Роликовые направляющие, в которых вместо сферических шариков в качестве несущих элементов используются цилиндрические или бочкообразные ролики, обычно ассоциируются со станкостроением. Однако преимущества, которые ролики дают обрабатывающим центрам, могут быть полезны и в других областях. Если вы проектируете станок или систему, требующую линейного перемещения, обратите внимание на три преимущества роликовых направляющих.
1. Большая грузоподъемность
При воздействии нагрузки ролики образуют линейный контакт с поверхностью направляющей, что намного больше, чем точечный контакт, который образуется при воздействии шариков. Благодаря этому роликовые направляющие обладают большей грузоподъемностью, чем шариковые направляющие того же размера.
Эта более высокая грузоподъемность еще больше усиливается уравнением срока службы подшипников для роликов. Уравнение долговечности роликовых направляющих не увеличивается до 1/3, как для шариковых направляющих, а увеличивается до 10/3, что означает, что даже небольшое увеличение грузоподъемности роликового подшипника по сравнению с шариковым подшипником приводит к значительному увеличению срока службы роликового подшипника.
2. Возможность сократить штат
Благодаря более высокой грузоподъемности и долговечности роликовых подшипников конструкторы часто могут использовать роликовые подшипники на один или два размера меньше (например, размер 25 вместо размера 45), чем шариковые подшипники, которые потребовались бы для достижения такого же срока службы.
Такое уменьшение размеров линейных подшипников может быть особенно полезно в многоосевых или портальных системах, где вес, сэкономленный на одной оси, оказывает влияние на поддерживающие оси, что может сэкономить десятки тысяч долларов на стоимости компонентов.
В трехосевой декартовой или портальной системе уменьшение массы оси Z снижает статические и динамические силы на оси Y, что означает, что ось Y может быть уменьшена. Аналогично с осью X - уменьшая массу осей Y и Z, можно уменьшить размер оси X, поскольку силы, действующие на нее, уменьшаются. И это уменьшение относится не только к линейным направляющим, но и к приводному механизму (линейный двигатель, шарико-винтовая пара и т. д.), двигателю и другим компонентам, таким как муфты, редукторы и кабеледержатели. Это позволяет сэкономить на стоимости материалов, энергопотреблении и пространстве.
3. Повышенная жесткость
Линейный контакт, образуемый роликами, также обеспечивает более высокую жесткость, чем точечный контакт, образуемый шариками, что является основной причиной широкого применения роликовых направляющих в станках. Однако Джейсон Уинберн, инженер по применению Bosch Rexroth, отмечает, что печатные процессы, включающие прессование, такие как флексографическая печать и узкорулонная печать, также выигрывают от жесткости направляющих с роликовыми рельсами. Меньшее отклонение направляющего блока означает меньшее отклонение печатной головки, что приводит к более высокому качеству печати.
Спенглер видит клиентов в деревообрабатывающей промышленности, которые используют направляющие с роликовыми рельсами из-за их повышенной жесткости, особенно в процессах с высокой ударной нагрузкой, таких как фанерование. Он также отмечает, что уплотнение для роликовых направляющих еще более важно, чем для шариковых. Это связано с тем, что в шариковых направляющих шарики могут выталкивать мусор за пределы зоны контакта, поскольку шарики имеют только точечный контакт с дорожкой качения. Но при линейном контакте роликов с дорожкой качения мусору некуда деваться вне зоны нагрузки, поэтому любое количество мусора, попавшее в подшипник, повлияет на срок службы и производительность.
