.
В направляющих по поверхности профиля ходят полимерные втулки призматической формы. Полимер помогает им бесшумно двигаться и выдерживать высокие ударные нагрузки. Они выдерживают среду, загрязненную грязью, песком, пылью, маслом и химикатами, но работают медленнее и с меньшими нагрузками, чем шариковые или колесные направляющие, что обозначается их рейтингом PV, произведением давления и скорости, которые они могут выдерживать.

Шарико-винтовые пары и ремни относятся к технологиям привода, доступным для линейных систем. Ременные передачи бесшумны и подходят для операций с высокой пропускной способностью и низкой точностью. Более дорогие ШВП обеспечивают высокую эффективность, точность и жесткость.

Движущая сила

Приводы перемещают каретку в нужные положения. Наиболее распространенными технологиями привода являются шарико-винтовые передачи, ходовые винты и ременные передачи.

В шарико-винтовой передаче шарикоподшипники перемещаются по канавкам резьбового вала — шарико-винтовой пары — и рециркулируют через шариковую гайку. Поскольку подшипники распределяют нагрузку, шарико-винтовые передачи имеют относительно высокую осевую мощность.

Результатом является абсолютная точность, определяемая как максимальная ошибка между ожидаемым и фактическим положением до 0,005 мм. Системы с шлифованными и предварительно нагруженными ШВП являются наиболее точными.

Системы обладают тягой до 40 кН и высокой жесткостью. Их критическая скорость определяется диаметром основания винта, длиной без опоры и конфигурацией концевой опоры. Благодаря новой винтовой опоре агрегаты с винтовым приводом могут перемещаться на расстояние до 12 м и работать на входной скорости 3000 об/мин. ШВП обеспечивают механический КПД 90%, поэтому их более высокая стоимость часто компенсируется меньшими требованиями к мощности.

Опоры линейной системы обычно представляют собой алюминиевые профили, которые можно подвергнуть механической обработке для обеспечения повышенной точности.

ШВП не могут сравниться по абсолютной точности позиционирования с ШВП, но их повторяемость — способность возвращаться в место во время работы при приближении с того же направления с той же скоростью и скоростью замедления — составляет 0,005 мм. Они используются в условиях низкой и средней нагрузки и работают бесшумно.

Ременные передачи работают в высокопроизводительных транспортных системах со скоростями до 10 м/сек и ускорением до 40 м/сек2.

Смазка и уплотнениеs для линейных устройств

Большинство направляющих и приводных систем требуют смазки. Вы можете упростить будущее профилактическое обслуживание, обеспечив легкий доступ к смазочным фитингам. Например, фитинги Zerk, установленные на каретке, могут питать смазочную сеть, которая обслуживает как шариковый винт, так и систему линейных подшипников во время установки и во время периодического технического обслуживания.

Линейный привод имеет магнитное уплотнение. Полоса из нержавеющей стали поднимается прямо перед кареткой и закрывается сразу за ней благодаря магнитам и подпружиненным анкерам на торцевых крышках.

Направляющие призмы не требуют обслуживания. Полимерный материал направляющих обладает собственной смазывающей способностью, а смазанные войлочные дворники пополняют смазку при каждом ходе.

Уплотнения удерживают смазку внутри и загрязнения. Один из типов — магнитополосные уплотнения — магнитные ленты из нержавеющей стали, идущие от одного конца канала к другому. Ленты прикреплены к торцевым крышкам и подпружинены для поддержания натяжения. Они проходят через полость каретки, поэтому полоса поднимается над магнитами непосредственно перед и позади каретки, когда она пересекает систему.
В альтернативной технологии запечатывания — пластиковых защитных лентах — используются гибкие резиновые полоски, которые сцепляются с выступом основания, как в пакете для заморозки с застежкой-молнией. Сопрягающиеся профили «гребень-паз» создают лабиринтное уплотнение, защищающее от попадания твердых частиц.

Еще одно соображение — как вы будете монтировать двигатель. Корпус двигателя и муфта должны совпадать по размеру болта и диаметру окружности болта на фланце двигателя, диаметру направляющей части двигателя, а также диаметру и длине вала двигателя.

Многие двигатели имеют размеры, соответствующие стандартам NEMA, но другие зависят от производителя и модели. В любом случае гибкие опоры двигателя, изготовленные из обычных заготовок, позволяют легко установить практически любой двигатель с гарантированным выравниванием.

Соответствующие резиновые замки удерживают пластиковые защитные ленты в безопасности и изолируют частицы.

Смешивайте и сочетайте

Не каждая комбинация приводов и направляющих имеет смысл. В практических приложениях вы, скорее всего, увидите ходовые винты, приводящие в движение шариковые или направляющие скольжения; ШВП в паре с шариковыми или скользящими направляющими; и ремни, ведущие шариковые, направляющие или направляющие колес.

Шарико-винтовая передача в сочетании с шариковой направляющей обеспечивает повторяемость движений и жесткую систему, выдерживающую большие силы и моменты. Такие системы хорошо работают в приложениях точного позиционирования с высокими нагрузками и высокими рабочими циклами, таких как загрузка и разгрузка заготовок зубчатых колес на станках.

Агрегаты с ременным приводом и шариковыми направляющими предназначены для высокоскоростных операций с высокими ускорениями, тяжелыми полезными нагрузками и высокими моментными нагрузками. Эти устройства работают на основаниях, охватывающих зазор и поддерживаемых либо на концах, либо с перерывами. Паллетирование банок – это одно из применений.
Линейные системы с ременным приводом и направляющими — это недорогие агрегаты, бесшумные и не требующие особого обслуживания. Они работают на умеренных скоростях и ускорениях, но превосходно справляются с ударными нагрузками. Добавление магнитной защитной ленты делает этот тип системы подходящим для сред с высоким содержанием твердых частиц и требованиями к промывке, например, при обработке распылением листового металла.

Поскольку направляющие колес требуют меньшего обслуживания, чем шариковые направляющие, но больше, чем направляющие, колеса с ременным приводом являются еще одним вариантом с умеренными затратами, низким уровнем шума и низким уровнем обслуживания. Эти системы достигают высоких линейных скоростей и ускорений и часто используются в упаковочных и разливочных машинах.