Prowadnice liniowe Konstrukcja

Transkrypt

1 Prowadnice liniowe Konstrukcja Wszystkie prowadnice liniowe składają się z szyny i poruszającego się wewnątrz niej wózka. Kulki łożyskowe umieszczone w koszyku pomiędzy szyną a wózkiem tworzą system łożyskowania tocznego, zapewniający też odpowiednie wzajemne pozycjonowanie obu elementów. Zarówno szyna, jak i wózek, wykonane są ze stali ulepszanej cieplnie, co pozwala na ich stosowanie w środowiskach przemysłowych z wyższymi wymaganiami w odniesieniu do nośności, cichobieżności i okresu użytkowania. Wszystkie prowadnice dostępne są w kilku nominalnych wymiarach szyn h1 = 28, 35 i 43 mm. Mogą być również dostarczane w niestandardowych długościach od 130 mm do 1970 mm, odpowiednio do indywidualnych potrzeb. Prowadnice liniowe są standardowo wyregulowane w taki sposób, aby zapewnić bezluzową współpracę szyny z wózkiem (wstępnie naprężone). Bieżnie szyn i wózków są hartowane indukcyjnie, co w połączeniu z łożyskami tocznymi skutkuje niższym zużyciem i dłuższą żywotnością układu. Prowadnice liniowe są stale smarowane wysokiej jakości smarem, przeznaczonym do systemów prowadnic liniowych 3 W zależności od potrzeb, dostępnych jest kilka różnych typów prowadnic. Zakresy przesuwu wózka mogą zawierać się całkowicie wewnątrz, częściowo na zewnątrz, bądź całkowicie na zewnątrz szyny. W pełni wysuwane teleskopowe prowadnice liniowe składają się z prowadnic liniowych połączonych ze sobą szynami, wózkami lub za pomocą profilu pośredniego. Do mocowania prowadnic służą otwory z gniazdami pod śruby z łbem stożkowym w szynach oraz, w zależności od typu konstrukcji, otwory gwintowane lub z gniazdami pod śruby z łbem stożkowym w wózkach. Kompaktowa konstrukcja jest szczególnie przydatna przy ograniczonej przestrzeni zabudowy. Koszyk Wózek Szyna Kulka Ogranicznik

2 Prowadnice liniowe / Teleskopowe prowadnice liniowe Przykłady zastosowań 5 Prowadnice liniowe GN 2402 Przesuwne osłony maszyn Teleskopowe prowadnice liniowe GN 2406 Szuflada narzędziowa

3 Obciążalność teleskopowych prowadnic liniowych w kolejności rosnącej standardowych oznaczeń 14 Przy wyborze odpowiedniej prowadnicy liniowej należy wziąć pod uwagę przede wszystkim dostępną przestrzeń, wymagany skok (wysuw) oraz obciążenia, jakie przenosił będzie dany układ. Wartości podane poniżej stanowią wytyczne dla wyboru najbardziej odpowiedniego rozmiaru prowadnicy. Podane wartości nośności są niewiążące i nie stanowią żadnego rodzaju gwarancji działania produktu lub gwarancji jego przeznaczenia. W każdym indywidualnym przypadku użytkownik musi określić, czy dany produkt jest odpowiedni dla danego zastosowania. Czynniki środowiskowe i starzenie mogą mieć wpływ na określone wartości. Obciążalność statyczna Oznaczenie Obciążenia liniowe Dopuszczalne momenty skręcające C o rad w N C o ax w N Mx w Nm My w Nm Mz w Nm GN GN

