ЛИНЕЙНЫЕ ПРИВОДЫ: ЧТО ОНИ ИЗ СЕБЯ ПРЕДСТАВЛЯЮТ И КАК ИХ ВЫБИРАТЬ

Линейный привод представляет собой самостоятельную структурную систему, способную преобразовывать генерируемое двигателем вращательное движение в линейное перемещение по оси с получением таких движений, как толкание, потягивание, подъем, опускание или наклон груза.

Чаще всего приводы используются в совокупности с многоосными роботизированными системами с декартовой системой координат или как неотъемлемые компоненты станков.

Основные отрасли использования линейных приводов:

• промышленная автоматизация
• сервомеханизмы и перегрузочные системы в производственных процессах 
• сборка
• упаковка и паллетизация

Действительно, достаточно подумать о таких сферах применения, как обычные, лазерные или плазменные режущие станки, загрузка и выгрузка обрабатываемых деталей, подача на обрабатывающие центры на производственных линиях или перемещение промышленного антропоморфного робота по дополнительной внешней оси для расширения его радиуса действия.

Во всех этих случаях используется один или несколько линейных приводов. В зависимости от типа применения и параметров, которые должны гарантироваться в плане точности, грузоподъемности и скорости, выбираются различные типы приводов и, как правило, основное отличие состоит в типе передачи движения.

Существует три основных вида передачи движения:

• ременная
• зубчато-реечная
• винтовая

Как можно быть уверенными в правильности выбора привода? Какие факторы должен учитывать проектировщик при разработке нового решения?

При рассмотрении решений линейного перемещения главное - анализировать вопрос с правильной точки зрения, а именно: исходить из назначения, но прежде всего - из ожидаемых результатов и рабочих параметров.

Поэтому следует начать с анализа требуемой динамики, длины хода и точности.

Давайте рассмотрим эти параметры подробнее.

ВЫСОКАЯ ДИНАМИКА

Во многих областях промышленного проектирования, например, в области упаковки, от проектировщика требуется создание системы с высокой скоростью и малой продолжительностью цикла.

Поэтому неудивительно, что высокая динамика обычно является исходной точкой при принятии решения. ременные приводы часто являются идеальным решением в случае, когда требуется высокая динамика, так как:

• они допускают ускорения до 50 м/с2 и скорости до 5 м/с на длине хода 10-12 м
• портал с осями X-Y-Z с ременной передачей обычно способен перемещать грузы от самой малой массы до ок. 200 кг
• в зависимости от типа смазки такие системы могут гарантировать длительные периоды работы до необходимости проведения техобслуживания, обеспечивая, тем самым, непрерывность производства.

Если высокая динамика требуется на ходе свыше 10-12 м, отличным решением будут приводы с зубчато-реечными передачами, т. к. они допускают ускорения до 10 м/с2 и скорости до 3,5 м/с на потенциально бесконечном ходе.

Выбор привода другого типа не будет гарантировать такие же результаты: например, винтовая передача, которая, несомненно, является намного более точной, будет слишком медленной и не позволит выполнять обработку на такой большой длине хода.

БОЛЬШАЯ ДЛИНА ХОДА

Системы, созданные в результате установки приводов в типовые конфигурации с осями X-Y-Z декартовых роботов, при использовании в таких целях, как перегрузка и подача на обрабатывающие центры в производственных линиях, часто имеют очень длинные ходы перемещения, достигающие даже нескольких десятков метров.

Кроме того, во многих случаях, большая длина хода, которая обычно задействует ось Y, связана с перемещением достаточно тяжелых грузов, достигающих в некоторых случаях нескольких сот килограммов, а также многочисленными вертикальными осями Z, которые работают независимо.

В таких областях применения оптимальный выбор для оси Y - несомненно, привод с зубчато-реечной передачей, учитывая, что:

• благодаря жесткости зубчато-реечная система может работать на потенциально неограниченной длине хода, сохраняя свою жесткость, точность и эффективность
• приводы с прошедшими индукционную закалку стальными рейками с наклонными зубьями, перемещающимися по направляющим с подшипниками с рециркуляцией шариков или призматическим направляющим с подшипниками, могут перемещать грузы массой свыше 1000 кг
• вариант установки нескольких кареток, каждая со своим двигателем, позволяет использовать многочисленные независимые вертикальные оси Z Ременная система идеально подходит для длины хода до 10-12 м, а шарико-винтовые приводы при большой длине хода ограничиваются своей критической скоростью.
  

ПОВТОРЯЕМОСТЬ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

Если же требуется максимальная точность, например, при сборке микрокомпонентов или для определенных типов перемещений в медицинской сфере, тогда выбор только один: линейные оси с шарико-винтовыми приводами.

Линейные приводы c винтовой передачей в этом плане обладают более высокими характеристиками, имея степень повторяемости позиционирования порядка ±5 мкм.

Такие характеристики не может дать ни ременная, ни винтовая передача, так как обеспечиваемая ими максимальная степень повторяемости позиционирования составляет ±0.05 мм.

Если вы желаете поглубже изучить эту тему и узнать о девяти основных факторах при выборе линейных приводов, прочитайте наш подробный доклад: