כיצד להתאים בורג כדור ומוביל ליניארי לציר אחד: עומס, מהירות, דיוק וגודל

A בורג כדוריומדריך לינארילבצע פונקציות שונות על אותו ציר תנועה. מדריך זה מסביר כיצד להתאים אותם לפי עומס, מהירות, דיוק, מהלך, קשיחות ותנאי התקנה במקום להסתמך על זיווגים בגודל קבוע.

1. מה נושא בורג הכדור, ומה נושאים המדריכים הליניאריים?

בורג הכדור והמובילים הליניאריים עובדים יחד, אך הם אינם נושאים את אותם עומסים.

הבורג כדורי מעביר בעיקר דחף צירי. בהתאם למכונה, זה עשוי לכלול כוח תאוצה, כוח תהליך, התנגדות חיכוך ועל ציר אנכי, משקל המכלול הנע.

המדריכים ליניאריים תומכים ומגבילים את המבנה הנע. הם נושאים כוחות אנכיים וצדיים ומתנגדים למומנטים של התנדנדות, פיהוק וגלגול שנוצרים על ידי העומס, הכוחות החיצוניים והיסט מרכז הכבידה-.

מסיבה זו, אין להתייחס לבורג כדורי כאל האלמנט המנחה הרדיאלי העיקרי של הציר. המדריכים צריכים לשלוט בנתיב התנועה, בעוד שהבורג מספק בעיקר את הכוח המניע.

2. דרושים כניסות יישום לפני ביצוע גודל

לפני בחירת אחד מהרכיבים, אסוף את תנאי ההפעלה של הציר השלם.

מסה נעה

כלול כל רכיב שזז עם הגררה, כגון השולחן, המתקן, חומר העבודה, הציר, כלי העבודה וכל ציוד המותקן על המכלול הנעים.

כוחות חיצוניים

זיהוי כוחות חיתוך, לחיצה, הידוק או כוחות תהליך אחרים. הכיוון והנקודה שבה הכוח פועל חשובים מכיוון שהם קובעים גם את דחף בורג הכדור וגם עומסי מומנט מנחה ליניארי.

כיוון הרכבה

קבע אם הציר הוא אופקי, אנכי או נוטה. בציר אופקי, כוח הכבידה נתמך בעיקר על ידי המדריכים. בציר אנכי, כוח המשיכה הופך גם לעומס צירי מתמשך על הבורג הכדורי ומערכת ההנעה.

שבץ ואורך התקנה

המהלך האפקטיבי אינו זהה לאורך הבורג הכולל. נדרש מקום גם לאום הכדורי, ליחידות התמיכה, לעיבוד הקצה- של הציר ולמבנה המכונה.

מהירות ותאוצה

האצה יוצרת כוח אינרציאלי לפי:

F = m × a

ציר כבד יכול ליצור דחף משמעותי אפילו במהירות מתונה אם התאוצה גבוהה.

דרישות דיוק

הגדירו דיוק מיקום, חזרתיות, מרווח אחור מותר או מרווח צירי וקשיחות נדרשת. דרגת דיוק הבורג צריכה להגיע מדרישות המיקום בפועל של המכונה במקום פשוט לבחור בדרגה הכי זמינה.

מחזור חובה

שעות עבודה, מחזורים לשעה, מרחק נסיעה לכל מחזור ושונות עומס כולם משפיעים על חיי השירות הנדרשים הן של הבורג הכדורי והן של המובילים הליניאריים.

3. גודל את המדריכים הליניאריים מכוחות, רגעים ומרווחי בלוקים

גודל מדריך ליניארי לא צריך להתבסס רק על משקל המכונה הכולל.

לדוגמה, מכלול נע של 500 ק"ג מייצר כוח כבידה של בקירוב:

500 × 9.81 = 4,905 N

אם הציר משתמש בשתי מסילות ובארבעה בלוקים, חלוקת 4,905 N באופן שווה בין ארבעה בלוקים נותנת רק ערך סטטי אידיאלי. למכונות אמיתיות יש לרוב מרכז כובד מוסט או כוחות חיצוניים שיוצרים רגעים.

בחירת המדריך צריכה אפוא לשקול:

• מרווח מסילה-ל-מסילה;
• חסום-ל-חסום מרווח;
• גובה מרכז-הכובד-;
• מיקום עומס אורכי ולרוחב;
• כיוון כוח חיצוני;
• רגעי התנדנדות, פיהוק וגלגול.

