У цій статті пояснюються основи проектування лінійної системи, включаючи структурну опорну систему, технологію напряму, технологію приводу та ущільнення, змащення та аксесуари. Спочатку обговорюватиметься переваги та недоліки різних технологій, таких як приводи з ходовим гвинтом, кулькові гвинти, пасові передачі, кулькові напрямні, напрямні ковзання та напрямні коліс. Потім у статті розглядатимуться переваги та недоліки проектування та побудови власної лінійної системи порівняно з налаштуванням системи зі стандартних будівельних блоків. Нарешті, у статті буде описано покроковий веб-процес визначення розмірів і вибору лінійної системи на основі економічних стандартних компонентів.

Будівельними блоками лінійної системи є система опорної конструкції, система приводу, система напрямних, ущільнення, мастило та аксесуари. Основним компонентом структурної опорної системи зазвичай є алюмінієва екструзія, яка доступна довжиною до 12 метрів. Монтажна поверхня основи може бути оброблена для застосувань, які потребують точного позиціонування. Базові екструзії для застосування транспортного типу з меншою точністю зазвичай не обробляються. Основи, що використовуються в транспортних додатках, оптимізовані для стійкості до згинання під навантаженням і деформації під час процесу екструзії, що дозволяє підтримувати систему лише на кінцях.

Основними типами напрямних є кулькові, колісні та ковзні або призматичні. Кулькові напрямні витримують високі корисні навантаження до 38 000 Ньютон (Н) і високі моментні навантаження до 27,60 Ньютон метрів (Нм). Інші переваги кулькових напрямних включають низьке тертя і високу жорсткість. Кулькові напрямні доступні в конфігурації з однією або подвійною рейкою. До недоліків кулькових напрямних можна віднести відносно високу вартість і високий рівень шуму. Ключовою перевагою колісних напрямних є їх здатність працювати на надзвичайно високих швидкостях, до 10 метрів на секунду (м/с). Колісні напрямні також забезпечують низьке тертя та дуже високу жорсткість. З іншого боку, напрямні коліс мають відносно низьку стійкість до ударних навантажень. У направляючих ковзання використовуються полімерні втулки у формі призми, які проходять безпосередньо на поверхні профілю, що забезпечує дуже тиху роботу та витримує високі ударні навантаження. Ключовою перевагою напрямних ковзання є їх здатність працювати в забрудненому середовищі. Напрямні ковзання мають нижчу швидкість і вантажопідйомність, ніж кулькові або колісні напрямні.

Найпопулярнішими технологіями приводу є кулькові гвинти, ходові гвинти та пасові передачі. Кульково-гвинтова передача складається з кулькової гвинта та кулькової гайки з рециркуляційними шарикопідшипниками. Шліфовані та попередньо натягнуті кулькові гвинти забезпечують винятково високу точність позиціонування. Навантаження на кульковий гвинт розподіляється між великою кількістю кулькових підшипників, так що кожна кулька зазнає відносно невеликого навантаження. Результатом є висока абсолютна точність до 0,005 мм, висока сила тяги до 40 КН і висока жорсткість. Абсолютна точність визначається як максимальна похибка між очікуваним і фактичним положенням. Кульково-гвинтові приводи зазвичай забезпечують механічний ККД 90%, тому їх висока вартість часто компенсується меншими потребами в електроенергії. Критична швидкість кулькового гвинта визначається діаметром кореня гвинта, довжиною без опори та конфігурацією кінцевої опори. Кульково-гвинтові опори дозволяють використовувати гвинтові агрегати з ходом до 12 метрів і вхідною швидкістю 3000 об/хв. Ходово-гвинтові приводи не можуть зрівнятися з абсолютною точністю позиціонування кульково-гвинтових приводів, але вони забезпечують чудову повторюваність 0,005 мм. Повторюваність визначається як здатність системи позиціонування повертатися на місце під час роботи при наближенні з того самого напрямку з тією ж швидкістю та рівнем уповільнення. Приводи з ходовими гвинтами використовуються в системах позиціонування з низьким і середнім робочим циклом і працюють з низьким рівнем шуму. Ремінні передачі використовуються у високошвидкісних транспортних засобах із високою пропускною здатністю зі швидкостями до 10 м/с і прискореннями до 40 м/с2. Як система напрямних, так і система приводу зазвичай потребують змащування. Легкий доступ до мастильних фітингів спрощує профілактичне обслуговування. Одним з ефективних підходів є використання фітингів Zerk на каретці, які живлять мережу, через яку змащуються як кулькова гвинтова система, так і система лінійних підшипників під час встановлення та через періодичні інтервали технічного обслуговування. Призматична направляюча система не потребує обслуговування. На додаток до властивої полімеру змащувальної здатності є змащені повстяні склоочисники, які поповнюють мастило при кожному ході. Технологія ущільнення важлива в багатьох сферах застосування. Пломба з магнітною стрічкою складається з магнітної стрічки з нержавіючої сталі, яка підпружинена для підтримки натягу. Два кінці кріпляться до торцевих пластин системи, а стрічка покриття або ущільнювальна стрічка проходить через порожнину в каретці. Коли каретки перетинають довжину системи, смужка піднімається над магнітами, щоб дозволити каретці пройти.

