Lineaarisen ohjauskiskon ja vaunun kantavuuden valitseminen CNC- ja automaatiojärjestelmille

CNC-koneissa ja automaatiojärjestelmissä lineaariset ohjauskiskot ja vaunut tekevät paljon muutakin kuin ohjaavat liikettä. Ne tukevat liikkuvaa alustaa, vastustavat leikkaus- tai prosessointivoimia, hallitsevat tärinää ja auttavat konetta säilyttämään tarkkuuden pitkällä-käytöllä.

Monet ohjauskiskon viat eivät johdu huonosta tuotteen laadusta. Todellisissa sovelluksissa ongelma alkaa usein virheellisestä kuormitusarviosta. Kisko voi näyttää riittävän vahvalta paperilla, mutta kuukausien nopean-liikkeen, toistuvien käynnistysten ja pysäytysten tai epätasaisen kuormauksen jälkeen vaunu saattaa alkaa pitämään ääntä, menettää tarkkuutta tai kulua paljon odotettua nopeammin.

Siksi lineaarijohteen ja vaunun kantavuuden valinnassa ei tulisi perustua pelkästään kiskon kokoon. Oikean valinnan tulee noudattaa yhtä perusperiaatetta:

Laske todellinen kuormitus, tarkista sekä staattinen että dynaaminen kapasiteetti ja jätä riittävästi turvamarginaalia todelliseen työskentelyolosuhteisiin.

Tässä oppaassa kerrotaan, kuinka arvioida CNC-koneiden, automaatioliukumäkien, portaalijärjestelmien ja muiden lineaaristen liikelaitteiden kantavuus.

1. Aloita Real Moving Massilla

Ensimmäinen vaihe on laskea liikkuva kokonaismassa.

Tämän pitäisi sisältää:

• Työkappaleen paino
• Kiinnikkeen paino
• Liikkuvan pöydän paino
• Karan tai työkalun pään paino
• Vaunuja
• Kaapeliketju ja muut liikkuvat tarvikkeet

Yleinen virhe on laskea vain työkappaleen paino. Varsinaisissa laitteissa pöytä, teline, moottorin pidike, kaapeliketju ja työkalut voivat lisätä paljon kuormaa.

Jos esimerkiksi CNC-liukupöydässä on 20 kg painava työkappale, mutta liikkuva pöytä, kiinnike ja kara painavat yhdessä vielä 60 kg, ohjausjärjestelmä ei kanna 20 kg:aa. Se kantaa 80 kg.

Pystysuuntainen peruskuorma on:

Fv=m × g

Jossa:

• Fv= pystykuorma
• m= liikkuva kokonaismassa
• g = 9.8 m/s²

2. Harkitse nopeutta ja kiihtyvyyttä

Hitaiden{0}}nopeuksien laitteiden paino voi olla pääkuorma. Mutta CNC- ja automaatiojärjestelmissä kiihtyvyys on usein tärkeämpää.

Kun kone käynnistyy, pysähtyy tai muuttaa suuntaa nopeasti, inertiavoima syntyy:

Fa=m × a

Jossa:

• Fa= hitausvoima
• m= liikkuva massa
• a= kiihtyvyys

Tästä syystä kevyt, mutta nopea{0}}poiminta-ja-paikkakone saattaa vaatia odotettua vahvemman ohjausjärjestelmän. Staattinen kuormitus näyttää pieneltä, mutta dynaaminen kuormitus voi olla suuri toistuvista kiihdytyksistä ja hidastumisesta johtuen.

CNC-koneissa, automaatiomoduuleissa ja portaalijärjestelmissä kiihtyvyys tulee aina sisällyttää kuormituslaskelmaan.

3. Älä jätä huomiotta Moment Load

Monissa oikeissa koneissa lineaarivaunut eivät petä, koska pystykuorma on liian suuri. Ne epäonnistuvat, koska kuormaa ei ole keskitetty.

Jos painopiste on ohjauskiskon pinnan yläpuolella tai sen ulkopuolella, syntyy kaatumismomentti. Tämä momentti lisää kuormitusta vaunun toisella puolella tai järjestelmän yhdellä vaunulla.

Tämä on yleistä:

• CNC Z{0}}-akselikokoonpanot
• Portaalireitittimet
• Laserleikkauskoneet
• Puuntyöstökoneet
• Ulokerakenteet
• Leveät liikkuvat pöydät
• Yhden kiskon{0}}mallit

Hetki voidaan arvioida seuraavasti:

M = F × h

Jossa:

• M= hetkellinen lataus
• F= käytti voimaa
• h= etäisyys painopisteestä kiskon asennuspintaan

Leveämpi kiskoväli tai pidempi vaunuväli voi usein parantaa jäykkyyttä tehokkaammin kuin pelkkä suuremman kiskokoon valitseminen.

