W produkcji przemysłowej element prowadzący jest kluczem do zapewnienia dokładnego działania i wydajnej produkcji sprzętu. Prowadnice rolkowe i prowadnica liniowa, jako dwa typowe elementy szyn prowadzących, reprezentują odpowiednio tradycyjne i nowoczesne podejście technologiczne. Jako tradycyjna obrotowa szyna prowadząca, prowadnica rolkowa od dawna dominuje na rynku zastosowań o niskiej precyzji i niskim obciążeniu ze względu na prostą konstrukcję i niski koszt. Z drugiej strony prowadnice liniowe, jako podstawowy element nowoczesnego precyzyjnego ruchu liniowego, stały się kamieniem węgielnym precyzyjnej produkcji i automatyzacji dzięki swojej doskonałej dokładności, nośności i niezawodności. W artykule tym będą systematycznie analizowane różnice między dwoma z trzech aspektów składu konstrukcji, wskaźników wydajności i scenariuszy zastosowań, a także zapewnią inżynierom odniesienie do wyboru odpowiedniego modelu.
Główne różnice strukturalne
(I) Struktura rolkowa: prosta i bezpośrednia, ale z ograniczoną funkcjonalnością
Podstawową konstrukcją rolki jest „połączenie wału i rolki”, która obraca się poprzez kontakt toczny. Jego cechy strukturalne można podsumować w następujący sposób:
1. Konstrukcja z obrotową szyną prowadzącą: Rolka obraca się wokół wału, przenosząc moc poprzez tarcie toczne. Nadaje się do sytuacji, w których wymagany jest obrót jednokierunkowy lub ruch posuwisto-zwrotny o niskiej częstotliwości. Materiał i konstrukcja: Korpus walca jest zwykle wykonany z metalu (np. stali, aluminium) lub tworzyw konstrukcyjnych (np. nylonu, eteru polioksyetylenowego) i może być chromowany lub natryskiwany w celu poprawy odporności na ścieranie. Wał jest zwykle wykonany ze stali i połączony z korpusem rolki za pomocą łożyska lub tulei.
3. Brak układu cyrkulacji: Element przewijany rolki poprzecznej (np. kulka) toczy się tylko lokalnie, bez rowka powrotnego rolki ani ścieżki cyrkulacyjnej, co powoduje duże tarcie i skoncentrowane zużycie.
Źródło: Sohu.com, „Struktura i komponenty prowadnicy liniowej”
(II) Struktura prowadnicy liniowej: precyzyjna koordynacja i potężna funkcjonalność
Prowadnice liniowe osiągają niskie tarcie i wysoką precyzję dzięki układowi krążenia elementów tocznych. Jego strukturę można podzielić na następujące podstawowe elementy:
1. Układ cyrkulacji elementów tocznych: Stalowa kulka lub wałek krąży pomiędzy suwakiem a szyną prowadzącą przez rowek powrotny kulki, przekształcając tarcie ślizgowe w tarcie toczne i znacznie zmniejszając współczynnik tarcia.
2. Koordynacja wielu-elementów:
1. Szyna prowadząca: Stały element stanowiący powierzchnię odniesienia dla ruchu liniowego. Zwykle jest wykonany z wysokowęglowej stali łożyskowej-chromowej (GCr15) lub stali nierdzewnej. Suwak: ruchomy element przykręcony do stołu warsztatowego z wbudowanym-podparciem kulkowym i rowkiem powrotnym kulek.
3. Wsparcie kuli: podtrzymuj kulę, utrzymuj równomierny rozkład, zapobiegaj nierównym siłom.
4. Uszczelnij elementy: osłonę przeciwpyłową, wycieraczkę itp., aby zapobiec przedostawaniu się kurzu, płynu chłodzącego i innych ciał obcych do suwaka.
3. Konstrukcja modułowa: szynę prowadzącą można zszyć i rozszerzyć, aby dostosować się do różnych wymagań podróży; różne typy ślizgaczy (np. kołnierzowe i kwadratowe) pozwalają na elastyczny montaż w różnorodnych konstrukcjach.
Porównanie wydajności usług
(I) Dokładność: mikron vs. milimetr
Dokładność rolki poprzecznej zależy całkowicie od dokładności obróbki. Ze względu na tarcie ślizgowe i ścieranie błędy pozycjonowania znacznie zwiększają się po długim użytkowaniu i zwykle mogą osiągnąć jedynie milimetrową dokładność. Z drugiej strony prowadnice liniowe osiągają submikronową dokładność pozycjonowania dzięki wstępnemu obciążeniu (takie jak koordynacja interferencji) i-precyzyjnym projektom bieżni (takim jak łuk gotycki), co spełnia wysokie wymagania dotyczące precyzji obrabiarek CNC, sprzętu półprzewodnikowego i innych zastosowań. (2) Nośność: przejście od „lekkiego” do „ciężkiego”.
