Загальні програми для лінійних рейкових напрямних

Лінійні рейки є основою багатьох промислових застосувань, забезпечуючи низьке тертя та високу жорсткість для навантажень, які можуть коливатися від кількох грамів до тисяч кілограмів. Їх діапазон розмірів, класів точності та попередніх навантажень робить лінійні рейки придатними практично для будь-яких вимог до продуктивності.

Причин для використання лінійних рейок багато, але їх найбільш очевидними перевагами перед іншими типами напрямних є вантажопідйомність, точність ходу та жорсткість. Наприклад, круглі напрямні вала можуть витримувати лише навантаження, спрямовані вниз або підйомні, тоді як лінійні напрямні можуть витримувати як навантаження, спрямовані вниз/підйомні, так і моментні навантаження. І на відміну від перехресних роликових напрямних, хід яких часто обмежується до 1 метра або менше, лінійні рейки можуть забезпечити дуже велику довжину ходу. У порівнянні з напрямними підшипників ковзання, лінійні рейки мають вищу жорсткість і жорсткість, а також часто мають кращі характеристики навантаження/життя.

Лінійні напрямні також забезпечують високий рівень точності ходу завдяки точній обробці одного або обох країв рейки, які діють як контрольні поверхні. А з двома, чотирма або шістьма рядами тіл кочення – сферичними кульками або циліндричними роликами – жорсткість висока, а прогин підшипникового блоку мінімальний. Усі ці властивості поєднуються, щоб створити систему лінійних напрямних, яка ідеально підходить для застосувань, які вимагають високої точності, високої жорсткості та тривалого терміну служби.

【Програми з однією рейкою】

Оскільки лінійні рейки мають опорні кульки (або ролики) на кожній стороні рейки, вони можуть витримувати звисаючі навантаження, навіть якщо використовується лише одна рейка. (На відміну від цього, лінійні напрямні круглого вала необхідно використовувати парами, коли присутні навісні навантаження.) Завдяки цій особливості в багатьох додатках використовується одна лінійна рейка, щоб заощадити простір або запобігти проблемам із зміщенням між іншими компонентами системи. Ось кілька прикладів програм, які використовують одну лінійну рейку…

Лінійні приводи – лінійні рейки часто є напрямним механізмом вибору для приводів, які приводяться в рух за допомогою ременів, гвинтів або пневматичних циліндрів, через їхню здатність витримувати моментні навантаження. Вони також можуть працювати зі швидкістю руху до 5 м/с, що важливо в системах з ремінним або пневматичним приводом.

Підвісні транспортні системи – коли вантажі зосереджені під рейкою та опорним блоком, як це часто буває у підвісних транспортних системах, лінійні рейки є хорошим вибором для орієнтування. Їх висока вантажопідйомність дозволяє перевозити важкі вантажі, а жорсткість лінійної рейки сприяє посиленню всієї системи.

Портальні роботи. Визначальною особливістю порталу є те, що він має дві осі X (іноді дві осі Y і дві Z). Окремі осі, як правило, містять одну лінійну рейку та приводяться в рух гвинтом або системою пасів і шківів. З двома осями, що працюють паралельно (наприклад, X і X'), реалізуються дуже хороші моменти, навіть якщо кожна вісь має лише одну лінійну рейку.

【Програми з двома рейками】

При наявності високих моментних навантажень лінійні рейки можна використовувати попарно, що дозволяє розділити моментне навантаження на сили, що діють на опорні блоки. У цій конфігурації механізм приводу можна встановити між лінійними рейками, що робить систему дуже компактною. Подвійні лінійні рейки включають:

Лінійні ступіні – щаблі, як правило, є системами дуже високої точності, що означає, що висока точність переміщення та мінімальне відхилення мають першорядне значення. Навіть якщо навантаження зосереджено на платформі з невеликим моментним навантаженням або без нього, часто використовуються подвійні лінійні рейки, щоб забезпечити максимальну жорсткість і термін служби підшипників.

Верстати – як і ступені, верстати вимагають дуже високого рівня точності ходу та жорсткості, щоб гарантувати, що інструмент виробляє високоякісні деталі. Використання двох рейок паралельно – як правило, з двома опорними блоками на рейку – забезпечує мінімізацію прогину. Верстати також зазнають дуже високих навантажень, тому розподіл навантаження на чотири підшипникові блоки допомагає максимізувати термін служби підшипників.

Декартові роботи. Оскільки декартові роботи зазвичай використовують лише одну лінійну систему на вісь, важливо, щоб кожна вісь могла витримувати високі моментні навантаження. Ось чому більшість декартових осей роботів побудовані з лінійних приводів, які включають дві паралельні лінійні напрямні.

Роботизовані транспортні одиниці – шестиосьові роботи забезпечують гнучке переміщення для завдань, які вимагають досяжності та обертання в багатьох напрямках. Але якщо роботу потрібно перемістити на іншу станцію або робочу зону, системи з двома рейками можуть діяти як «сьома вісь», транспортуючи всього робота на нове місце. Значною перевагою лінійних рейок у цих сферах застосування є можливість з’єднувати кілька рейок для дуже великої довжини – часто понад 15 метрів.

Звичайно, лінійні рейки не є ідеальним рішенням для кожного застосування. Наприклад, лінійні рейки зазвичай не підходять для застосування в побутових приміщеннях, наприклад, для дверних напрямних і висувних ящиків, часто через вартість. А лінійні рейки вимагають дуже точних монтажних поверхонь не тільки для того, щоб скористатися перевагами їх високої точності ходу, але й щоб уникнути заклинювання опорного блоку, що може призвести до скорочення терміну служби. Вони також повинні мати повну опору, на відміну від лінійних систем валів, які можуть мати лише торцеві опори. Це означає, що не тільки початкова вартість лінійної рейки зазвичай вища, ніж ціна круглого вала або системи підшипників ковзання, вартість підготовки та монтажу також вища.

Лінійні рейки також можуть сприйматися як менш гладкі або «виїмчасті» за своїми характеристиками ходу, ніж інші типи підшипників. Це пов’язано з контактом між несучими кульками (або роликами) і доріжками кочення. Попереднє навантаження на лінійну рейкову систему, яке часто робиться для збільшення жорсткості, може посилити відчуття «щербинки», коли опорний блок переміщується вздовж рейки. (Цей ефект зникає, коли до підшипника прикладається навантаження, але сприйняття часто залишається.)

Для застосувань, які не вимагають вантажопідйомності, жорсткості або точності ходу лінійної рейки, інші лінійні напрямні, такі як системи круглих валів, напрямні підшипників ковзання або навіть схрещені роликові слайди, можуть бути придатними та менш дорогими.