Tööstusmasinate lineaarsete juhikute tüübid, valik ja rakendused

Lineaarne juhik -, mida nimetatakse ka lineaarseks rööpaks, lineaarseks liikumise juhiks või profiilrööpa juhikuks -, on täppismehaaniline komponent, mis piirab liikumist ühes sirges-suunas, toetades samal ajal koormusi kõigis teistes suundades. See on mis tahes täpse lineaarse liikumissüsteemi üks kahest põhikomponendist, teine ​​​​on kuulkruvi või ajamimehhanism.

Kui määrate uue masina konstruktsiooni jaoks lineaarseid juhendeid, hankite olemasoleva süsteemi jaoks asendusi või hindate tarnijaid partiitellimuse jaoks, hõlmab see juhend seda, mida peate teadma: kuidas lineaarsed juhikud töötavad, millised on erinevad tüübid ja kus need on suurepärased, mida peamised valikuparameetrid praktikas tähendavad ning kuidas sobitada rööpa ja ploki spetsifikatsioonid teie tegelike rakendusnõuetega.

---

Mida teeb lineaarne juhend - ja mida see üksi ei suuda

Lineaarne juhik teeb korraga kahte asja: see toetab liikuva kelgu koormust ja sunnib seda kelku liikuma suure korratavusega sirgjooneliselt.

Lineaarse juhtploki sees veerevad tsirkuleerivad teraskuulid (või suure{0}}koormusega rullid) ploki täpsete-lihvimissoonte ja rööpa vastavate soonte vahel. Kuna kuulid pigem veerevad kui libisevad, on hõõrdumine äärmiselt madal -, tavaliselt koefitsient 0,003 kuni 0,005, võrreldes 0,1 kuni 0,3 tavalise libiseva pinnaga. See väike hõõrdumine võimaldab lineaarsel juhikul koormuse all sujuvalt liikuda minimaalse jõuga ja korrata oma asukohta täpselt miljonite tsüklite jooksul.

Mida lineaarne juhik ei tee, on vankri juhtimine või selle asendi kontrollimine. See funktsioon kuulub kuulkruvile, rihmaajamile või lineaarmootorile. Lineaarne juhik piirab liikumisteed; ajamimehhanism määrab, kus sellel teel kelk peatub.

Funktsioonide selline jaotus on valiku jaoks oluline: lineaarjuhiku suurus peab vastama kõikidele koormustele, mida telg kogeb - radiaal-, külgsuunas ja momendil -, samal ajal kui kuulkruvi või ajam määratakse eraldi aksiaalse tõukejõu ja positsioneerimise täpsuse nõude jaoks.

---

Kuidas lineaarne juhik töötab: tsirkuleeriva kuuli mehhanism

Lineaarse juhiku peamine mehaaniline põhimõte on kuuli retsirkulatsioon. Plokk sisaldab piiratud arvu kuule, mis on laaditud rööpa soone ja ploki soone vahele. Kui plokk liigub mööda rööpa, väljuvad koormatud tsooni esiosas olevad pallid kontaktalast, liiguvad läbi ploki sees oleva tagasivoolukanali ja -sisenevad uuesti koormatud tsooni taga. See pidev tsirkulatsioon võimaldab piiramatut kaugust piiratud arvust kuulidest.

Soonekontakti geomeetria määrab, kuidas plokk kannab koormust. Tavaliselt kasutatakse kahte soone geomeetriat:

Gooti kaar (kahe{0}}punkti kontakt):Iga pall puutub kokku kahe punktiga soone pinnal - üks kummalgi kaare küljel. Seda geomeetriat kasutatakse enamikus standardsetes profiilsiinide juhikutes ja see tagab hea kandevõime mitmes suunas alates kompaktse ploki suurusest.

Ringkaar (nelja{0}}punktiga kontakt, nagu DLY HD-seerias):Iga pall puutub soonega kokku neljas punktis, jaotades koormuse ühtlasemalt palli pinnale. See geomeetria annab võrdsed koormused kõigis neljas suunas - radiaal-, vastupidises radiaalsuunas ja mõlemas külgsuunas - ning on vähem tundlik paigaldusvigade suhtes, kuna plokk saab ise-joonduda, et absorbeerida rööpa tasasuse väikesed kõrvalekalded.

