Od zavedení lineárního ložiska Ball Bushing, kruhového vodítka vynalezeného Thomsonem ve čtyřicátých letech, se pole kruhového lineárního vedení Ball neustále vyvíjí.Se zlepšením nosnosti, životnosti a zjednodušení výroby se lineární vedení s téměř nulovým třením používá stále více a více.Od zavedení čtvercových a lineárních vodítek v sedmdesátých letech byla klíčová otázka pro konstruktéry: měli bychom používat kruhová nebo čtvercová vodítka?
Ačkoli různé požadavky na broušení, které jsou vlastní návrhu, vedou k tomu, že počáteční náklady na čtvercové vodítko jsou několikanásobně vyšší než náklady na kruhové vodítko, nové výrobní techniky a hospodárnost měřítka umožnily čtvercovému průvodci energicky konkurovat kruhovému vedení v širším spektru aplikací.Po vstupu do oblasti obráběcích strojů lze nyní použít čtvercová vodítka v mnoha aplikacích, kde se kdysi používala pouze kruhová vodítka.Prodej kruhových lineárních ložisek se však rok od roku zvyšuje.Vzhledem k určité inherentní jedinečnosti a příznivým vlastnostem vhodným pro konkrétní aplikace jsou vodítka kuličkových pouzder stále populární, což je nejdůležitější, protože jsou kulaté a čtvercové kolíky se někdy nevejdou do kulatých otvorů.
Aby bylo možné použít správný typ lineárního vedení pro konkrétní aplikace, musí konstruktér zvážit výhody a možnosti každého průvodce.První úvahou musí být konstrukční požadavky, které je třeba vzít v úvahu zatížení, přesnost, tuhost, povrchovou úpravu, geometrickou velikost a další důležité faktory.Obecně platí, že existuje interakce mezi těmito požadavky.
Čtvercové vodicí produkty mohou dobře vyhovět potřebám aplikací s vysokým zatížením, které vyžadují vysokou tuhost. Například maximální zatížení 25mm čtvercového vodítka může být až 20 kN. Při paralelním běhu mezi vodítkem a vodítkem ložiska může dosáhnout přesnosti 3 ~ 10 m / m.Kulová dráha v tomto vodicím výrobku je přesně broušena tak, aby vodítko bylo přesně uzavřeno s míčem, to znamená, že sedadlo běžící na vedení míče může být jen o něco větší než průměr samotné koule.Výsledkem je větší kontaktní plocha mezi koulí a sedadlem pod zatížením než kruhová vodicí sestava, kde koule i vnitřní sedadlo (hřídel) jsou konvexní povrchy.Tak, jak se kulička zplošťuje při zatížení, tuhost čtvercového vodicího ložiska se při zatížení zvýší pětinásobně.
Čtvercové vodicí lišty lze použít také s podmínkami před zatížením, od světla (3% jmenovitého dynamického zatížení) až po těžké (13% jmenovitého dynamického zatížení).Typické použití čtvercových vodicích ložisek je v průmyslu obráběcích strojů, což vyžaduje extrémně vysokou únosnost, tuhost a přesnost.Vzhledem k tomu, že ložisko již prošlo počáteční deformací, repreloading dále snižuje velikost deformace při zatížení.Ložiska jsme zatím probírali soudečkovými kuličkovými ložisky.Stojí za zmínku, že čtvercová vodicí ložiska s válcovými válečkovými prvky jsou také k dispozici, pokud je vyžadována vyšší (více než dvakrát) nosnost než čtvercové vedení kulisy bez zvýšení velikosti obálky.