CNC- ja automaatiojärjestelmissä yhteinen ja vakaa rakenne on: kaksi yhdensuuntaista kiskoa, joissa kummassakin kiskossa on kaksi vaunua.

Tämä asettelu parantaa kuorman jakautumista, momentinkestävyyttä ja{0}}pitkän aikavälin ajon vakautta.

4. Laske kunkin vaunun kuorma

Kokonaiskuorman laskemisen jälkeen seuraava vaihe on arvioida kunkin vaunun kantama kuorma.

Perusjärjestelmälle:

P0=Fv/n

Jossa:

• P0= staattinen kuorma per vaunu
• Fv= pystykuorma
• n= vaunujen kokonaismäärä

Tämä on kuitenkin vain teoreettinen keskimääräinen kuormitus.

Oikeissa koneissa kuorma jakautuu harvoin täydellisesti, koska:

• Asennuspinnan virhe
• Kiskon yhdensuuntaisuusvirhe
• Epätasainen kiristys
• Rakenteellinen muodonmuutos
• Siirretty painopiste
• Leikkausvoima tai ulkoinen voima

Yhden vaunun todellinen kuorma voi siis olla keskiarvoa suurempi.

Realistisemman valinnan saamiseksi tulee myös huomioida momenttikuorma:

P0=(Fv/n) + (M/L)

Jossa:

L= vaunuväli

M= kaatumishetki

Tämä kaava antaa varovaisemman arvion jokaiselle vaunulle.

5. Laske Dynamic Equivalent Load

Dynaamisissa olosuhteissa vaunun tulee tukea painon, hitauden ja ulkoisen voiman yhdistelmää.

Dynaaminen kokonaisvoima voidaan arvioida seuraavasti:

Ft=Fv + Fa + Fe

Jossa:

• Ft= dynaaminen kokonaisvoima
• Fv= pystykuorma
• Fa= hitausvoima
• Fe= ulkoinen voima, kuten leikkausvoima tai prosessivoima

Sitten dynaaminen kuorma vaunua kohti voidaan arvioida seuraavasti:

P1=(Ft / n) + (Ft × h / L)

Jos koneessa on vaihtuvia kuormia iskun eri osien aikana, käytä vastaavaa dynaamista kuormaa:

Pm=∛[(P1³L1 + P2³L2 + …) / kokonaismatka]

Jos kuorma on suhteellisen vakaa, monissa vakioautomaatiosovelluksessaPm voidaan käsitellä nimellä P1.

6. Käytä Working Condition Factoria

Teoreettinen kuormitus ei riitä lopulliseen valintaan. Oikeissa koneissa on tärinää, iskuja, kuormituksen vaihteluita ja asennusvirheitä.

Työolosuhdetekijää tulee käyttää:

P=Ka × P1

Jossa:

• P= korjattu dynaaminen kuormitus
• Ka= toimintakunnon tekijä
• P1= laskettu dynaaminen vaunukuorma

Tyypilliset viitearvot:

7. Tarkista staattinen turvatekijä

Staattinen kuormitusluokitusC0käytetään tarkistamaan, kestävätkö vaunu ja kisko pysyvää muodonmuutosta kuormituksen alaisena.

Staattinen varmuuskerroin on:

S0 = C0 / P0

Jossa:

• S0= staattinen turvakerroin
• C0= perus staattinen kuormitusluokitus
• P0= staattinen kuorma per vaunu

Suositellut arvot:

Jos staattinen varmuuskerroin on liian pieni, kisko- tai vaunuradalle voi muodostua pysyvä painauma. Kun näin tapahtuu, järjestelmä saattaa menettää sileyden ja tarkkuuden, vaikka voitelua parannettaisiin myöhemmin.

8. Tarkista Dynaaminen käyttöikä

Dynaaminen kuormitusluokitusCkäytetään arvioimaan käyttöikää.

Pallo{0}}tyyppiset lineaariohjaimet:

L=(C / P)³ × 100 000 km

Rulla{0}}tyyppiset lineaariohjaimet:

L=(C / P)^(10/3) × 100 000 km

Jossa:

• L= arvioitu käyttöikä
• C= perusdynaaminen kuormitusluokitus
• P= korjattu dynaaminen kuormitus

Lasketun käyttöiän tulee olla korkeampi kuin laitteen tavoiteikä.

Tyypillinen viittaus:

Koska ohjaimen käyttöikä on erittäin herkkä kuormitukselle, todellisen kuorman pieni lisäys voi lyhentää käyttöikää huomattavasti. Tästä syystä "vain tarpeeksi" valinta on usein riskialtista jatkuvatoimisille laitteille.