Rull{0}}tüüpi juhikutes (nagu DLY RD-seeria) on veerevad elemendid pigem silindrilised rullid kui kuulid. Rullid puutuvad kokku soonega, mitte punktkontaktiga, mis suurendab järsult kontaktpinda ja annab sama rööpa laiuse korral palju suurema koormuse ja jäikuse.

---

Lineaarsete juhikute tüübid: mida erinevused praktikas tähendavad

Veereva elemendi tüübi järgi

Pall{0}}tüüpi lineaarsed juhikud

Standardvalik enamiku CNC-, automaatika- ja üldiste tööstuslike rakenduste jaoks. Kuulid tagavad väikese hõõrdumise, suure kiiruse, mõõduka -kuni -suure kandevõime ja head isejoonduvad omadused. Neid on saadaval laiemas suuruses ja eelkoormuse klassides kui rullitüüpe ning need on üldiselt andestavamad väiksemate paigaldusvigade suhtes.

Millal valida kuuli-tüüp: üldine CNC-mehaaniline töötlemine, laserlõikamine, pakkimismasinad, pick{1}}ja-kohaautomaatika, graveerimismasinad, 3D-printimise seadmed, meditsiinilised positsioneerimissüsteemid.

Rull{0}}tüüpi lineaarsed juhikud

Rullid asendavad kuulid veereva elemendina, pakkudes punktkontakti asemel joonkontakti. Sama rööpalaiuse korral tagab rulljuhik ligikaudu 2–3 korda suurema dünaamilise koormuse ja oluliselt suurema jäikuse kui kuuljuhik. Kompromiss-on veidi suurem hõõrdumine, väiksem{5}}isejoondumisvõime ja suurem tundlikkus paigalduspinna kvaliteedi suhtes.

Millal valida rulli -tüüp: rasked-tööpingid, täppislihvimismasinad, suure-formaadiga töötlemiskeskused, rasked pukksüsteemid, stantsimis- ja pressimisseadmed, rakendused, kus elastne deformatsioon koormuse all peab olema minimaalne.

Ploki kõrguse järgi (standardne vs madal profiil)

Standardkõrgusega plokid

Enamiku rakenduste vaikevalik. Tavalistel plokkidel on kõrgem raskuskese, mis suurendab külgkoormuste momenti, kuid annab ka suurema kinnituspinna kanduriplaadile.

Madala profiiliga-plokid (nagu DLY ED-seerias)

Vähendatud ploki kõrgus alandab kelgusõlme raskuskese, mis parandab dünaamilist käitumist suurtel kiirustel ja vähendab rööpa paindemomenti külgkoormuse korral. Vähendatud kõrgus võimaldab ka kompaktsemat üldist masina disaini, kus vertikaalne ruum on piiratud.

Millal valida madala{0}}profiili: kiired-automaatikaseadmed, pukkteljed, mille kelgu kõrgus mõjutab masina ümbrist, kompaktsed moodulikonstruktsioonid, rakendused, kus kiirusel tekkiv vibratsioon on probleem.

Ploki pikkuse järgi (standardne vs pikk)

Ploki pikkus määrab ühe ploki hetkekoormuse kandevõime. Pikem plokk jaotab palli kontakttsooni üle rööpa suurema aksiaalse pikkuse, suurendades selle vastupidavust kalde- ja pöördemomentidele.

Märkimisväärse momentkoormusega rakenduste puhul - pakuvad konsoolne kasulik koormus, suure üleulatusega spindel või ühe-rööpa konstruktsioon - pikad plokid suuremat momenti, ilma et oleks vaja laiemat rööpa. Mitme ploki vahel jaotatud tasakaalustatud koormustega rakenduste puhul piisab tavaliselt{4}}standardse pikkusega plokkidest.

---

Kolme DLY lineaarse juhendi seeria: milline neist sobib teie rakendusega

HD-seeria - Standardne pallijuhik, võrdne koormus kõikides suundades (HDR15–HDR65)

HD-seeria kasutab ümmarguse-kaare soonte geomeetriat, et saavutada võrdne dünaamiline koormus kõigis neljas suunas: radiaalne, vastupidine radiaalne ja mõlemas külgsuunas. See võrdne-koormuskarakteristik tähendab, et HD-seeria toimib järjepidevalt sõltumata koormuse jaotumisest suundade vahel -, mis on kasulik rakendustes, kus koormuse suund tsükli jooksul muutub või seda on raske täpselt arvutada.

