Распространенные области применения линейных рельсовых направляющих

Линейные рельсы являются основой многих промышленных приложений, обеспечивая низкое трение направляющих и высокую жесткость для нагрузок, которые могут варьироваться от нескольких граммов до тысяч килограммов. Их диапазон размеров, классов точности и предварительных нагрузок делает линейные рельсы подходящими практически для любых требований к производительности.

Причин использования линейных направляющих множество, но их наиболее очевидными преимуществами по сравнению с другими типами направляющих являются грузоподъемность, точность хода и жесткость. Например, направляющие с круглым валом могут выдерживать только нисходящие или подъемные нагрузки, тогда как линейные направляющие могут выдерживать как нисходящие/подъемные нагрузки, так и моментные нагрузки. И в отличие от направляющих с перекрестными роликами, ход которых часто ограничен 1 метром или меньше, линейные направляющие могут обеспечивать очень большую длину хода. По сравнению с направляющими с подшипниками скольжения линейные направляющие имеют более высокую жесткость и жесткость, а также часто имеют лучшие характеристики нагрузки/срока службы.

Линейные направляющие также обеспечивают высокий уровень точности перемещения благодаря точной обработке одного или обоих краев рельса, которые действуют как опорные поверхности. А с двумя, четырьмя или шестью рядами тел качения — сферических шариков или цилиндрических роликов — жесткость высокая, а прогиб подшипникового узла минимальный. Все эти атрибуты в совокупности обеспечивают линейную направляющую систему, которая идеально подходит для применений, требующих высокой точности, высокой жесткости и длительного срока службы.

【Применение с одним рельсом】

Поскольку линейные направляющие имеют несущие нагрузку шарики (или ролики) с каждой стороны направляющей, они могут выдерживать внешние нагрузки, даже если используется только одна направляющая. (В отличие от этого, линейные направляющие с круглым валом должны использоваться парами, когда присутствуют внешние нагрузки.) Из-за этой особенности многочисленные приложения используют один линейный рельс, чтобы сэкономить место или предотвратить проблемы с несоосностью среди других компонентов в системе. Вот несколько примеров приложений, в которых используется один линейный рельс…

Линейные приводы – линейные рельсы часто являются направляющим механизмом выбора для приводов, которые приводятся в действие ремнями, винтами или пневматическими цилиндрами, из-за их способности выдерживать моментные нагрузки. Они также могут выдерживать скорость перемещения до 5 м/с, что важно в системах с ременным или пневматическим приводом.

Подвесные транспортные системы – Когда грузы центрируются под рельсом и подшипниковым блоком, как это часто бывает в подвесных транспортных системах, линейные рельсы являются хорошим выбором для направления. Их высокая грузоподъемность позволяет транспортировать тяжелые грузы, а жесткость линейного рельса помогает сделать всю систему более жесткой.

Портальные роботы – Определяющей особенностью портальных роботов является то, что они имеют две оси X (иногда две оси Y и две оси Z). Отдельные оси обычно включают в себя одну линейную направляющую и приводятся в движение винтом или системой ремней и шкивов. При двух осях, работающих параллельно (например, X и X'), реализуются очень хорошие моментные возможности, даже если каждая ось имеет только одну линейную направляющую.

【Применение двух рельс】

При наличии высоких моментных нагрузок линейные рельсы могут использоваться парами, что позволяет преобразовать моментную нагрузку в силы на опорных блоках. В этой конфигурации приводной механизм может быть установлен между линейными рельсами, что делает всю систему очень компактной. Двойные линейные рельсы применяются в следующих случаях:

Линейные ступени – ступени обычно представляют собой системы очень высокой точности, что означает, что высокая точность перемещения и минимальное отклонение имеют первостепенное значение. Даже если нагрузка сосредоточена на ступени с небольшой или нулевой моментной нагрузкой, часто используются двойные линейные направляющие, чтобы обеспечить максимальную жесткость и срок службы подшипника.

Станки – Как и сцены, станки требуют очень высокого уровня точности перемещения и жесткости, чтобы гарантировать, что инструмент производит высококачественные детали. Использование двух рельсов параллельно – как правило, с двумя опорными блоками на рельс – гарантирует, что прогиб сведен к минимуму. Станки также испытывают очень высокие нагрузки, поэтому распределение нагрузки по четырем опорным блокам помогает максимально продлить срок службы подшипников.

Декартовы роботы – Поскольку декартовы роботы обычно используют только одну линейную систему на ось, важно, чтобы каждая ось могла выдерживать высокие моментные нагрузки. Вот почему большинство декартовых осей роботов сконструированы из линейных приводов, которые включают две линейные направляющие параллельно.

Транспортные узлы робота – Шестиосевые роботы обеспечивают гибкое движение для приложений, требующих досягаемости и вращения во многих направлениях. Но если роботу необходимо переместиться на другую станцию ​​или рабочую зону, двухрельсовые системы могут действовать как «седьмая ось», перемещая всего робота на новое место. Значительным преимуществом линейных рельсов в этих приложениях является возможность соединения нескольких рельсов для очень больших длин перемещения – часто превышающих 15 метров.

Конечно, линейные направляющие не являются идеальным решением для любого применения. Например, линейные направляющие обычно не подходят для применений в потребительском пространстве, например, в качестве направляющих для дверей и направляющих для ящиков, часто из-за стоимости. И линейные направляющие требуют очень точных монтажных поверхностей, не только для того, чтобы воспользоваться преимуществами их высокой точности хода, но и для того, чтобы избежать застревания подшипникового узла, что может привести к сокращению срока службы. Они также должны полностью поддерживаться, в отличие от линейных систем валов, которые могут поддерживаться только на конце. Это означает, что не только первоначальная стоимость линейного рельса обычно выше, чем у круглого вала или системы подшипников скольжения, стоимость подготовки и монтажа также выше.

Линейные рельсы также могут восприниматься как менее гладкие или «зазубренные» по своим ходовым свойствам, чем другие типы подшипников. Это происходит из-за контакта, который происходит между несущими нагрузку шариками (или роликами) и дорожками качения. Предварительная нагрузка линейной рельсовой системы, которая часто делается для увеличения жесткости, может усилить ощущение «зазубренности», когда блок подшипника перемещается вдоль рельса. (Этот эффект исчезает по мере приложения нагрузки к подшипнику, но восприятие часто остается.)

Для применений, не требующих грузоподъемности, жесткости или точности перемещения линейного рельса, могут подойти и обойтись дешевле другие линейные направляющие, такие как системы с круглыми валами, направляющие с подшипниками скольжения или даже направляющие с перекрестными роликами.