9. Käytännön valintavaiheet

Käytännön valintaprosessi voi olla:

1. Laske liikkuva kokonaismassa.
2. Vahvista maksiminopeus ja kiihtyvyys.
3. Mittaa painopisteen siirtymä ja vaunun etäisyys.
4. Laske staattinen kuorma vaunua kohden.
5. Laske dynaaminen kuorma vaunua kohden.
6. Käytä työolokerrointa.
7. Valitse alustava ohjauskiskon koko valmistajan luettelosta.
8. Tarkista staattinen turvakerroin.
9. Tarkista dynaaminen käyttöikä.
10. Kasvata kiskon kokoa tai vaunun määrää, jos tulos ei ole riittävä.

CNC- ja automaatiojärjestelmissä on yleensä turvallisempaa tarkistaa kantavuus vaativimman työskentelytilan perusteella, ei keskimääräisen kunnon perusteella.

10. Yleisten sovellusten valintaehdotukset

Nämä arvot ovat vain käytännön viitteitä. Lopullinen valinta tulee aina tarkistaa todellisen kuormituksen, käyttöiän ja valmistajan luettelotietojen perusteella.

11. Kuormituskapasiteetin laskentataulukko

12. Yleiset valintavirheet

Vain työkappaleen painon laskeminen

Ohjausjärjestelmä kantaa koko liikkuvaa rakennetta, ei vain työkappaletta. Pöydän, telineen, karan, vaunun ja kaapeliketjun painon tulee olla mukana.

Momenttikuormituksen huomioiminen

Ohjaimella voi olla riittävä pystykuormitus, mutta se epäonnistuu silti kaatumismomentin vuoksi. Tämä on erityisen yleistä Z-akseli- ja ulokerakenteissa.

Liian pienen turvakertoimen käyttäminen

Testauksen aikana toimiva kisko voi silti epäonnistua pitkän{0}}tuotannon jälkeen. Tarkkuuslaitteet ja CNC-järjestelmät vaativat riittävän turvamarginaalin.

Kiihdytys huomioimatta

Nopeilla{0}}automaatiojärjestelmillä voi olla alhainen staattinen kuormitus, mutta korkea dynaaminen kuormitus. Toistuvia kiihdytyksiä ja hidastuksia on harkittava.

Valinta vain kiskon leveyden mukaan

Yhden sarjan 25 mm:n kiskolla ei välttämättä ole samaa kantavuutta kuin toisella 25 mm:n kiskolla. Tarkista aina luettelosta dynaaminen kuormitus, staattinen kuormitus ja momenttiluokitus.

Johtopäätös

A:n kantavuuden valintalineaarinen ohjauskisko ja vaunuCNC- ja automaatiojärjestelmille ei ole kyse vain suuremman kiskon valitsemisesta. Luotettavan valinnan tulee perustua todelliseen liikkuvaan massaan, kiihtyvyyteen, kuorman suuntaan, momenttikuormaan, käyttökuntoon, staattiseen turvatekijään ja dynaamiseen käyttöikään.

Kevyissä automaatiojärjestelmissä tavallinen pallo{0}}tyyppinen opas voi olla riittävä. CNC-koneet, portaalijärjestelmät, nopeat moduulit-tai raskaat leikkaussovellukset edellyttävät suurempaa jäykkyyttä, parempaa momentinkestävyyttä ja suurempia turvamarginaaleja.

Hyvin -valittu lineaarinen ohjausjärjestelmä auttaa konetta toimimaan sujuvasti, ylläpitämään tarkkuutta, vähentämään huoltoongelmia ja pidentämään käyttöikää. Parhaan tuloksen saavuttamiseksi lopullinen valinta tulee aina varmistaa valmistajan luettelotietojen ja laitteen todellisten käyttöolosuhteiden perusteella.

Yli 20 vuoden valmistuskokemuksella DLY tarjoaa lineaarisia ohjauskiskoja ja vaunuja CNC-koneisiin, automaatiolaitteisiin ja teollisiin liikejärjestelmiin. Tavallisista pallo-tyyppisistä ohjaimista raskaisiin-kuormarullien ohjaimiin DLY tukee maailmanlaajuisia jakelijoita, OEM-yrityksiä ja koneenvalmistajia vakaalla laadulla, tehdas{4}}suoralla toimituksella ja teknisellä tuella.

Ota yhteyttä DLY:henkuorman laskennan tuki, kiskon kokosuositukset ja tehdas{0}}suorat ratkaisut CNC- ja automaatiojärjestelmiin.

Ota yhteyttä nyt

Sähköposti:export@dlybearing.com