הגדלת המרווח בין המסילות משפרת בדרך כלל את ההתנגדות לרגעי גלגול, בעוד שהגדלת המרווח האורך בין בלוקים יכולה לשפר את ההתנגדות למומנטים של שיפוע ופיתול.

לאחר חישוב חלוקת העומס, בדוק את דירוג העומס הדינמי של יצרן המדריך, דירוג העומס הסטטי, המומנטים המותרים וחיי השירות הנדרשים.

4. גודלו את בורג הכדור לפי דחף, חיים, חסימה ומהירות קריטית

דחף צירי נדרש

עבור ציר אופקי, ניתן להעריך את דחף הבורג הנדרש מכוח האצה, כוח תהליך חיצוני והתנגדות מכנית.

F_{סַך הַכֹּל} = F_{תְאוּצָה} + F_{תַהֲלִיך} + F_{הִתנַגְדוּת}

עבור ציר אנכי, יש לכלול גם את כוח הכבידה. מסה נעה אנכית של 500 ק"ג לבדה יוצרת כ-4,905 N של עומס כבידה לפני הוספת כוחות תאוצה ותהליכים.

כדור בורג חיים

חיי בורג כדור תלויים ביחס בין דירוג העומס הדינמי של הבורג לעומס הפעולה הצירי המקביל. יש לקחת בחשבון את ספקטרום העומס בפועל במקום להשתמש רק בכוח המרבי.

קְרִיסָה

יש לבדוק אם ברגים כדוריים ארוכים הנתונים לעומס דחיסה. גורמים חשובים כוללים קוטר שורש בורג, אורך לא נתמך, סידור תמיכה וכוח דחיסה.

מהירות קריטית

גם ברגים ארוכים מסתובבים חייבים להישאר מתחת למהירות הקריטית המותרת שלהם. סל"ד הבורג הנדרש תלוי במהירות ליניארית ובהובלת בורג.

מוביל גדול יותר יכול להפחית את מהירות סיבוב הבורג עבור אותה מהירות נסיעה ליניארית, אך הוא גם משנה את מומנט המנוע, היתרון המכני ורזולוציית המיקום. לכן יש לבחור קוטר ועופרת ביחד.

5. התאימו דיוק, טעינה מוקדמת וקשיחות

כושר העמסה לבדו אינו קובע אם הבורג והמובילים מתאימים כהלכה. הציר השלם חייב לספק גם את הדיוק והקשיחות הנדרשים.

דיוק בורג כדור

בחר את דרגת הדיוק של בורג הכדור לפי מהלך הציר, סובלנות המיקום, אסטרטגיית הבקרה ותקציב השגיאות הכולל של המכונה.

טעינה מראש

עומס מראש של בורג כדורי יכול להפחית את המרווח הצירי ולהגביר את הקשיחות, בעוד שעומס מראש של המדריך יכול להפחית את התזוזה בעומסים משתנים. עם זאת, עומס מוקדם מופרז מגביר את החיכוך, ייצור החום והרגישות לשגיאות התקנה.

המטרה היא לא לציין טעינה מוקדמת מקסימלית או דיוק מרבי בכל מקום. יש לבחור את הבורג, המכוונים, מיסבי התמיכה, הצימוד, משטחי ההרכבה ומסגרת המכונה כמערכת מכנית אחת.

6. בדוק את יישור הבורג וגיאומטריית ההתקנה

אפילו רכיבים בגודל נכון יכולים לבצע ביצועים גרועים אם הבורג והמכוונים מותקנים בחוסר יישור מופרז.

גורמי התקנה חשובים כוללים:

• ישרות פני השטח של הרכבה-;
• מקביליות בין מסילות הדרכה;
• יישור בורג כדור;
• תומך ב-יישור מיסבים;
• דיוק הרכבה של אגוז כדור;
• קשיחות הכרכרה הנעה.

יישור לקוי יכול להגביר את מומנט הכונן, החום והבלאי תוך הפחתת חיי השירות וביצועי המיקום. מערכות טעונות מראש מציבות בדרך כלל דרישות גבוהות יותר לדיוק ההתקנה.

