Подробнее о геометрии двойных направляющих.

Линейные направляющие системы включают направляющие рельсы, направляющие и пути. Промышленность также классифицирует их на несколько основных типов — включая профильные рельсы, направляющие для ящиков, линейные подшипники, направляющие колеса и подшипники скольжения. Типичная компоновка включает рельс или вал, а также каретки и бегунки. Их также можно различать по способу контакта: скольжение или качение.

Основная функция направляющих качения — снижение трения в машинах. Они используются в различных приложениях: от современных полупроводниковых производственных устройств до крупных станков и строительного оборудования.

Оборудование для производства полупроводников или контрольно-измерительная аппаратура, требующая высокоточного позиционирования, являются хорошим применением для линейных направляющих. В случае станка для резки линейные направляющие используются вместо линейных подшипников скольжения, чтобы справиться с проблемами повышения температуры и долговечности, связанными с постоянно растущими скоростями подачи.

Классическое применение профильных рельсов — в станкостроении, где грузоподъемность, жесткость и точность имеют первостепенное значение. В медицинском оборудовании, таком как КТ-сканеры, МРТ и рентгеновские аппараты, квадратные рельсы более распространены.

С другой стороны, круглые рельсы могут предложить ряд преимуществ, одним из которых является возможность плавного хода при установке на неидеальные поверхности, определяемые как имеющие погрешность плоскостности более 150 мкм/м.

Для чистых помещений и предприятий пищевой промышленности, где недопустимо загрязнение, линейные направляющие, использующие элементы качения (а также системы подшипников скольжения), не подходят из-за необходимости смазки.

Некоторые приложения, требующие чрезвычайно высокой точности и аккуратности, используют подшипники с жидкостным поплавком для максимально возможной точности и аккуратности. Это гидростатические или аэростатические подшипники, использующие жидкость под высоким давлением между рельсом и кареткой. Они дороже и сложнее в производстве, чем другие линейные варианты, но обеспечивают максимальную точность и аккуратность.

Важные соображения при выборе направляющей линейного движения включают нагрузку (как статическую, так и приложенную), ход и скорость, а также желаемую точность и кучность и требуемый срок службы. Предварительная нагрузка иногда также необходима в зависимости от требований применения. Смазка является еще одним важным соображением, как и любой метод минимизации загрязнения системы линейной направляющей от факторов окружающей среды, таких как пыль и другие загрязняющие вещества, с использованием сильфонов или специальных уплотнений.

Линейные направляющие и подшипники обеспечивают высокую жесткость и хорошую точность перемещения. Они могут выдерживать не только нисходящие, восходящие и боковые нагрузки, они также могут выдерживать внешние или моментные нагрузки. Конечно, чем больше линейная направляющая и система подшипников, тем большую моментную емкость она имеет, но расположение дорожек качения подшипников — лицом к лицу или спиной к спине — также влияет на величину внешней нагрузки, которую она может выдержать.

В то время как конструкция лицом к лицу (также известная как X-образная компоновка) обеспечивает равную грузоподъемность во всех направлениях, она приводит к более короткому плечу момента, вдоль которого прикладываются внешние нагрузки, что снижает грузоподъемность момента. Компоновка спина к спине (также известная как O-образная компоновка) обеспечивает большее плечо момента и дает более высокую грузоподъемность момента.

Но даже при расположении «спина к спине» линейные направляющие имеют относительно короткое расстояние между дорожками качения (по сути, равное ширине рельса), что ограничивает их способность справляться с моментами качения, которые вызваны грузами, нависающими в направлении Y. Чтобы противостоять этому ограничению, использование двух рельсов параллельно — с одним или двумя подшипниками на каждом рельсе — позволяет преобразовать момент качения в силы на каждом подшипниковом блоке. Поскольку линейные подшипники имеют гораздо большую емкость для сил, чем для моментов (особенно моментов качения), срок службы подшипников может быть значительно увеличен. Еще одним преимуществом использования двойных направляющих рельсов и возможности преобразования моментов в силы является то, что линейные подшипники обычно меньше прогибаются под действием чистых сил, чем под действием моментных нагрузок.

Многие конструкции линейных приводов включают две направляющие параллельно с приводным механизмом — ремнем, винтом или линейным двигателем — встроенным между направляющими. Хотя не обязательно, чтобы привод был центрирован между направляющими, это помогает обеспечить равномерную нагрузку на все подшипники и уменьшает зубчатое зацепление или неравномерные приводные силы на каждом рельсе и наборе подшипников. Такое расположение также уменьшает высоту привода, делая его относительно компактным, учитывая высокую грузоподъемность и момент, обеспечиваемые двойными направляющими.