Poté, co čtvercové vedení může splňovat požadavky na únosnost, tuhost a přesnost, mnoho inženýrů nebude provádět další zkoušky.To však vede ke snížení výkonu systému a zvýšení počátečních nákladů a nákladů na údržbu.Kruhový vodicí výrobek má mnoho výhod, z nichž jedna je, že může pracovat hladce, když je namontován na podpodhnětý povrch s chybou rovinnosti přesahující 150 mm / m.Při montáži tuhých lineárních ložisek na válečky, na náklonu a při úhlech bočních srážek často chyby rovinnosti na povrchu sestavy způsobují vazbu, což vede k vyššímu vlečení a snížení životnosti až o 50 %.Aby bylo možné tento problém vyřešit, v procesu montáže, je nutné přísně oříznout odpovídající povrch, nebo upravit každou část na těsnění a přizpůsobit ji do normálního provozu, což zvýší náklady.Pro sofistikovanější obráběcí aplikace se zvyšují přední a provozní náklady díky zvýšeným požadavkům na údržbu.Cena se značně liší od méně než $ 100 do tisíců dolarů.S výrobky kruhové vodicí kolejnice mohou být ložiska instalována na svařovaný trubkový rám nebo přímo připevněna k betonové tovární podlaze.
Lineární ložiska s kuličkovými pouzdry lze přizpůsobit různým podmínkám díky jejich schopnosti nastavit střed.Vzhledem k tomu, že hřídel je kruhová, kuličkové pouzdro se volně otáčí, když se valí kolem hřídele.Montážní výška dvou sousedních vodítek se může mírně lišit a rozdíl 1 až 2 mm je přijatelný, jsou-li vodítka namontována v intervalech 300 mm nebo více.Podobně jsou kroužky tělesa na většině kulových pouzder navrženy tak, aby zajistily, že se každé lineární ložisko otáčí až o 1/2 stupně v úhlu ponoření a skluzu, aby se přizpůsobily chybám rovinnosti nebo vyrovnání.Hřídelová plošina používaná k omezení kuličkového pouzdra a podpory vodicí kolejnice je obvykle vyrobena z hliníku, který má menší flexibilitu přizpůsobit se maximální chybě rovnoběžnosti 25 m mezi jednotlivými hřídeli.Výsledkem je efektivní bota s třecím koeficientem 0,001 až 0,004 za neuspokojivých podmínek.Instalace lineárních vodítek do svařovaných trubkových rámů je běžná v tovární automatizaci.V mnoha aplikacích OEM jsou montážní povrchy tažené trubkami a plechy.Za těchto podmínek jsou kruhová vodítka obvykle instalována rychleji a běží plynuleji než čtvercová.
Významnou výhodou kruhového vodicího výrobku je, že kruhová deska může nést hřídel na konci, přičemž si uvědomuje kruhovou lineární konstrukci ložiska, která pokrývá mezeru 12 až 24násobek průměru hřídele. Tento návrh lze použít v různých aplikacích od portálového jeřábového systému v tovární automatizaci až po výběr a umístění modulů ve strojích na vzorky DNA.Pohyblivá osa je konstruována výhradně podle obou konců pevné osy.Bez ohledu na to, jaký je povrch stroje mezi těmito dvěma body, bez ohledu na to, zda je pouze jeden bod, přesnost zařízení nebude ovlivněna, závisí pouze na přesnosti koncového podpůrného zařízení.Kromě toho, pokud chcete použít lineární vodítko pro sadu šroubového pohonu systému, stačí punč tři otvory v desce, to znamená, že na základě podpory dvou kruhových vodítek a šroubového ložiska, což je nejjednodušší způsob, jak udělat.S tímto designem není nutné upravovat během montáže.
Čtvercové řešení problému zarovnání vyžaduje použití pouze jednoho vodítka.Vzhledem k tomu, že může podporovat točivý moment ve všech směrech, není nutné používat čtvercová vodicí ložiska v vodicích párech nebo dokonce v párech ložisek.Pro lehká zatížení, tj.Toto vedení eliminuje problém se sladěním dvou vodítek na postupně se rozšiřující povrch.Je však třeba mít stále za to, že čtvercové vodítko není navrženo tak, aby se rozptýlilo mezerou a koncová podpora tím, že se zarovná prostřednictvím přenosového mechanismu.Vzhledem k excentrickému zatížení nemusí být jediné vodítko vhodné pro aplikace s širokým pohybovým půdorysem, jako je 300 mm.Před rozhodnutím je třeba zkontrolovat točivý moment vodítka a jeho tuhost při zatížení točivým momentem.
