Під час проектування лінійної системи враховуйте опори, напрямні, приводи та ущільнення. Дізнайтеся свої вимоги до точності, повторюваності, навантажень і навколишнього середовища перед початком проектування лінійної системи.

Кулькові напрямні з низьким коефіцієнтом тертя і високою жорсткістю тримаються на одній рейці (зверху) або двох (знизу). Недоліком цієї продуктивності є вища вартість і більше шуму.

Найкоротшим шляхом між двома точками є пряма лінія. Але якщо ви проектуєте систему лінійного переміщення, вам доведеться розглянути структурну опору, напрямні, приводи, ущільнення, мастило та аксесуари між точками A і B.

Незалежно від того, чи вирішите ви розробити та створити свою систему з нуля, використовуючи стандартні деталі, чи придбаєте ту, яка розроблена спеціально для вас, правильний вибір із самого початку має допомогти зберегти справу в довгостроковій перспективі.

Підтримка та керівництво

Побудова лінійної системи буквально означає починати з нуля — зі структурно-опорної системи. Основним компонентом опорної системи зазвичай є екструзія алюмінію.

Ви можете обробити монтажну поверхню базової екструзії та поверхню, на яку кріпиться лінійна напрямна, для застосувань, які потребують точного позиціонування. Для нижчої точності, транспортного типу, оптимізуйте основи, щоб протистояти вигину під навантаженням і натомість запобігати викривленню під час екструзії.

Міцна основа дозволяє системі спиратися лише на кінцеві опори. Більш легкі екструзії можуть потребувати періодичних опор уздовж їх довжини.
Напрямні кріпляться до основи для полегшення руху. Основними типами є кулькові напрямні, колісні напрямні та напрямні ковзання або призми.
Кулькові напрямні несуть найбільше корисне навантаження і мають найвищу жорсткість. Їх конфігурації з однією або двома рейками рухаються з невеликим тертям. Недоліками є висока вартість і рівень шуму, який вони створюють.

Направляючі коліс працюють зі швидкістю до 10 м/с з низьким тертям і високою жорсткістю. Однак ударні навантаження можуть їх пошкодити.
У напрямних ковзання призмоподібні полімерні втулки проходять по поверхні профілю. Полімер допомагає їм безшумно рухатися і витримувати високі ударні навантаження. Вони стійкі до середовищ, забруднених брудом, піском, пилом, маслом і хімікатами, але працюють повільніше та з меншими навантаженнями, ніж кульові або колісні напрямні, що вказується на їх рейтинг PV, добуток тиску та швидкості, які вони можуть витримати.

Кулькові гвинти та паси належать до технологій приводу, доступних для лінійних систем. Ремінні передачі тихі й підходять для високопродуктивних і низькоточних застосувань. Більш дорогі кулькові гвинтові передачі забезпечують високу ефективність, точність і жорсткість.

Рушійна сила

Приводи переміщують каретку в потрібні положення. Найпоширенішими технологіями приводів є кулькові гвинти, ходові гвинти та пасові передачі.

У кульково-гвинтовому приводі кулькові підшипники рухаються вздовж канавок різьбового валу — кулькового гвинта — і рециркулюють через кулькову гайку. Оскільки підшипники розподіляють навантаження, кульково-гвинтові передачі мають відносно високу силу тяги.

Результатом є абсолютна точність, яка визначається як максимальна похибка між очікуваним і фактичним положенням до 0,005 мм. Найбільш точними є системи з шліфованими та попередньо натягнутими кульковими гвинтами.

Системи мають силу тяги до 40 кН і високу жорсткість. Їх критична швидкість визначається діаметром кореня гвинта, довжиною без опори та конфігурацією кінцевої опори. Завдяки новітній гвинтовій опорі гвинтові пристрої можуть проїхати до 12 м і працювати зі швидкістю обертання 3000 об/хв. Кульково-гвинтові приводи забезпечують механічний ККД 90%, тому їх висока вартість часто компенсується меншими потребами в електроенергії.

Опори лінійної системи зазвичай являють собою алюмінієві екструзії, які можна обробити для додаткової точності.

