Instal·lació de guies lineals: 3 punts clau per garantir la precisió

A guia lineales pot seleccionar amb la classificació de càrrega i el grau de precisió correctes, però una instal·lació deficient encara pot crear una càrrega interna addicional. En molts sistemes de moviment de precisió, els problemes més comuns provenen de l'error de paral·lelisme del carril, el desplaçament vertical del carril i el desplaçament de l'alçada del bloc.

Aquests errors d'instal·lació poden no ser evidents al principi. L'eix encara es pot moure, però elbloc de guia linealpot portar càrrega lateral o càrrega de moment addicional. Amb el temps, això pot augmentar la fricció, reduir la suavitat del moviment, afectar la precisió de posicionament i escurçar la vida útil.

Aquesta guia se centra en tres punts clau en la instal·lació de guies lineals: el paral·lelisme del carril P1, el desplaçament vertical del carril S1 i el desplaçament del bloc S2 / ΔH. El control d'aquests tres factors d'alineació ajuda a la guia a mantenir la seva precisió, rigidesa i vida útil dissenyades.

Per què és important la geometria de la instal·lació

Una guia lineal és un component de moviment rodant de precisió. El rail i el bloc estan dissenyats per transportar la càrrega a través d'elements rodants dins d'una estructura de pista controlada. Si el rail es veu obligat a seguir una base de muntatge desigual o desalineada, la distribució de càrrega interna dins del bloc canviarà.

El rail en si no s'ha d'utilitzar per corregir una superfície de muntatge deficient. Si la base no és plana, la vora de referència no és recta o els dos rails no estan alineats correctament, el bloc pot experimentar una fricció addicional i una força interna anormal. Això pot reduir la vida útil real fins i tot quan la guia seleccionada té prou capacitat de càrrega nominal.

Abans d'instal·lar una guia lineal, comproveu les condicions bàsiques de muntatge:

• Netegeu la superfície de muntatge, la base del rail i l'espatlla de referència.
• Elimina les rebaves, les estelles, l'òxid, la pols i la contaminació d'oli.
• Comproveu si la base de muntatge és prou plana i rígida.
• Confirmeu que la vora de referència sigui recta i adequada per a la col·locació del carril.
• Premeu lleugerament els cargols abans de l'alineació final i el parell de torsió.

Tres errors clau d'instal·lació per controlar

En un sistema de guia lineal-dual, la precisió de la instal·lació es veu afectada principalment per tres errors geomètrics: el paral·lelisme del carril, el desplaçament vertical del carril i el desplaçament del bloc. Aquests errors creen diferents tipus de càrrega interna.

Punt clau 1: Paral·lelisme ferroviari P1

El paral·lelisme del carril és un dels factors més importants en la instal·lació de guies lineals. En moltes màquines industrials, la disposició més habitual és una estructura de quatre-blocs de doble-rail. Quan s'instal·len dos rails en paral·lel, la distància entre ells ha de romandre dins de la tolerància de paral·lelisme admissible.

Si l'error de paral·lelisme supera el valor permès, els blocs es forçaran de costat durant el moviment. Això crea una càrrega lateral addicional dins de la guia, augmenta la resistència al funcionament i pot provocar un desgast desigual dels elements rodants i de les pistes.

Els suggeriments pràctics d'instal·lació inclouen:

• Utilitzeu un rail com a rail de referència i alineeu-lo amb cura primer.
• No estireu completament el rail secundari abans de comprovar el moviment-complet.
• Utilitzeu un indicador de marcat, una regla, un bloc de calibre o una placa de connexió segons els requisits de precisió.
• Moveu la taula o el carro lentament durant tota la carrera per comprovar si hi ha punts estrets.
• Eviteu confiar només en l'alineació visual o les vores d'extrusió rugoses per a una instal·lació de precisió.

En aplicacions menys crítiques, l'alineació flotant encara pot ser acceptable. Per a equips d'automatització o CNC d'alta-precisió, el rail de referència i el rail secundari s'han d'alinear segons els requisits de tolerància del fabricant.

Punt clau 2: desplaçament vertical del carril S1

Quan es munten dos rails en paral·lel, la seva relació d'alçada també és important. El desplaçament vertical del carril, sovint marcat com S1, fa referència a la diferència d'alçada entre dos carrils. Fins i tot si els rails són paral·lels des de la vista superior, la diferència d'alçada encara pot generar una càrrega de moment intern.