Альтернативна технологія герметизації, пластикові захисні стрічки, використовують сумісну гумову стрічку, яка з’єднується з основною екструзією, діючи так само, як пакет Ziploc. Сполучені профілі «шип і паз» створюють лабіринтове ущільнення, яке є надзвичайно ефективним у запобіганні проникненню частинок. Гнучкі кріплення двигуна спрощують інтеграцію лінійних систем в автоматизовані вузли. Користувачі можуть просто подати запит на стандартне кріплення двигуна NEMA або надати інформацію про монтаж, специфічну для свого двигуна, або надати назву виробника двигуна та номер деталі. Корпус і муфта виготовлені із звичайних заготовок, щоб відповідати ключовим характеристикам двигуна замовника: розмір болта та діаметр кола болта на фланці двигуна; діаметр пілота двигуна; діаметр і довжина вала двигуна. Це дозволяє легко встановлювати слайди, горизонтально, вертикально, похило або перевернуто, майже на будь-який двигун із гарантованим вирівнюванням.

Не кожна комбінація типу приводу та напрямної має сенс. Сім груп технологій, які використовуються в практичних застосуваннях, включають привід ходового гвинта та кулькову напрямну, привід ходового гвинта та напрямну ковзання, кулькову гвинтову передачу та кулькову напрямну, кулькову гвинтову передачу та напрямну ковзання, пасову передачу та кулькову напрямну, пасову передачу та напрямну ковзання , а також пасову передачу та напрямну колеса. Павутинні діаграми зображують відносні сильні та слабкі сторони кожної з цих технологій. Технологія кулькової гвинтової передачі та кулькової напрямної забезпечує високу повторюваність, високу жорсткість і здатність витримувати великі сили та моменти. Він використовується в програмах точного позиціонування з високими навантаженнями та високими робочими циклами, такими як лінійна система, яка використовується для завантаження та розвантаження заготовок шестерень на верстаті. Агрегати з ремінним приводом і кульковим приводом розроблені для роботи з високою швидкістю та прискоренням із великими корисними навантаженнями та великими моментними навантаженнями. Ця група технологій підходить для додатків, які охоплюють проміжок і підтримуються або на кінцях, або з перервами. Типове застосування передбачає палетування банок. Лінійні системи з ремінним приводом і ковзанням забезпечують помірну швидкість і прискорення. Напрямні ковзання можуть керувати ударними навантаженнями, але дещо обмежені у своїх лінійних швидкостях. Ця комбінація забезпечує економічно ефективне рішення з низьким рівнем шуму, яке потребує низьких витрат на обслуговування. Додавання магнітної стрічки покриття робить це рішення ідеальним для середовищ із високим вмістом твердих частинок і вимогами до змивання, наприклад для обробки листового металу розпиленням. Агрегати з ремінним приводом і колесами забезпечують високу лінійну швидкість і можливості прискорення разом із помірною вартістю, низьким рівнем шуму та відносно низькими вимогами до обслуговування. Типовим застосуванням є машина для пакування та наповнення.

Зробити чи купити? Вирішуючи, чи купувати чи виготовляти лінійну систему, важливо звернути увагу на інженерний час і досвід, необхідні для проектування лінійної системи. Розробка системи включає інженерні розрахунки, такі як термін служби лінійних і радіальних підшипників, термін служби кулькової гвинтової передачі, критична швидкість кулькової гвинтової передачі, прогин опорного профілю, вибір мастила, конструкція кришки тощо. Підхід збільшення розмірів лінійної системи для зменшення Недоліком часу на проектування є те, що вартість і конверт зростають, і базова інженерна робота все ще потрібна, щоб переконатися, що нічого основного не було втрачено. При купівлі лінійних систем можуть бути випадки, коли стандартні товари каталогу не відповідають вимогам програми. У цьому випадку життєздатними альтернативами є значні модифікації стандартних продуктів або конструкції білих листів. Партнер із широким асортиментом продуктів та інженерними можливостями може працювати з вами, щоб вирішити вашу проблему, заощаджуючи час і гроші та прискорюючи цикл розробки.