Vse o miniaturnih linearnih vodilih

Miniaturna linearna vodila ali miniaturni linearni tirni sistemi so kot nalašč za aplikacije, kjer je prostor omejen, kjer je potrebna visoka natančnost ali kjer je potrebna zelo majhna teža. So majhne različice standardnih linearnih vodil in ponujajo podobno funkcionalnost, vendar imajo posebne lastnosti, kot so:

Kompaktna velikost: Miniaturna linearna vodila so bistveno manjša od standardnih vodil, zato so idealna za aplikacije z omejenim prostorom, kot so medicinski pripomočki, mala avtomatizacija in natančni instrumenti. Miniaturna linearna vodila se pogosto uporabljajo tam, kjer je prostor zelo omejen in je nizek prerez miniaturnih vodil privlačen za oblikovalca.

Nizka masa: Zaradi majhnosti in uporabe lahkih materialov so miniaturna linearna vodila idealna za aplikacije, pri katerih je prednostna naloga zmanjšanje skupne teže sistema, na primer v letalskih in vesoljskih aplikacijah ali pri občutljivi opremi za slikanje.

Tiho delovanje: Ker se miniaturna vodila pogosto uporabljajo v laboratorijih, medicinskih okoljih in drugih občutljivih aplikacijah, so ti sklopi pogosto zasnovani za nizke vibracije in nizki sevalni hrup.

Podobno kot linearna vodila imajo tudi miniaturne različice veliko različnih dolžin vodil in nosilnosti: za povečanje nosilnosti je mogoče uporabiti več vzporednih vodil, pa tudi več blokov na enem vodilu. Miniaturna linearna vodila in bloki so zaradi protikorozijskih lastnosti in dimenzijske stabilnosti običajno izdelani iz nerjavečega jekla, vendar se uporabljajo tudi lahki materiali, kot je aluminij s keramično prevleko.

Slika 1 Miniaturna linearna vodila

Primerjava miniaturnih krogličnih in drsnih vodil

Izraz "miniaturno vodilo" se običajno nanaša na sklope vodil in blokov, ki uporabljajo kroglice kot kotalni element. Trenje v teh sklopih se zmanjša na minimum zaradi točkovnega stika kroglic na utorih v vodilih in blokih. To so natančni sklopi in če v sistem blokov ni vključena kletka, blokov pogosto ni mogoče enostavno odstraniti z vodila, ne da bi kroglice izpadle. Nekatere aplikacije za linearno gibanje z nizkim trenjem ne upravičujejo tako visoke natančnosti in velikega števila delov. Pri teh aplikacijah je miniaturno drsno vodilo morda bolj ekonomična možnost.

Linearna drsna vodila, ki jih izdeluje več podjetij, vključno s podjetjem PBC Linear, so različice linearnih vodil z drsnimi ležaji, pri katerih se namesto kroglic kot vmesnik med nepremičnim in gibljivim delom uporabljajo drsni material PTFE (običajno trgovsko ime je Frelon) in druge materiali z nizkim trenjem. Materiali PTFE, kot je Frelon, imajo še eno dobro lastnost, in sicer da so samomazalni, saj se del mehkega PTFE med delovanjem prenese z bloka na vodilo. Drsniki običajno prenesejo štiri- do osemkrat večjo obremenitev kot primerljivo vodilo, ki uporablja kroglične ležaje, zaradi veliko večje ležalne površine v drsniku. Čeprav so drsniki zaradi preprostosti drsnika tudi veliko cenejši od vodil, pa drsnik seveda vključuje več trenja kot kroglična vodila. Drsniki tudi niso tako natančni kot vodila s kroglicami, saj imajo vodila s kroglicami nastavljivo prednapetost, ki odpravlja zračnost med kroglicami in tirnico.

Slika 2 Miniaturno drsno vodilo

Upoštevanje konstrukcijskih vidikov za miniaturna linearna vodila

Linearna vodila omogočajo omejeno, predvidljivo gibanje bremena (podsklopa ali koristnega tovora) vzdolž ene osi. Oblikovalci, ki uporabljajo te sklope, pri določanju linearnih vodil upoštevajo različne vidike.

Vsestranskost: Linearna vodila je mogoče prilagoditi na različne načine, vključno z različnimi dolžinami, širinami in konfiguracijami, da ustrezajo posebnim zahtevam glede uporabe in obremenitve. Ker je spajanje segmentov vodil lahko problematično, je iskanje sistema vodil s prilagodljivimi dolžinami za ohranjanje vodil brez spojev lahko pomembno. Večina blokov ni namenjena pogostemu odstranjevanju z vodil: če je odstranjevanje blokov z vodil na terenu pomemben dejavnik, je lahko linearni drsni voziček ali voziček s kletko med kroglicami boljša možnost, če je mogoče prenesti večje trenje in manjšo natančnost.

Odpornost na korozijo: Nekatere aplikacije zahtevajo, da linearno vodilo deluje v korozivnih okoljih, kot so morska okolja ali industrijski procesi, v katerih se uporabljajo korozivne kemikalije. V drugih primerih, kot so okolja čistih prostorov, ni dovoljeno uporabljati olja ali masti, zato morajo biti ležaji sposobni delovati z dolgo življenjsko dobo brez teh tradicionalnih maziv. Kadar jih je mogoče uporabiti, imajo miniaturna drsna vodila zaradi svoje preprostosti daljšo življenjsko dobo v korozivnih okoljih kot vodila s kroglicami.

Enostavna namestitev in vzdrževanje: Miniaturna linearna vodila so na splošno zasnovana tako, da omogočajo enostavno namestitev in vzdrževanje, saj imajo na primer predvrtane montažne luknje, nekatera pa je mogoče enostavno razstaviti za čiščenje ali zamenjavo. Pri namestitvi vodila na sklop stroja je strojno obdelana rama za pozicioniranje vodila pomembna konstrukcijska značilnost, kadar je pomembna natančna poravnava: pri večini vodil je v ta namen določen poravnalni rob. Bloki pogosto vključujejo luknje s slepimi navoji na zgornji strani za pritrditev premičnega sklopa. 

Nekateri bloki imajo brisalce, ki jih je mogoče namestiti na sprednjo in zadnjo stran bloka, da so kroglice čim bolj čiste in se zmanjšajo zahteve po vzdrževanju. Različni modeli blokov imajo tudi odprtino za mazanje: oblikovalec mora poskrbeti, da je sklop nameščen tako, da omogoča dostop do te odprtine za vzdrževanje.

Prenesite brezplačno e-broušuro

Izbrati tirna ali okrogla vodila?

Prenesite takoj

Visoka natančnost in točnost: Miniaturna linearna vodila zagotavljajo natančno in precizno linearno gibanje, ki je bistveno pri aplikacijah, kot so proizvodnja polprevodnikov, laboratorijska avtomatizacija in druge zelo natančne naloge. Proizvajalci uporabljajo več tehnik za izboljšanje natančnosti linearnih vodil, vključno z uporabniško nastavljivo funkcijo na bloku za prednapetje. S povečanjem predobremenitve se kroglice v tirnici bloka enakomerno pritisnejo ob tirnico, da se zmanjša zračnost, ki jo ustvari koristna obremenitev.

Nizko trenje in gladko gibanje: Miniaturna linearna vodila so zasnovana z različnimi premišljenimi tehnikami vračanja kroglic, ki se prilegajo njihovemu majhnemu oblikovnemu faktorju, kar zmanjšuje trenje in zagotavlja gladko gibanje bloka po tirnici. Izogibanje vibracijam, ki jih povzroča gibanje bloka po tirnici, je pomemben cilj zasnove, še posebej pomemben pri aplikacijah, kjer sta nadzor in natančnost najpomembnejša, na primer pri slikanju ali natančnem rezanju.

Visoka nosilnost glede na velikost: Miniaturna linearna vodila lahko kljub svoji majhnosti prenesejo razmeroma velike obremenitve, saj so vanje vgrajene kroglice s čim večjim premerom. Če ni potrebno izjemno nizko trenje, bi bilo pametno, če bi oblikovalec razmislil o linearnem drsnem vodilu, ki običajno prenese štiri- do osemkrat večjo obremenitev kot kroglično vodilo, pri tem pa še vedno ohranja dovolj nizek profil, da ga lahko štejemo za miniaturno linearno vodilo.

Pomembno je poznati moment, ki bo na sklop ležaja deloval zaradi kompenzacijskih obremenitev. Nekatera miniaturna vodila, kot so vodila podjetja THK, imajo v telo bloka vgrajeni dve tirnici, ki lahko sprejemata obremenitve v vseh smereh in tudi vzdržujeta uporabljeni moment z uporabo ene same tirnice.

Miniaturna linearna vodila WON zagotavljajo tudi izjemno nosilnost na zelo majhnem prostoru s sistemom štiritočkovnega stika s kroglicami z recirkulacijo, ki ima 45-stopinjske kote obremenitve za sprejemanje obremenitev iz več smeri.

Uporaba miniaturnih linearnih vodil

Miniaturna linearna vodila so priljubljena pri oblikovalcih, kadar se soočajo s potrebo po nizkem profilu, lahkem ali zelo natančnem linearnem gibanju. Nekatere od aplikacij, kjer se uporabljajo, so:

- medicinskih, znanstvenih in industrijskih slikovnih in fotonskih sistemih, kjer so za ostrenje, poravnavo laserjev in pozicioniranje pomembne nizke vibracije in gladko, ponovljivo gibanje;

- končnih efektorjih za industrijsko avtomatizacijo, kjer je potrebno lahkotno natančno pozicioniranje;

- 3D tiskanje in obdelava CNC za natančno pozicioniranje delov in glav orodij v majhnih količinah;

- v meroslovju in inšpekcijskih aplikacijah se miniaturna linearna vodila uporabljajo za zelo natančne merilne naloge;

- majhni stroji za pakiranje in označevanje uporabljajo miniaturna linearna vodila, kadar je pomembno natančno pozicioniranje, in