4 = = Obciążalność teleskopowych prowadnic liniowych w kolejności rosnącej standardowych oznaczeń Oznaczenie Obciążenia liniowe C o rad w N Oznaczenie Obciążenia liniowe C o rad w N Oznaczenie Obciążenia liniowe C o rad in N GN E 587 GN GN E E E E E E E E E E E E E Dla teleskopowych prowadnic liniowych serii GN 2406, GN 2408, GN 2410 nie zostały wyspecyfikowanie dane dotyczące dopuszczalnych momentów skręcających. Wynika to z faktu iż są one zwykle stosowane w parach. Obciążenia w tych kierunkach występują w mniejszym stopniu, ponieważ można założyć, że otaczający konstrukcja ma dostateczną sztywność i wytrzymałość. Przenoszenie niewielkich momentów skręcających jest dozwolone. Obciążenia statyczna a ugięcie Podane w tabelach wartości obciążeń odnoszą się do maksymalnej dopuszczalnej siły, działającej na środku trzeciego segmentu w pełni wysuniętej prowadnicy. Przy wystąpieniu podanych wartości i w pełni wysuniętej szynie / wózku, na końcu układu może wystąpić pewne odkształcenie (zwis). Zwykle nie ma on jednak wpływu na prawidłowe działanie prowadnicy. Możliwe jest podanie orientacyjnych wartości takich odkształceń na życzenie klienta. Ugięcie Śruby mocujące, przeznaczenie otworów mocujących Standardowymi elementami montażowymi dla prowadnic liniowych są śruby z łbem stożkowym wg DIN 7991 (klasa śrub 10.9), mocowane z podanym moment siły dokręcania. W zależności od rodzaju aplikacji, nie wszystkie otwory mocujące muszą być wykorzystane. W szczególnych przypadkach, zwłaszcza w układach o podwójnym wysuwie, otwory montażowe mogą być dostępne po wykręceniu ogranicznika wysuwu i wyjęciu wózka. Po zamontowaniu śrub, należy ponownie wkręcić ograniczniki. Prędkość przesuwu, poślizg koszyka łożyskowego Prędkość przesuwu dla prowadnic liniowych może wynosić aż 0.8 m/s. Sposób zastosowania oraz zakres ruchu mogą mieć wpływ na tą wartość. W przypadku szybkich zmian kierunku i dużych przyspieszeń, może wystąpić poślizg koszyka łożyskowego (szczególnie przy długich koszykach). W takich przypadkach, koszyk nie porusza się synchronicznie, tj. z połową prędkości wózka, gdyż stopniowo traci swoją właściwą pozycję ze względu na poślizg. Jeśli to możliwe, wózkowi powinien zostać zapewniony powrót do końca zakresu jego skoku, co spowoduje powrót koszyka do właściwej pozycji.

5 Rolkowe systemy prowadnic linowych Konstrukcja 16 Rolkowe systemy prowadnic liniowych umożliwiają niezawodne i ekonomiczne przemieszczanie liniowe różnego typu modułów sprzętowych. Do ich głównych zalet zalicza się długą żywotność oraz cichą pracę. Cechy te sprawiają, że systemy rolkowe są niezbędnymi składnikami układów skutecznego i bezpiecznego przemieszczania podzespołów urządzeń, przy niskim wkładzie energii. Gama produktów obejmuje wszystkie elementy niezbędne do budowy kompaktowych i łatwych w montażu rolkowych prowadnic liniowych. Każdy układ składa się z zewnętrznej szyny oraz rolek lub wózków rolkowych, poruszających się wewnątrz niej. Szyny są podstawą rolkowych prowadnic liniowych. Mogą one być przystosowane do stałego lub swobodnego łożyskowania rolek. W wersji z łożyskowaniem stałym, rolki wewnątrz szyny łożyskowane są w dwóch płaszczyznach, podczas gdy w wersji swobodnej, tylko w jednej (pozwalając na ich osiowy przesuw). Z połączenia obu wersji łożyskowania tworzy się układ kompensujący wzajemne przemieszczenia lub błędy równoległość powstałej konstrukcji. Precyzyjna obróbka pozostałych elementów konstrukcyjnych takiego układu może być zatem ograniczona do niezbędnego minimum. Szyny prowadzące mogą być montowane na jeden z dwóch sposobów, poprzez otwory cylindryczne, bądź samocentrujące otwory stożkowe. Wózki rolkowe dostępne są w trzech typach konstrukcji, różniących się sposobem montażu, materiałem oraz stopniem uszczelnienia. Wszystkie wózki rolkowe posiadają po trzy rolki, z których środkowa jest zawsze regulowana mimośrodowo, umożliwiając wstępne ich napięcie wewnątrz szyny (wyregulowanie luzu łożyskowego). W zależności od wersja szyny, na obu końcach wózka rolkowego mogą być zainstalowane zgarniacze. Same rolki są podobne w konstrukcji do łożysk kulkowych z tym, że posiadają wbudowaną ośkę, służącą jako element mocujący. Jako wykonania specjalne, rolki i zgarniacze według podanych standardów mogą być dostarczane oddzielnie. Wszystkie warianty wykonania dostępne są w nominalnych wymiarach szyn H1 = 18, 28, 35 i 43 mm. Poza standardowym zakresem, mogą być wykonane w odcinkach o długości do 3600 mm, w jednym kawałku, lub odcinkach dostosowanych do indywidualnych wymagań klienta. Szyna prowadząca GN 2422 Typ XT, łożyskowanie stałe Zgarniacz GN 2428 Typ X Wózek rolkowy GN 2424 Typ S Wózek rolkowy GN 2424 Typ R Szyna prowadzaca GN 2422 Typ UV, łożyskowanie swobodne Rolka GN 2426 Typ E, regulowana mimośrodowo Rolki GN 2426 Typ N Zgarniacz GN 2428 Typ U