Rolki poprzeczne wytrzymują jedynie obciążenia promieniowe, a obciążenia znamionowe zazwyczaj nie przekraczają 10 kN, dlatego nadają się do zastosowań z niewielkimi obciążeniami (np. przenośniki taśmowe). Z drugiej strony prowadnice liniowe mogą wytrzymać jednocześnie obciążenia promieniowe, osiowe i momentowe. Średnie i ciężkie szyny prowadzące mogą mieć wytrzymałość 80 kN lub wyższą (np. ciężkie prowadnice rolkowe), aby spełnić wymagania ciężkich zastosowań, takich jak ramiona robotów i prasy.
(3) Żywotność i niezawodność: dziesiątki tysięcy godzin. Tysiące godzin
Tarcie ślizgowe rolek poprzecznych może prowadzić do szybkiego zużycia, w wyniku czego żywotność wynosi zaledwie kilka tysięcy godzin i wymaga częstej wymiany. Prowadnice cierne toczne w prowadnicach liniowych zmniejszają zużycie, mają żywotność rzędu kilkudziesięciu tysięcy godzin i charakteryzują się długimi okresami międzyobsługowymi (np. wymiana smaru co dwa lata), co znacznie poprawia niezawodność.
(4) Charakterystyka tarcia: równowaga niskiego oporu i wysokiej czułości.
Rolki poprzeczne mają wysoki współczynnik tarcia ślizgowego (0.1 -0.3), dzięki czemu mają wysoki opór rozruchowy, odpowiedni do zastosowań przy niskich prędkościach. Prowadnice liniowe charakteryzują się bardzo niskim współczynnikiem tarcia tocznego (0,001-0,003), dużą czułością ruchu, dużą prędkością (powyżej 1m/s) i płynnym ruchem.
WSTĘP Typowe scenariusze zastosowań i najważniejsze informacje dotyczące wyboru
(I) Zastosowania z walcami poprzecznymi: niski-koszt, niskie-wymagania dotyczące precyzji
1. Transport-precyzyjny: tradycyjne przenośniki taśmowe i prosty sprzęt do transportu materiałów (np. magazynowe linie sortujące).
2. Sprzęt-wrażliwy na koszty: małe maszyny pakujące i-niestandardowy sprzęt automatyczny (np. proste linie montażowe).
3. Punkty wyboru: niewielka waga (poniżej 5 kN), niska prędkość (poniżej 0,5 m/s), łagodne środowisko (nie-korozyjne i-pylne).
Zastosowania prowadnic liniowych: wysoka-precyzja: wysoka dokładność i wysokie-wymagania dotyczące niezawodności
1. Obróbka precyzyjna: obrabiarki CNC (wymagane pozycjonowanie submikronowe) i wycinarki laserowe (tłumaczenie z dużą-szybkością).
2. Zautomatyzowana linia produkcyjna: ramiona robotyczne (sprzęgło wieloosiowe), montaż komponentów elektronicznych (pozycjonowanie na poziomie-mikrometru).
3. Specjalizacje: sprzęt do obrazowania medycznego (skanery CT wymagające dużej sztywności) i przemysł lotniczy (-wysoka odporność na temperaturę i promieniowanie). Wybrane atrakcje:
1. Obciążenie i prędkość: Dopasuj obciążenie znamionowe (np. kolej miejska<20kN, heavy rail >50kN) do prędkości jazdy (np. niska prędkość).<0.1m/s, high speed >1m/s).
2. Stopień dokładności: Wybierz prowadnicę P0-P5 (P0 dla maksymalnej dokładności, P5 dla ogólnej dokładności).
3. Możliwość dostosowania do środowiska:-pyłoszczelne uszczelnienie (np. stopień ochrony sprzętu medycznego IP65), powłoka odporna na korozję (np.. 316 litrów stali nierdzewnej do zastosowań chemicznych).
4. Twardość i tłumienie: Zastosowania przy dużych obciążeniach wymagają zwiększenia naprężenia wstępnego (np. średnie lub duże napięcie wstępne) w celu zmniejszenia wibracji.
Wniosek
Podstawowa różnica między prowadnicami rolkowymi a prowadnicami liniowymi polega na złożoności konstrukcji, granicach wydajności i scenariuszach zastosowań. Konstrukcja szyny prowadzącej rolkowej jest prosta i odpowiednia do tanich-zastosowań, ale jej dokładność, trwałość i nośność są ograniczone. Prowadnice liniowe to pierwszy wybór w przypadku precyzyjnej produkcji i automatyzacji ze względu na precyzyjną, precyzyjną konstrukcję, wysoką niezawodność i długą żywotność. Wraz z rozwojem Przemysłu 4.0 prowadnice liniowe stopniowo zastępują prowadnice rolkowe, szczególnie w-najlepszych dziedzinach, takich jak robotyka i półprzewodniki. Przy wyborze szyny prowadzącej należy wziąć pod uwagę obciążenie, dokładność, koszt i czynniki środowiskowe. Na przykład prowadnice rolkowe można zastosować w celu zmniejszenia kosztów przy niskim obciążeniu i niskiej prędkości, podczas gdy prowadnice liniowe są niezbędne w zastosowaniach wymagających dużej precyzji i dużych prędkości, aby zapewnić optymalną wydajność.