Flexibilita návrhu je velmi důležitým aspektem při výběru součástí.Často, aby bylo dosaženo optimálního výkonu, musí být komponenty upraveny tak, aby zlepšily funkčnost nebo aby odpovídaly požadovanému prostoru.Čtvercová vodicí ložiska jsou ve srovnání s únosností kompaktnější než kuličková ložiska.Tímto způsobem, pokud geometrie podporuje požadavky na systém uživatele, uživatel bude mít poměrně optimalizované prostředí.Pokud jsou však požadovány úpravy, je to jednodušší na kruhových vodicích systémech.Kruhové hřídele lze konfigurovat mnoha způsoby tak, aby byl konec hřídele upevněn a mohl být použit jako konstrukční prvek ve velké sestavě a mohl být vystředěn a radiální přes vrty, roviny a průměry skříně nápravy.S kruhovým hřídelem lze kuličkové pouzdro zakoupit samostatně, což může být vlastní vyvrtávání sousedních součástí, stejně jako hliník nebo ocel
Stůl hřídele odpovídá.Stůl hřídele usnadňuje instalaci ložiska a umožňuje určitou rezervu pro úpravu.
V některých aplikacích může být rovinnost dalším významným faktorem, který je třeba zvážit.Kuličková ložiska mají tendenci běžet velmi hladce a rozdíl mezi čtvercovými a kruhovými vodítky je často pociťován rukou, i když mezi součástmi a aplikací mohou být mírné rozdíly a obvykle chybí údaje o rovinnosti relevantní pro průmysl.Bodový kontakt na konvexním povrchu mezi kuličkou a vodítkem minimalizuje možnost oděru.Kuličkové pouzdra obvykle pracuje s malou vůli nebo světlo pre-zatížení 1 až 2% hodnocené dynamické zatížení, zlepšení stability.Vzhledem k jejich vysoké konzistenci a předtěžování lze v některých "vřízlivých" případech použít čtvercová vodicí ložiska.Ve většině případů je to možné, ale pokud jsou zapotřebí ložiska třídy přístroje, mohou být výhodnější kruhová vodítka.Také díky jednoduché kruhové geometrii mají těsnění na kruhovém pouzdru tendenci být spolehlivější a produkují méně odporu.Čtvercový vodicí stěrač musí odpovídat kulové dráze v vodítku, aby bylo dosaženo trvalého utěsnění.
Poslední úvahou při instalaci kruhových vodítek jsou polymerová pouzdra bez kulového typu na hřídeli.Vysoce výkonné materiály třídy ložisek vhodné pro hliník nebo jiné podklady mohou být použity k zajištění dobré únosnosti (ekvivalentní 20 % únosnosti kulového pouzdra) a nižšího koeficientu tření v rozmezí 0,05 až 0,25.Pouzdra ložiska mohou pracovat hladce v náročných podmínkách s částicemi schopnými poškodit těsně utěsněné kuličkové pouzdra nebo mohou normálně pracovat v systémech kuličkových ložisek poškozených nárazovým zatížením.Hluk kuličkového cyklu, na druhé straně, může být problém v kulové pouzdra nebo čtvercové vodicí ložiska, ale to je do značné míry není v případě těchto pouzder ložisek.Není třeba tvrzené ocelové hřídele s kulovým pouzdrem, protože kontaktní plochy jsou rozmístěny na velké ploše.Hřídele z nerezové oceli lze použít jak pro čistá prostředí, jako jsou polovodiče a léčiva, tak pro náročná prostředí, jako je zpracování potravin.
V mnoha případech mají designéři velkou flexibilitu při výběru technologií.Doladění výkonu systému s nejlepšími součástmi pro každou funkci vytváří nejlepší řešení, což se promítá do konkurenční výhody v nákladech a výkonu.Aby však bylo dosaženo tohoto optimálního řešení, je třeba vzít v úvahu celkové náklady na instalaci, jakož i náklady na obrábění, povrchovou úpravu a instalaci.