Багатоосьові етапи та таблиці

Пройшли ті часи, коли конструкторам і будівельникам машин доводилося вибирати між створенням власної лінійної системи з нуля або задовольнитися обмеженим набором попередньо зібраних систем, які в більшості випадків не ідеально підходили для свого застосування. Сьогодні виробники пропонують системи на основі низки механізмів приводу — кулькові гвинти, паси, зубчасті рейки та шестерні, лінійні двигуни та пневматика — з варіантами напрямних і корпусів, які відповідають практично будь-якому застосуванню, середовищу чи простору. Дилема для інженерів зараз полягає не в тому, щоб знайти систему, яка працюватиме для їх застосування, а більше у виборі найкращого рішення з широкого діапазону доступних конфігурацій.

Було створено багато помічників, які допомагають у цьому процесі відбору. Зазвичай вони мають форму таблиці, що показує ключові параметри програми в порівнянні з типом системи, із символами для оцінки придатності кожної системи для кожного параметра. Хоча цей макет забезпечує швидку візуальну довідку, він пропускає деякі тонкощі можливостей і недоліків кожної системи. У спробі копнути трохи глибше, наступний план розглядає конкретні сильні сторони та обмеження найпоширеніших типів попередньо зібраних лінійних систем.

【Системи з ремінним приводом】

Системи пасового приводу, мабуть, найкраще відомі своєю здатністю пересуватися на великі відстані. Вони також здатні досягати високих швидкостей, оскільки механізми пасової передачі не використовують рециркуляційні елементи. У поєднанні з нерециркуляційними напрямними, такими як кулачкові ролики або колеса, стрічки зазвичай можуть розвивати швидкість до 10 м/с. Системи з ремінним приводом також добре підходять для важких умов, оскільки немає елементів кочення, які можна пошкодити сміттям, а поліуретановий матеріал ременя може протистояти більшості поширених видів хімічного забруднення.

Основним недоліком систем з ремінним приводом є те, що ремені розтягуються. Навіть армовані сталлю ремені, які використовуються більшістю виробників систем, з часом відчуватимуть деяке розтягування, що погіршує повторюваність і точність ходу. Системи з ремінним приводом також мають більший резонанс, ніж інші типи приводів, завдяки еластичності ременя. Хоча правильне налаштування приводу може компенсувати це, програми з високими показниками прискорення та уповільнення та/або великими навантаженнями можуть мати небажаний час встановлення.

【Системи з кульковим гвинтом】

Для високих навантажень тяги та високої точності позиціонування системи з кульковим гвинтом зазвичай є першим вибором. І не дарма. Завдяки попередньо натягнутим гайкам кулькові гвинти забезпечують безлюфтовий рух і можуть досягти дуже високої точності позиціонування та повторюваності. Відводи від 2 мм до 40+ мм також дозволяють кульково-гвинтовим системам відповідати широкому діапазону вимог до швидкості та можуть запобігти зворотному ходу у вертикальних застосуваннях.

Довжина ходу є основним обмеженням кулькових гвинтових систем. Зі збільшенням довжини шнека допустима швидкість зменшується, через схильність шнека прогинатися під власною вагою і відчувати збивання. Кульково-гвинтові опори можуть допомогти протистояти цьому ефекту, але за рахунок простору та загальної вартості системи.

【Системи з рейковою передачею】

Системи зубчатої рейки створюють високі сили тяги і можуть робити це з практично необмеженою довжиною ходу. Їхня конструкція також дозволяє використовувати кілька кареток в одній системі, що корисно для додатків, які вимагають незалежного переміщення кареток, таких як великі портальні системи в пакувальній та автомобільній промисловості.

Незважаючи на те, що доступні високоякісні рейкові системи з низьким люфтом, загалом вони мають нижчу точність позиціонування, ніж інші варіанти приводів. І залежно від профілю зуба та якості обробки, системи з зубчатою рейкою та шестірнею можуть створювати високий рівень шуму порівняно з іншими лінійними системами.

【Системи з лінійним двигуном】

Лінійні двигуни, які традиційно вважалися занадто дорогими для більшості застосувань, тепер використовуються для завдань позиціонування та обробки в таких галузях, як пакування та складання. Нижчі витрати сприяли цій тенденції, але для інженерів привабливими характеристиками лінійних двигунів є їх висока швидкість, висока точність позиціонування та низькі вимоги до обслуговування. Лінійні двигуни також пропонують можливість, подібно до рейкових систем, інтегрувати кілька незалежних кареток в одну систему.

Оскільки вони не мають механічних компонентів, які б запобігли падінню навантаження в умовах втрати потужності, лінійні двигуни, як правило, не рекомендується використовувати у вертикальних установках. Їх відкрита конструкція разом із наявністю потужних магнітів також робить їх чутливими до забруднення та сміття, особливо металевої стружки та стружки.

【Системи з пневматичним приводом】

Якщо основним джерелом передачі енергії є повітря, пневматичні лінійні системи підійдуть. Для простого руху «точка-точка» системи з пневматичним приводом можуть бути найбільш економічним і простим в інтеграції варіантом. Більшість пневматичних лінійних систем укладено в алюмінієвий корпус, який дозволяє встановлювати кінцеві демпфери та захисні кришки.

Пневматичні системи мають найнижчу точність і жорсткість серед розглянутих тут типів, але їх основним обмеженням є неможливість зупинки в проміжних положеннях.

Незалежно від вашого застосування, розглядаючи варіанти серед попередньо зібраних лінійних систем, починайте з чотирьох основних параметрів застосування: хід, навантаження, швидкість і точність. Після визначення величини та важливості цих критеріїв інші параметри, такі як шум, жорсткість і фактори навколишнього середовища, можуть допомогти звузити поле та зробити остаточне визначення розміру та вибір менш трудомістким.