Соблюдение нескольких простых рекомендаций по проектированию систем линейного перемещения может улучшить производительность системы и срок службы привода.

Многие автоматизированные машины используют линейные направляющие компоненты, такие как профильные рельсы, круглые рельсы или другие конструкции с подшипниками качения или скольжения, для направления и поддержки движущихся элементов оборудования. Кроме того, во многих случаях эти движущиеся элементы приводятся в действие каким-либо типом линейного приводного устройства.

Одной из наиболее распространенных проблем в линейных системах любого типа является несоосность. Несоосность может привести к целому ряду проблем, таких как нестабильные результаты линейного движения, сокращение срока службы линейной системы подшипников, преждевременный износ или отказ системы привода и неустойчивое движение, такое как изменение скорости или биение.

Однако существуют некоторые общие способы повышения общей производительности системы путем оптимизации выравнивания линейной направляющей и привода.

Приводы и направляющие
Хотя существует множество способов придания движения направляемому элементу машины, некоторые из наиболее распространенных делятся на две категории. Первая — это приводы стержневого типа. Приводы стержневого типа могут быть либо с гидравлическим приводом, например, гидравлическим или пневматическим, либо электрическим, например, ходовым винтом или шариковым винтом.

Второй тип — бесштоковые приводы. Они также могут быть либо гидравлическими, либо электрическими через ходовой винт, шариковый винт, ремень или линейный двигатель. Оба типа приводов находят применение в направляемых системах. Однако каждый из них имеет тонкие различия в том, как лучше всего использовать для максимизации производительности и срока службы системы.

Сами направляющие элементы, будь то профилированный рельс, круглый рельс или другие системы качения или скольжения, должны быть правильно рассчитаны и выбраны на этапе проектирования и установлены в соответствии с рекомендациями производителя, уделяя особое внимание процессу выравнивания. Это гарантирует, что производительность выбранной системы направляющих будет максимальной для конкретного применения.

Важность соблюдения членами
Приводы стержневого типа, характеризующиеся тем, что шток поршня или шток привода выдвигаются и втягиваются с каждым циклом, обычно предлагают ряд вариантов монтажа. Варианты монтажа, такие как просверленные и нарезанные отверстия в устройстве, монтажные ножки, сферические стержневые соединения, выравнивающие муфты, скобы или цапфы, обычно предлагаются большинством поставщиков приводов стержневого типа. При использовании с направляющим механизмом убедитесь, что каждая подсистема, привод и направляющий узел способны к беспрепятственному, плавному движению. Системы, которые пытаются жестко соединить приводной элемент с ведомым элементом, могут демонстрировать непостоянную производительность, поскольку эти два элемента пытаются двигаться в отдельных плоскостях, когда одна или обе подсистемы загружены сверх своих возможностей.

Стержневой привод в такой системе лучше всего использовать с некоторым элементом податливости между приводным элементом (приводом) и ведомым (направляющая система). Например, сферический конец стержня, установленный на стержне привода, позволяет точке крепления поворачиваться вокруг сферического шарнира. Этот тип соединения на направляющей лучше всего использовать в сочетании с цапфой или скобой на противоположном конце привода, где он крепится к элементу рамы машины. Такая схема крепления обеспечивает податливость в соединении без добавления чрезмерного напряжения ни приводу (приводу), ни ведомому (направляющей системе).

Приводы без стержня, характеризующиеся тем, что их ход заключен в пределах их общей длины, также могут содержать направляющую систему, встроенную в привод. Приводы без стержня, используемые в сочетании с отдельной направляющей системой, также должны включать совместимый элемент в соединении между приводом и ведомыми элементами. Большинство поставщиков приводов предлагают различные крепления, предназначенные для этого типа установки, такие как плавающие кронштейны.

Бесштоковые приводы, включающие направляющую систему, могут выполнять задачу направления и поддержки оборудования, заменяя при этом отдельную направляющую систему. Эта функция может быть особенно полезной и многократно экономит время и деньги производителя оборудования в процессе. Бесштоковые приводы со встроенными направляющими могут быть встроены в оборудование в комбинациях для удовлетворения самых разных потребностей в движении. Многоосевые конфигурации, такие как xy или xyz, а также конфигурации портального типа возможны при правильном выборе размера. При установке бесштоковых приводов со встроенными направляющими выравнивание также важно.

Параллельность и перпендикулярность соединяемых элементов
Бесштоковому приводу со встроенной направляющей, используемому в одноосевой конфигурации, необходимо соответствовать только ожиданиям по позиционированию. Процесс выравнивания прост, поскольку привод работает отдельно, перемещая свою нагрузку в положение без какого-либо внешнего руководства. Примерами такого типа настройки являются настройка «рабочая точка-рабочая точка» или выравнивание по креплению на оборудовании.

Выравнивание бесштоковых приводов в многоосевых конфигурациях становится более сложным, поскольку несколько приводов должны работать вместе. Поэтому при монтаже этих приводов необходимо учитывать параллельность и перпендикулярность всех соединенных устройств для оптимальной производительности и максимального срока службы.

Параллельность соединенных элементов
Есть три переменные, которые могут повлиять на параллельность при монтаже линейных приводов. Задавая и отвечая на эти вопросы, вы максимизируете параллельность и производительность системы.

1. Установлены ли приводы с каретками на одной высоте? Несоосность в этой плоскости приведет к возникновению неблагоприятного изгибающего момента по оси Mx на подшипниковой системе одного или обоих блоков.

2. Установлены ли приводы на одинаковом расстоянии друг от друга от одного конца до другого? Несоосность в этой плоскости приведет к неблагоприятной боковой нагрузке по оси Fy на систему подшипников и, если она будет значительной, может привести к заеданию узлов.

3. Установлены ли приводы на одном уровне друг с другом? Угловое смещение приведет к возникновению неблагоприятного изгибающего момента по оси My в системе подшипников обоих блоков.

Перпендикулярность соединяемых элементов
При монтаже линейных приводов на перпендикулярность влияют две переменные.

1. В системе XYZ ось Z установлена ​​перпендикулярно оси Y? Несоосность в этой плоскости приведет к возникновению неблагоприятного изгибающего момента в системе подшипников привода оси Y в любой или во всех возможных осях.

2. В портальной системе, где два привода должны двигаться одновременно по оси X или Y, движутся ли они одновременно? Несоосность или недостаточная производительность сервопривода приведут к возникновению нежелательного изгибающего момента по оси Mz в системе подшипников.

Фактические допуски, связанные с рекомендациями по выравниванию и монтажу, зависят от конкретного производителя привода, а также от типа подшипника. Однако общее правило заключается в том, чтобы учитывать тип системы подшипника. Высокопроизводительные типы подшипников, такие как системы с профильными рельсами, как правило, довольно жесткие, и выравнивание более критично. Системы со средней производительностью, использующие ролики или колеса, часто имеют зазоры, которые обеспечивают некоторую снисходительность при выравнивании. Системы с подшипниками скольжения или скольжения часто имеют больший зазор и могут быть еще более снисходительными.

При установке систем крепления линейных актуаторов существует ряд измерительных инструментов, которые помогут обеспечить правильное выравнивание, от датчиков до лазерных систем. Какие бы инструменты ни использовались, всегда создавайте одну ось в качестве опорной для плоскостей XY и Z и монтируйте другие устройства относительно опорной оси. Это поможет получить максимальную производительность и самый долгий срок службы от вашей актуаторной системы.