HD-seeriatel on ka isejoonduv{0}}võimalus, mis võimaldab plokil vastu võtta väiksemaid paigaldusvigu ilma sisemist pinget tekitamata. See vähendab tundlikkust paigalduspinna tasasuse suhtes ja lihtsustab paigaldamist välitingimustes.

Saadaval siini laiusega 15mm kuni 65mm. Saadaval on standard- ja kõrge-täpsusastmed (H). Ball{5}}tüüpi veerev element.

Parim:CNC-ruuterid, töötluskeskused, laserlõikusmasinad, üldine tööstusautomaatika, pakkimismasinad, kõik rakendused, mis nõuavad usaldusväärset jõudlust erinevates koormussuundades.

ED-seeria - madala profiiliga pallijuhik, kiire ja kompaktne disain (EDR15–EDR30)

ED-seeriatel on HD-seeria -koormus- ja isejoonduvad Madalam montaažikõrgus vähendab paindemomenti rööpale külgmiste koormuste korral, mis parandab dünaamilist stabiilsust suurel töökiirusel.

Praktiline disainifunktsioon: ED-seeria kuulihoidik hoiab kuulid klotsis isegi siis, kui klots on siinilt eemaldatud. See hoiab ära pallide väljakukkumise monteerimise ajal ja lihtsustab paigaldamist suundades, kus plokk tuleb siinile paigaldada küljelt või alt.

Saadaval siini laiusega 15mm kuni 30mm. Saadaval on standardsed ja kõrged{3}}täpsushinnangud. Ball{5}}tüüpi veerev element.

Parim:Kiired-automaatikaseadmed, kompaktsed moodulkonstruktsioonid, kõrguspiirangutega pukkteljed, vali-ja-paigaldamise süsteemid, rakendused, kus kelgu mass ja kõrgus tuleb minimeerida.

RD-seeria - rullijuhik, maksimaalne koormus ja jäikus (RDR15–RDR65)

RD-seeria puhul kasutatakse veereva elemendina kuulide asemel 45-kraadise kontaktnurga all olevaid silindrilisi rulle. 45-kraadine kontaktnurk jaotab koormuse sümmeetriliselt kõigis neljas suunas ja rulli joonkontakt vähendab dramaatiliselt elastset deformatsiooni suure koormuse korral võrreldes sama laiuse kuuljuhikuga.

Tulemuseks on juhik, mille koormus- ja jäikusväärtused ületavad oluliselt sama suurusklassi kuulijuhikute oma. Pideva raske koormuse korral säilitab RD-seeria parema asukohatäpsuse, kuna siin ja plokk painduvad vähem.

Saadaval siini laiusega 15mm kuni 65mm. Saadaval on standardsed ja kõrged{3}}täpsushinnangud. Roller-tüüpi veerev element.

Parim:Rasked{0}}tööpingid, täppislihvimismasinad, suured töötlemiskeskused, pressimis- ja stantsimisseadmed, rasked pukk-rakendused, kõik rakendused, kus koormuse all tekkiv elastne deformatsioon mõjutab otseselt töötlemise täpsust või detailide kvaliteeti.

Sarjade võrdlus lühidalt

---

Valikuparameetrid: mida iga spetsifikatsioon tegelikult tähendab

Dünaamiline koormuse reiting (C)

Dünaamilise koormuse reiting C on kilonjuutonites väljendatud koormus, mille all identsete lineaarsete juhtplokkide rühm läbib 50 km kumulatiivset käiku, enne kui 90% neist tekib väsimuse tõttu. See on esmane parameeter kasutusea arvutamiseks antud ekvivalentkoormusel.

Kõrgem C väärtus tähendab suuremat kandevõimet -, kuid C on alati määratud ühe suuna jaoks (enamiku kataloogiväärtuste puhul radiaalne). Kui teie rakendus rakendab koormust mitmes suunas samaaegselt, tuleb ploki efektiivne koormus enne C-ga võrdlemist arvutada kombineeritud ekvivalentkoormusena.