7. דוגמה עובדת: ציר אוטומציה אופקי של 500 ק"ג

שקול ציר אוטומציה אופקי ראשוני עם הדרישות הבאות:

שלב 1: חשב כוח אינרציאלי

בתאוצה של 1.0 מ"ר לשנייה:

F = 500 × 1.0 = 500 N

זה רק כוח התאוצה. עדיין יש להוסיף כוח תהליך והתנגדות מכנית.

שלב 2: חשב עומס מדריך

מערכת ההנחיה תומכת בערך 4,905 N של משקל סטטי. עם זאת, לא ניתן לאשר עומסי בלוקים בודדים עד שידועים מרווח מסילות, מרווח בלוקים ומיקום-מרכז-הכובד.

שלב 3: בחר את סידור המדריך

חשב את הכוחות והמומנטים הפועלים על כל בלוק באמצעות גיאומטריית המכונה בפועל, ולאחר מכן בחר סדרת מדריכים ותצורת בלוק המספקים את קיבולת העומס הנדרשת, קיבולת המומנטים, הקשיחות והחיים.

שלב 4: בחר את בורג הכדור

קבע את הדחף הצירי הנדרש ולאחר מכן בדוק את קוטר הבורג, העופרת, קיבולת העומס הדינמי, אורך החיים הצפוי, מהירות קריטית וחבטות היכן שניתן.

דוגמה זו אינה מציינת בכוונה בורג קבוע או גודל מנחה מכיוון שהגיאומטריה החסרה ונתוני הכוח של התהליך יכולים לשנות באופן מהותי את הבחירה הסופית.

8. טעויות התאמה נפוצות

שימוש בבורג קבוע-כדי-להנחות את טבלת המידות

אין קשר אחד-לאחד- אוניברסלי בין קוטר בורג הכדור לגודל המנחה ליניארי.

בחירת מדריכים רק ממשקל המכונה

היסט-של-מרכז הכבידה ומומנטים חיצוניים עשויים ליצור עומסים גבוהים בהרבה על בלוקים בודדים ממה שמציע חישוב משקל פשוט.

בחירת בורג כדורי בלבד מכושר העמסה

לבורג יכול להיות קיבולת עומס צירית מספקת, אך עדיין להיכשל בדרישות-המהירות הקריטיות, הפיתול, ההובלה או ההתקנה-הקריטית של היישום.

התעלמות מהאצה

האצה יכולה ליצור עומסי דחף ומומנט משמעותיים, במיוחד בצירי מחזור כבדים וגבוהים-.

שימוש בבורג הכדור כמדריך

המדריכים הליניאריים צריכים לשלוט בנתיב התנועה. בורג הכדור אמור בעיקר להעביר כוח הנעה צירי.

ציון טעינה מוקדמת מוגזמת

יותר טעינה מראש לא תמיד טוב יותר. עומס מוקדם מופרז מגביר את החיכוך, החום והרגישות לשגיאות הרכבה.

9. רשימת רשימת הצעות מחיר עבור מערכת בורג כדור מלאה ומערכת מנחה ליניארית

לבחירת בורג כדור ומדריך ליניארי ראשוני, אנא ספק:

• מסה נע וכוח תהליך חיצוני
• הרכבה אופקית, אנכית או משופעת
• שבץ אפקטיבי
• מהירות ותאוצה מקסימלית
• דיוק מיקום וחזרה
• שעות פעילות יומיות ותדירות מחזור
• אורך התקנת בורג כדורי זמין
• מספר מסילות ובלוקים
• מרווחי מסילות ומרווחי בלוקים
• מיקום-מרכז-מרכז הכובד, אם זמין
• סביבת עבודה
• אב טיפוס וכמות ייצור

שרטוט מכונה או פריסת ציר פשוטה שימושיים במיוחד כאשר העומס מוסט מקו האמצע.

מַסְקָנָה

התאמת בורג כדור ומוביל ליניארי אינה עניין של התאמה של שני גדלים קטלוגיים.

יש לבחור את המדריכים הליניאריים לפי כוחות, מומנטים, חלוקת עומסים, גיאומטריה ואורך החיים הנדרש. יש לבחור את הבורג הכדורי בהתאם לדחף צירי, חיי שירות, קוטר, עופרת, מהירות קריטית, פיתול ודרישות מיקום.

לאחר מכן יש לבדוק את השילוב הסופי כמערכת שלמה לקשיחות, דיוק, יישור ותנאי התקנה.

← חזרה לבלוג DLY