Распространенные области применения линейных направляющих

Линейные рельсы являются основой многих промышленных применений, обеспечивая направление с низким коэффициентом трения и высокую жесткость при нагрузках, которые могут варьироваться от нескольких граммов до тысяч килограммов. Диапазон размеров, классов точности и предварительных натягов делает линейные рельсы подходящими практически для любых требований к производительности.

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

Линейные направляющие также обеспечивают высокий уровень точности перемещения благодаря точной обработке одного или обоих краев рельса, которые действуют как опорные поверхности. А при двух, четырех или шести рядах тел качения – сферических шариков или цилиндрических роликов – жесткость высока, а прогиб блока подшипников минимален. Все эти характеристики в совокупности создают систему линейных направляющих, которая идеально подходит для применений, требующих высокой точности, высокой жесткости и длительного срока службы.

【Применение с одной направляющей】

Поскольку линейные рельсы имеют шарики (или ролики) для поддержки нагрузки на каждой стороне рельса, они могут выдерживать радиальные нагрузки, даже если используется только один рельс. (Напротив, при наличии радиальных нагрузок линейные направляющие с круглым валом должны использоваться парами.) Из-за этой особенности во многих приложениях используется одна линейная направляющая, чтобы сэкономить место или предотвратить проблемы, связанные с несоосностью других компонентов системы. Вот несколько примеров приложений, в которых используется один линейный рельс…

Линейные приводы. Линейные рельсы часто являются предпочтительным направляющим механизмом для приводов, которые приводятся в движение ремнями, винтами или пневматическими цилиндрами, из-за их способности выдерживать моментные нагрузки. Они также могут работать со скоростью движения до 5 м/с, что важно для систем с ременным или пневматическим приводом.

Подвесные транспортные системы. Когда грузы сосредоточены под рельсом и опорным 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 придает жесткость всей системе.

Портальные роботы. Отличительной особенностью портальных роботов является то, что они имеют две оси X (а иногда две оси Y и две Z). Отдельные оси обычно имеют одну линейную направляющую и приводятся в движение винтом или системой ремня и шкива. При параллельной работе двух осей (например, X и X') реализуются очень хорошие моменты, даже несмотря на то, что каждая ось имеет только одну линейную направляющую.

【Применение с двумя направляющими】

При наличии высоких моментных нагрузок линейные рельсы можно использовать парами, что позволяет разложить моментную нагрузку на силы, действующие на опорные блоки. В этой конфигурации приводной механизм может быть установлен между линейными направляющими, что делает всю систему очень компактной. Применение двойных линейных рельсов включает в себя:

Линейные этапы. Ступени обычно представляют собой системы очень высокой точности, а это означает, что высокая точность перемещения и минимальное отклонение имеют первостепенное значение. Даже если нагрузка сосредоточена на сцене с небольшой моментной нагрузкой или вообще без нее, часто используются двойные линейные рельсы, чтобы обеспечить максимальную жесткость и срок службы подшипников.

Станки. Как и этапы, станки требуют очень высокого уровня точности перемещения и жесткости, чтобы инструмент производил высококачественные детали. Использование двух параллельных рельсов (обычно с двумя опорными блоками на каждый рельс) гарантирует минимизацию прогиба. Станки также испытывают очень высокие нагрузки, поэтому распределение нагрузки на четыре подшипниковых блока помогает максимально увеличить 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 состоят из линейных приводов, которые включают в себя две параллельные линейные направляющие.

Транспортные роботы. Шестиосные роботы обеспечивают гибкое движение в приложениях, требующих досягаемости и вращения во многих направлениях. Но если роботу необходимо переехать на другую станцию ​​или рабочую зону, системы с двумя рельсами могут действовать как «седьмая ось», транспортируя всего робота в новое место. Существенным преимуществом линейных рельсов в этих приложениях является возможность соединения нескольких рельсов на очень большую длину пути, часто превышающую 15 метров.

Конечно, линейные рельсы не являются идеальным решением для каждого применения. Например, линейные направляющие обычно не подходят для применения в потребительских помещениях, таких как дверные направляющие и направляющие ящиков, часто из-за стоимости. А линейные рельсы требуют очень точных монтажных поверхностей не только для того, чтобы воспользоваться преимуществами их высокой точности перемещения, но и для того, чтобы избежать заедания подшипникового блока, что может привести к сокращению срока службы. Они также должны иметь полную опору, в отличие от систем линейных валов, которые могут иметь только торцевую опору. Это означает, что не только первоначальная стоимость линейного рельса обычно выше, чем стоимость системы с круглым валом или системой подшипников скольжения, но и стоимость подготовки и монтажа также выше.

Линейные рельсы также могут восприниматься как менее гладкие или «зазубренные» по своим ходовым качествам, чем подшипники других типов. 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 усугубить ощущение «зазубрины» при перемещении несущего блока по рельсу. (Этот эффект исчезает при приложении нагрузки к подшипнику, но ощущение часто остается.)

Для применений, которые не требуют грузоподъемности, жесткости или точности перемещения линейного рельса, могут подойти и менее дорогие другие линейные направляющие, такие как системы с круглым валом, направляющие с подшипниками скольжения или даже салазки со скрещенными роликами.