Следование нескольким простым рекомендациям по проектированию систем линейного перемещения может улучшить производительность системы и продлить срок службы привода.

Многие автоматизированные машины используют линейные направляющие, такие как профилированные рельсы, круглые рельсы или другие конструкции с роликовыми или скользящими подшипниками, для направления и поддержки движущихся элементов оборудования. Кроме того, зачастую эти движущиеся элементы приводятся в движение каким-либо линейным приводом.

Одной из наиболее распространенных проблем в линейных системах любого типа является несоосность. Несоосность может привести к множеству проблем, таких как непостоянные результаты линейного перемещения, сокращение срока службы линейной подшипниковой системы, преждевременный износ или выход из строя системы привода, а также непредсказуемое движение, например, изменение скорости или колебание.

Однако существуют некоторые распространенные способы повышения общей производительности системы за счет оптимизации выравнивания линейной направляющей и исполнительного механизма.

Исполнительные механизмы и направляющие

Хотя существует множество способов приведения в движение направляющего элемента машины, наиболее распространенные из них делятся на две категории. Первая — это штоковые приводы. Штоковые приводы могут быть как гидравлическими или пневматическими, так и электрическими, например, ходовые винты или шариковые винты.

Второй тип — это бесштоковые приводы. Они также могут приводиться в движение жидкостью или электричеством с помощью ходового винта, шарикового винта, ремня или линейного двигателя. Оба типа приводов находят применение в системах с направляющими. Однако каждый из них имеет свои тонкие различия в оптимальном способе использования для максимальной производительности и срока службы системы.

Сами направляющие элементы, будь то профилированные рельсы, круглые рельсы или другие системы качения или скольжения, должны быть правильно подобраны по размерам на этапе проектирования и установлены в соответствии с рекомендациями производителя, уделяя особое внимание процессу выравнивания. Это гарантирует максимальную эффективность выбранной системы направляющих для конкретного применения.

Важность членов, ответственных за соблюдение нормативных требований.

Штоковые приводы, характеризующиеся выдвижением и втягиванием поршневого штока или штока привода при каждом цикле, обычно предлагают несколько вариантов крепления. Большинство поставщиков штоковых приводов обычно предлагают такие варианты крепления, как просверленные и нарезанные резьбой отверстия в устройстве, монтажные опоры, сферические штоковые шарниры, соединительные муфты, вилки или цапфы. При использовании с направляющим механизмом необходимо убедиться, что каждая подсистема, привод и направляющая обеспечивают беспрепятственное и плавное движение. Системы, которые пытаются жестко соединить приводной элемент с ведомым элементом, могут демонстрировать непостоянную работу, поскольку эти два элемента пытаются двигаться в разных плоскостях, при этом одна или обе подсистемы нагружены сверх своих возможностей.

В такой системе стержневой привод лучше всего использовать с каким-либо податливым элементом между приводным элементом (приводом) и ведомым элементом (направляющей системой). Например, сферический наконечник стержня, установленный на стержне привода, позволяет точке крепления поворачиваться вокруг сферического шарнира. Этот тип соединения в направляющей лучше всего использовать в сочетании с цапфой или вилкой на противоположном конце привода, где он крепится к элементу рамы механизма. Такая схема крепления обеспечивает податливость соединения без создания чрезмерной нагрузки как на привод, так и на ведомый элемент (направляющую систему).

Бесштоковые приводы, характеризующиеся тем, что их ход ограничен общей длиной, могут также включать в себя встроенную систему направляющих. При использовании бесштоковых приводов в сочетании с отдельной системой направляющих, также необходимо включать гибкий элемент в соединение между приводным и ведомым элементами. Большинство поставщиков приводов предлагают различные варианты крепления, предназначенные для такого типа установки, например, плавающие кронштейны.

Бесштоковые приводы, включающие направляющую систему, могут выполнять задачу направления и поддержки оборудования, заменяя собой отдельную направляющую систему. Эта функция может быть особенно полезна и часто экономит время и деньги производителя оборудования. Бесштоковые приводы со встроенными направляющими могут быть встроены в оборудование в различных комбинациях для удовлетворения самых разнообразных потребностей в перемещении. Многоосевые конфигурации, такие как xy или xyz, а также портальные конфигурации — все это возможно при правильном подборе размеров. При установке бесштоковых приводов со встроенными направляющими одинаково важна и точность выравнивания.

Параллельность и перпендикулярность соединенных элементов

Бесштоковый привод со встроенной направляющей, используемый в одноосевой конфигурации, должен соответствовать только требованиям к позиционированию. Процесс выравнивания прост, поскольку привод работает самостоятельно, перемещая груз в нужное положение без какого-либо внешнего управления. Примерами такой конфигурации являются выравнивание между рабочими точками или выравнивание относительно зажима на оборудовании.

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

Параллельность соединенных элементов

При монтаже линейных актуаторов на параллельность могут влиять три фактора. Понимание и ответы на эти вопросы позволят максимизировать параллельность и производительность системы.

1. Установлены ли приводы на одной и той же высоте относительно кареток? Несоосность в этой плоскости создаст неблагоприятный изгибающий момент по оси Mx в подшипниковой системе одного или обоих блоков.

2. Установлены ли исполнительные механизмы на постоянном расстоянии друг от друга по всей длине? Несоосность в этой плоскости создаст неблагоприятную боковую нагрузку по оси Fy на подшипниковую систему и, в случае серьезной неисправности, может привести к заклиниванию механизмов.

3. Установлены ли приводы горизонтально друг относительно друга? Угловое смещение создаст неблагоприятный изгибающий момент по оси My в подшипниковой системе обоих блоков.

Перпендикулярность соединенных элементов

При монтаже линейных актуаторов на перпендикулярность влияют две переменные.

1. В системе XYZ ось Z установлена ​​перпендикулярно оси Y? Несоосность в этой плоскости создаст неблагоприятный изгибающий момент в подшипниковой системе привода оси Y по любой или всем возможным осям.

2. В портальной системе, где два исполнительных механизма должны перемещаться одновременно по осям X или Y, перемещаются ли они одновременно? Несоосность или недостаточная производительность сервопривода приведут к возникновению нежелательного изгибающего момента по оси Mz в подшипниковой системе.

Фактические допуски, связанные с рекомендациями по выравниванию и монтажу, зависят от конкретного производителя привода, а также от типа подшипника. Однако, как правило, следует учитывать тип подшипниковой системы. Высокопроизводительные подшипники, такие как профильные направляющие, как правило, достаточно жесткие, и в них выравнивание имеет большее значение. Системы средней производительности, использующие ролики или колеса, часто имеют зазоры, обеспечивающие некоторую погрешность в выравнивании. Подшипники скольжения или системы с скользящим подшипником часто имеют больший зазор и могут быть еще более погрешными.

При установке систем крепления линейных актуаторов существует ряд измерительных инструментов, помогающих обеспечить правильное выравнивание, от калибровочных приборов до лазерных систем. Независимо от используемых инструментов, всегда создавайте одну ось в качестве опорной для плоскостей XY и Z и устанавливайте остальные устройства относительно этой опорной оси. Это поможет добиться максимальной производительности и максимально длительного срока службы вашей системы актуаторов.