Приводи з ходовим гвинтом не можуть зрівнятися з абсолютною точністю позиціонування кульково-гвинтових приводів, але їх повторюваність — здатність повертатися до місця під час роботи при наближенні з того самого напрямку з тією ж швидкістю та рівнем уповільнення — становить 0,005 мм. Вони використовуються в позиціонуванні з низьким і середнім робочим циклом і працюють тихо.

Ремінні передачі працюють у транспортних додатках із високою пропускною здатністю зі швидкостями до 10 м/с і прискореннями до 40 м/с2.

Мастило та ущільненняs для лінійних пристроїв

Більшість напрямних систем і систем приводу потребують змащування. Ви можете спростити майбутнє профілактичне технічне обслуговування, забезпечивши легкий доступ до мастильних фітингів. Наприклад, фітинги Zerk, встановлені на каретці, можуть живити мастильну мережу, яка обслуговує як кульковий гвинт, так і систему лінійних підшипників під час встановлення та під час періодичного технічного обслуговування.

Лінійний привід має магнітне ущільнення. Смуга з нержавіючої сталі піднімається попереду каретки та знову закривається за нею завдяки магнітам і пружинним кріпленням на торцевих кришках.

Призматичні напрямні не потребують обслуговування. Полімерний матеріал ковзання має природну змащувальну здатність, а змащені повстяні склоочисники поповнюють мастило під час кожного ходу.

Ущільнення утримують мастило всередині та забруднювачі. Одним із типів є ущільнювачі з магнітної стрічки — магнітні стрічки з нержавіючої сталі, що простягаються від одного кінця каналу до іншого. Стрічки закріплені на торцевих кришках і підпружинені для підтримки натягу. Вони проходять крізь порожнину в каретці, тому стрічка піднімається від магнітів безпосередньо перед і позаду каретки, коли вона перетинає систему.
Альтернативна технологія герметизації, пластикові захисні стрічки, використовує сумісні гумові смужки, які з’єднуються з основною екструзією, як пакет для заморожування на блискавці. Поєднані шпунтові профілі створюють лабіринтове ущільнення, яке запобігає проникненню частинок.

Ще одна міркування - це те, як ви будете монтувати свій двигун. Корпус двигуна та муфта повинні відповідати розміру болта та діаметру кола болта на фланці двигуна, діаметру направляючого двигуна, а також діаметру та довжині вала двигуна.

Багато двигунів мають розміри, які відповідають стандартам NEMA, але інші залежать від виробника та моделі. У будь-якому випадку гнучкі кріплення двигуна, виготовлені зі звичайних заготовок, дозволяють легко монтувати майже будь-який двигун із гарантованим вирівнюванням.

Сумісні гумові замки надійно захищають пластикові захисні смуги та закривають частинки.

Змішуйте та поєднуйте

Не кожна комбінація приводів і напрямних має сенс. У практичних застосуваннях ви, швидше за все, побачите ходові гвинти, що заводять кулькові або направляючі; кулькові гвинти в парі з кульковими або ковзними напрямними; і ремені, що приводять у рух кулі, ковзання або напрямні коліс.

Кульково-гвинтова передача поєднується з кульковою напрямною для повторюваного руху та жорсткою системою, яка справляється з високими зусиллями та моментами. Такі системи добре працюють у додатках точного позиціонування з високими навантаженнями та високими робочими циклами, такими як завантаження та вивантаження заготовок шестерень на верстатах.

Агрегати з ремінним приводом і кульковим приводом призначені для високошвидкісних додатків із високим прискоренням із великими корисними навантаженнями та великими моментними навантаженнями. Ці пристрої працюють на основах, які охоплюють проміжок і підтримуються або на кінцях, або з перервами. Палетування банок є одним із застосувань.
Лінійні системи з ремінним приводом і ковзанками є недорогими, тихими та потребують мінімального обслуговування. Вони працюють на помірних швидкостях і прискореннях, але відмінно справляються з ударними навантаженнями. Додавання магнітної стрічки покриття робить цей тип системи придатним для середовищ із високим вмістом частинок і вимогами до змивання, наприклад для обробки листового металу розпиленням.

Оскільки колісні напрямні потребують менше обслуговування, ніж кулькові, але більше, ніж ковзанки, колеса, що приводяться в рух пасами, є ще одним недорогим, малошумним і не потребуючим обслуговування варіантом. Ці системи досягають високих лінійних швидкостей і прискорень і часто зустрічаються в пакувальних і наповнювальних машинах.