Si un rail és més alt que l'altre, la taula mòbil pot girar lleugerament mentre els blocs es mouen al llarg dels rails. Això crea un moment rodant als blocs. El resultat pot ser una fricció més gran, una sensació de funcionament desigual, un soroll anormal o una vida útil reduïda.

S1 està estretament relacionat amb l'espaiat i la precàrrega del carril. Una guia de precàrrega més alta és més sensible a l'error de muntatge, de manera que el desplaçament vertical admissible es fa més petit. Si la superfície d'instal·lació no pot complir la tolerància d'alçada requerida, pot ser més adequat triar una precàrrega més baixa o un bloc de major precisió.

Quan comproveu el desplaçament del carril vertical, els enginyers haurien de tenir en compte:

• Planitud de la base de muntatge i precisió de mecanitzat.
• Distància entre dos rails.
• Grau de precàrrega seleccionat dels blocs.
• Tolerància a l'alçada dels blocs de guia.
• Si el bastidor de la màquina es pot deformar sota càrrega.

Punt clau 3: desplaçament del bloc S2 i diferència d'alçada del bloc ΔH

Quan s'utilitzen diversos blocs al mateix rail o connectats a la mateixa plataforma mòbil, la relació d'alçada i posició entre els blocs esdevé important. El desplaçament del bloc, sovint marcat com a S2, pot crear moments de llançament als blocs i a la taula mòbil.

Si dos blocs del mateix eix no estan a la mateixa alçada o s'introdueixen forçats a l'estructura de la taula, la plataforma mòbil pot girar-se. Això no només afecta la suavitat; també pot generar càrrega interna desigual dins dels blocs de guia.

També s'ha de comprovar la diferència d'alçada ΔH entre blocs. Si la diferència d'alçada real després de la instal·lació supera el valor permès, el sistema pot requerir blocs més curts, blocs de major precisió, un millor mecanitzat de la superfície de muntatge o correcció de l'estructura de la taula.

Per reduir els problemes de desplaçament de blocs:

• Utilitzeu blocs amb un grau de precisió adequat per a la precisió de la plataforma requerida.
• Eviteu barrejar diferents graus de precisió o blocs de substitució incerts en un eix de precisió.
• Comproveu la superfície de muntatge de la taula abans de prémer els cargols del bloc.
• Premeu els cargols de muntatge del bloc de manera gradual i uniforme.
• Moveu la taula durant tota la carrera i comproveu la variació de la resistència abans de l'operació final.

Altres comprovacions de la instal·lació abans del funcionament

A més de P1, S1 i S2, diversos detalls bàsics d'instal·lació també afecten el rendiment final d'un sistema de guia lineal. Aquestes comprovacions són especialment importants per a màquines CNC, equips d'automatització, mòduls lineals, sistemes d'inspecció i altres aplicacions de moviment de precisió.

Per què la precàrrega fa que la precisió de la instal·lació sigui més important

La precàrrega millora la rigidesa reduint l'espai lliure entre el bloc i el rail. Tanmateix, la precàrrega també fa que la guia sigui més sensible als errors de muntatge. Si els rails no són paral·lels o la desviació d'alçada és massa gran, la força de precàrrega i l'error d'instal·lació poden combinar-se en una càrrega interna excessiva.

Per aquest motiu, una guia de precàrrega més alta requereix una base de muntatge més precisa, una millor alineació del carril i un control més estricte de P1, S1 i S2. Si la base de la màquina no pot proporcionar prou precisió d'instal·lació, la selecció d'una precàrrega molt alta pot no millorar el rendiment i reduir la vida útil.

En la selecció pràctica, s'han de tenir en compte conjuntament el grau de precàrrega, el grau de precisió, l'espai entre els carrils, la quantitat de blocs i la qualitat de la superfície de muntatge.

Conclusió

La instal·lació correcta de la guia lineal no només consisteix a fixar el rail amb cargols. La clau és controlar la geometria del sistema de guia perquè el rail i el bloc es puguin moure sense força interna innecessària.

Per als sistemes de doble-rail o multi-bloc, els tres punts d'instal·lació més importants són el paral·lelisme del carril P1, el desplaçament vertical del carril S1 i el desplaçament del bloc S2 / ΔH. Si aquests errors es controlen dins de la tolerància requerida, la guia lineal pot mantenir una millor suavitat, precisió, rigidesa i vida útil.

Per a màquines CNC d'alta-precisió, equips d'automatització i mòduls lineals, els enginyers haurien de preparar la base de muntatge amb cura, alinear correctament el rail de referència, comprovar el rail secundari i provar el moviment-complet abans de fer servir.