Staatilise koormuse reiting (C0)

Staatilise koormuse reiting C0 on koormus, mis tekitab palli ja võistlusraja vahelises kontakttsoonis spetsiifilise püsiva deformatsiooni. See määrab maksimaalse hetkekoormuse, mida plokk suudab kahjustamata taluda -, mis on asjakohane põrutuskoormuse, hädaseiskamise või suurte tippjõududega rakenduste jaoks kinnitamise või vajutamise ajal.

Eellaadimisklass

Eelkoormus on sisemine koormus, mis rakendatakse kuulidele tootmise ajal sisemise kliirensi eemaldamiseks. See suurendab jäikust ja vähendab ploki lõtku suurema hõõrdumise ja soojuse tekke hinnaga.

Rakendusest suurema eelkoormuse valimine nõuab pöördemomendi raiskamist ja lühendab kasutusiga tänu suurenenud hõõrdeküttele. Valige kõige kergem eelkoormuse klass, mis vastab jäikuse nõudele.

Täpsusaste

Täpsusaste määrab rööpa ja ploki mõõtmete tolerantsid - ploki jooksva pinna paralleelsust rööpa kinnituspinnaga, samal rööpal olevate plokkide kõrguse erinevust ja rööpa sirgust. Kõrgemad täpsusklassid on kõigi nende tolerantside puhul rangemad.

Enamiku CNC- ja automaatikarakenduste jaoks piisab standard- või H-klassist (kõrge täpsus). Täppis- (P) ja ülitäpse- (SP) klassi kasutatakse pooljuhtseadmetes, metroloogiasüsteemides ja muudes rakendustes, kus on nõutav sub-mikroniline positsioneerimise korratavus.

Rööpa laius

Rööpa laius on kõige otsesem kandevõime näitaja. Laiemal siinil on suuremad kuulid, sügavamad sooned ja suurem kontaktpind -, mis kõik tähendab kõrgemaid C ja C0 väärtusi. Rööpa laiuse valimisel tuleks lähtuda nõutavast dünaamilise koormuse hinnangust ja koormuse hetkest, mida kelk kogeb, mitte ainult masina suurusest lähtuvalt.

---

Lineaarse juhiku suuruse sobitamine rakendusega

Samm 1 - Tuvastage laadimisjuhised

Horisontaalsel teljel: põhikoormus on radiaalne (kandevõime kaalust allapoole). Vertikaalsel teljel: põhikoormus on sõltuvalt orientatsioonist radiaalne või vastupidine{1}}radiaalne. Nihke kandevõime või lõikejõuga telgedel: arvutage momentkoormus igas suunas (samm, lengerdus, veeremine) eraldi.

Samm 2 - Arvutage samaväärne dünaamiline koormus

Kombineerige kõik koormuse komponendid üheks ekvivalentseks koormuseks ploki kohta, võttes arvesse koormuse jaotust plokkide ja rööbaste arvu vahel. Kahe rööpa ja nelja plokiga (kaks rööpa kohta) horisontaaltelje korral kannab iga plokk ühte-veerandit kogu radiaalkoormusest pluss oma osa mis tahes momentkoormustest.

Samm 3 - Arvutage soovitud kasutusea jaoks vajalik dünaamilise koormuse reiting

Kasutades L10 eluea valemit: C=P × (L / 50)^(1/3), kus P on ekvivalentkoormus kN-des ja L on nõutav sõiduaeg km-des. See annab minimaalse C väärtuse, millele valitud plokk vastama peab.

Samm 4 - Valige kataloogist rööpa laius

Leidke valitud seeria (HD, ED või RD) rööpa laius, kus kataloogi C väärtus vastab või ületab arvutatud miinimumi. Veenduge, et C0 (staatiline reiting) on ​​piisav ka rakenduse mis tahes tippkoormuse jaoks.

Samm 5 - Valige eellaadimisklass ja täpsusaste

Sobitage eelkoormus jäikuse nõudega. Sobitage täpsusaste positsioneerimise korratavuse nõudega.

Samm 6 - Kinnitage kuulkruvi või ajamiga spetsifikatsioonid

Lineaarjuhik ja kuulkruvi peaksid olema sobiva suuruse ja täpsusastmega. Suure-läbimõõduga kuulkruvi, mis sõidab vankrit alamõõdulistel rööbastel, loob süsteemi, mida piirab juhiku läbipaine. Soovitatavate sidumiste kohta vaadake DLY koordineerimisjuhendi suuruste-sobitamise tabelit.

---

Levinud valikuvead

Rööpa laiuse valimine koormuse arvutamise asemel masina suuruse järgi

Suur masin ei vaja automaatselt suuri rööpaid. Telg, mis liigutab 5 kg kaaluvat laserpead 2000 mm käiguga, vajab tegeliku 5 kg koormuse jaoks valitud väikesi siine -, mitte 45 mm rööpaid, kuna masina raam on suur. Ülegabariidilised rööpad raiskavad ja lisavad massi ilma täpsust parandamata.

Sama juhtseeria kasutamine kõigil telgedel olenemata nõuetest

Rasket spindlit kandval AZ-teljel on erinevad nõuded kui X-teljel, mis liigutab sama spindlit suurel kiirusel. Z-telje jäikus võib kasu saada RD-seeriast; X-telge võib kiiruse ja kompaktse kõrguse osas paremini teenindada ED-seeria.

Tugeva eelkoormuse valimine, et kompenseerida jäikusprobleeme ilma termilist efekti kontrollimata

Tugev eelkoormus suurendab hõõrdumist, mis tekitab soojust püsivalt suurel{0}}kiirusel töötamisel. Kuumus põhjustab rööbas ja kelgu soojuspaisumist, mis muudab eelkoormuse seisundit ja võib põhjustada positsioneerimise triivi. Valige eelkoormus jäikuse arvutuse põhjal, mitte üldise ettevaatusabinõuna.

Kahe siini paigaldamine paralleelsust kontrollimata

Kaks rööpa, mis ei ole paralleelsed, sunnivad plokke kogu käigu jooksul sisemise külgkoormusega liikuma. See külgkoormus kiirendab kulumist ja suurendab sõidutakistust isegi siis, kui klotsid on ükshaaval oma koormusnormide piires. Enne masina kasutuselevõttu tuleb kontrollida paralleelsust samal teljel asuva kahe rööpa vahel täpsusega 0,02–0,05 mm 300 mm käigu kohta.

---

Lineaarsed juhikud CNC-s ja automatiseerimises: rakenduste viide

---

Lineaarsete juhendite hankimine originaalseadmete tootjate ja partiitellimuste jaoks

OEM-i masinaehitajate ja välismaiste turustajate jaoks, kes hankivad lineaarseid mahujuhiseid, on partiide vaheline järjepidevus sama oluline kui esialgne spetsifikatsioon. Rööpa sirgus, ploki eelkoormus ja kõrguse tolerants, mis tootmispartiide lõikes erinevad, toodavad erinevate tööomadustega masinaid vaatamata samade osanumbrite kasutamisele.

DLY tarnib HD-, ED- ja RD-seeria lineaarseid juhtteid standardsete ja suure{0}}täpsusega, rööpapikkustega 200 mm kuni 4000 mm ning plokivalikutega standardsetes ja pikkades konfiguratsioonides. Kõikides suurusvahemikus on saadaval nii palli -tüüpi (HD ja ED) kui ka rull- tüüpi (RD) kujundused.

Partiitellimuste puhul pakub DLY mõõtmete jooniseid, täpsusastme sertifikaate ja tarneaja kinnitust päringu etapis. Soovi korral on saadaval kohandatud rööpapikkused, spetsiaalsed määrimisliitmikud ja mittestandardsed eelkoormuse klassid.

Spetsifikatsiooni kinnituse ja partii pakkumise saamiseks jagage järgmist.

• Telje orientatsioon ja käigu pikkus
• Kasuliku koorma mass ja nihe juhtkeskjoonest (kui see on kohaldatav)
• Nõutav veokiirus ja kiirendus
• Positsioneerimise täpsuse või korratavuse nõue
• Kogus tellimuse kohta ja eeldatav tellimissagedus
• Töökeskkond (temperatuur, tolm, jahutusvedelik, puhas ruum)