Высокая эффективность, точность и жесткость.

Кратчайший путь между двумя точками — прямая линия. Но при проектировании системы линейного перемещения необходимо учитывать структурные опоры, направляющие, приводы, уплотнения, смазку и вспомогательное оборудование между точками A и B.

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

Поддержка и руководство

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

Для приложений, требующих точного позиционирования, можно обработать монтажную поверхность базового профиля и поверхность, к которой крепится линейная направляющая. Для приложений с меньшей точностью, например, для транспортных систем, оптимизируйте основания, чтобы они не изгибались под нагрузкой и не деформировались во время экструзии.

Прочное основание позволяет системе опираться только на концевые опоры. Для более лёгких профилей могут потребоваться промежуточные опоры по всей длине.

Направляющие крепятся к основанию для облегчения перемещения. Основными типами направляющих являются шариковые, колесные, а также скользящие или призматические.

Шариковые направляющие выдерживают самые высокие нагрузки и обладают наибольшей жёсткостью. Их одно- или двухрельсовые конфигурации обеспечивают движение с минимальным трением. Недостатками являются более высокая стоимость и повышенный уровень шума.

Направляющие колёс работают со скоростью до 10 м/с, обладают низким трением и высокой жёсткостью. Однако ударные нагрузки могут привести к их повреждению.

В направляющих скольжения призматические полимерные втулки скользят по поверхности профиля. Полимер обеспечивает бесшумное движение и высокие ударные нагрузки. Они выдерживают воздействие загрязнений, таких как грязь, песок, пыль, масло и химикаты, но работают медленнее и с меньшими нагрузками, чем шариковые или колесные направляющие, что определяется их показателем PV – произведением давления и скорости, которые они могут выдерживать.

Движущая сила

Приводы перемещают каретку в требуемое положение. Наиболее распространёнными приводами являются шарико-винтовые передачи, приводы с ходовым винтом и ременные передачи.

В шарико-винтовой передаче шарикоподшипники перемещаются по канавкам резьбового вала — шарико-винтовой передачи — и вращаются через шариковую гайку. Благодаря распределению нагрузки между подшипниками, шарико-винтовые передачи обладают относительно высокой тяговой способностью.

Результатом является абсолютная точность, определяемая как максимальная погрешность между ожидаемым и фактическим положением, до 0,005 мм. Системы с шлифованными и предварительно нагруженными шарико-винтовыми механизмами являются наиболее точными.

Системы обладают осевой нагрузкой до 40 кН и высокой жёсткостью. Их критическая скорость определяется диаметром основания винта, длиной без опоры и конфигурацией концевой опоры. Благодаря новой опоре винта винтовые приводы могут перемещаться на расстояние до 12 м и работать со скоростью вращения 3000 об/мин. Шарико-винтовые приводы обеспечивают механический КПД 90%, поэтому их более высокая стоимость часто компенсируется более низким энергопотреблением.

Ременные приводы работают в высокопроизводительных транспортных приложениях со скоростью до 10 м/с и ускорением до 40 м/с2.

Смазка и уплотнения для линейных устройств

Большинству направляющих и приводных систем требуется смазка. Обеспечив лёгкий доступ к смазочным фитингам, вы можете упростить дальнейшее профилактическое обслуживание. Например, фитинг Zerk, установленный на каретке, может питать смазочную сеть, которая обслуживает как шарико-винтовую передачу, так и систему линейных подшипников во время установки и при периодическом техническом обслуживании.

Направляющие призмы не требуют обслуживания. Полимерный материал направляющей обладает естественной скользящей способностью, а смазанные фетровые скребки пополняют запас смазки при каждом ходе.

Уплотнения удерживают смазку внутри и не пропускают загрязняющие вещества. Один из типов уплотнений — магнитные ленты из нержавеющей стали, проходящие от одного конца канала до другого. Ленты крепятся к торцевым крышкам и подпружинены для поддержания натяжения. Они проходят через полость в каретке, поэтому лента приподнимается над магнитами непосредственно перед и за кареткой по мере её перемещения по системе.

Альтернативная технология герметизации, пластиковые уплотнительные ленты, использует эластичные резиновые полоски, которые сцепляются с профилем основания, подобно пакету для заморозки с застёжкой-молнией. Сопрягающиеся профили типа «шип-паз» создают лабиринтное уплотнение, препятствующее проникновению частиц.

Ещё один важный момент — это способ крепления двигателя. Корпус двигателя и муфта должны соответствовать размеру болта и диаметру окружности болтов на фланце двигателя, диаметру направляющей втулки двигателя, а также диаметру и длине вала двигателя.

Размеры многих двигателей соответствуют стандартам NEMA, но другие зависят от производителя и модели. В любом случае, гибкие опоры двигателей, изготовленные из стандартных заготовок, позволяют легко установить их практически на любой двигатель с гарантированным выравниванием.

Смешивайте и сочетайте

Не каждая комбинация приводов и направляющих имеет смысл. На практике чаще всего встречаются ходовые винты, приводящие в движение шариковые или направляющие скольжения; шариковые винты в паре с шариковыми или направляющими скольжения; и ремни, приводящие в движение шариковые, направляющие скольжения или колесные направляющие.

Шарико-винтовой привод в сочетании с шариковой направляющей обеспечивает повторяемость движения и жёсткую систему, выдерживающую большие усилия и моменты. Такие системы хорошо подходят для задач точного позиционирования с высокими нагрузками и продолжительными рабочими циклами, например, для загрузки и выгрузки заготовок шестерён на станках.

Устройства с ременным приводом и шариковыми направляющими предназначены для высокоскоростных, высокоускоренных применений с большой грузоподъёмностью и высокими моментами нагрузки. Эти устройства работают на основаниях, перекрывающих зазор, и имеют опоры либо по краям, либо с перерывами. Одной из областей применения является паллетирование банок.

Линейные системы с ременным приводом и направляющими скольжения — это недорогие, бесшумные и практически не требующие обслуживания устройства. Они работают на умеренных скоростях и ускорениях, но отлично 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, для обработки листового металла методом распыления.

Поскольку колесные направляющие требуют меньше обслуживания, чем шариковые, но больше, чем направляющие салазок, колеса с ременным приводом — ещё один недорогой, малошумный и простой в обслуживании вариант. Эти системы обеспечивают высокие линейные скорости и ускорения и часто используются в упаковочных и фасовочных машинах.