6 Rolkowe systemy prowadnic linowych Przykłady zastosowania 18 Rolkowa prowadnica liniowa Łożyskowanie stałe Podzespół maszyny Stół przesuwny Rolkowa prowadnica liniowa, Łożyskowanie swobodne Konstrukcja maszyny Zespół przesuwu liniowego Stół przesuwny Rolkowa prowadnica liniowa Rolkowa prowadnica liniowa Profil

7 Rolkowe systemy prowadnic linowych Dane techniczne (precyzja) Tolerancje zmontowanych układów rolkowych prowadnic liniowych 28 Wymiary rolkowych prowadnic linowych, składających się z szyn GN 2422 i wózków rolkowych GN 2424, posiadają tolerancje wyszczególnione poniżej. Jeżeli na jednej szynie zainstalowanych jest kilka wózków rolkowych, wówczas pomiędzy wózkami może pojawić się przesunięcie x, którego wartość należy dodać do wymiaru h2. h1 b h2 x / / /-0.25 ± / / /-0.35 ± / / /-0.30 ± / / /-0.35 ±0.20 Dokładność prowadzenia Zależność pomiędzy długością rolkowej prowadnicy liniowej, a dokładnością prowadzenia wózka rolkowego przedstawiono na diagramie h 120 Odchyłka [µm] b Długość szyny [mm] Dopuszczalna wysokość przesunięcia Istotą zastosowania w rolkowych prowadnicach liniowych stałego i swobodnego sposobu łożyskowania jest zapewnienie kompensacji przesunięć występujących w układzie podczas pracy. Należy przy tym wziąć pod uwagę występujące w tym zakresie ograniczenia. Poniższa tabela przedstawia maksymalny dopuszczalny kąt pomiędzy wysokością przesunięcia szyny łożyska stałego względem swobodnego. W przypadku osiągnięcia podanych wartości, nośność układu musi zostać zredukowana o 30%. Aby obliczyć h2, należy skorzystać z równania: h2 = a x tan w, podstawiając wartość w z poniższej tabeli. Przykład: h1 = 43, a = 650 mm, w max. = h2 = 650 mm x tan = 1.94 mm h1 w max

8 Rolkowe systemy prowadnic linowych Dane techniczne (montaż) Dopuszczalne boczne przesunięcie Kompensację przemieszczeń kątowych i rozstawu powierzchni montażowych rolkowych prowadnic liniowych umożliwia zastosowanie pary szyn. Jednej z łożyskowaniem stałym, drugiej ze swobodnym. Dopuszczalne przesunięcia boczne rolek i wózków rolkowych w szynach UT/ UV określają wartości parametrów x i z. Punktem referencyjnym (odniesienia) jest nominalny środek bieżni szyny rolkowej bm. Błąd równoległości lub kąta może być kompensowany na całej długości szyny, a całkowita wielkość zakresu przesunięcia jest sumą wartości parametrów x i z. 29 h1 b m x z Szerokość podparcia Aby zagwarantować odpowiednią płynność ruchu należy zapewnić odpowiedniej wielkości płaszczyzny podparcia szyny prowadnicy liniowej oraz wózka rolkowego. Szerokość powierzchni nośnej elementów konstrukcyjnych współpracujących z szynami i wózkami nie powinna być mniejsza od podanych wartości parametrów a lub b. Taki sposób podparcia zapewnia transfer obciążeń rolkowych prowadnic liniowych na elementy konstrukcyjne urządzenia, eliminując jednocześnie powstawanie naprężeń ścinających w śrubach mocujących. h 1 Powierzchnia podparcia wózka a b Powierzchnia podparcia szyny h1 a b Moment siły dokręcania Mocując szyny z otworami montażowymi pod śruby z płaskim łbem walcowym (typ UT i XT) należy zwrócić szczególną uwagę, aby powierzchnia ich mocowania była płaska, a gwintowane w konstrukcji otwory odpowiednio głębokie. Zachowanie tych parametrów umożliwi całkowite ukrycie łbów śrub w gniazdach szyn. Śruby mocujące muszą być dokręcone z odpowiednim momentem siły, zgodnie z podanymi poniżej wartościami. h 1 Śruby z łbem walcowym płaskim (wyk. specjalne) A/F h1 Śruba A/F Gniazdo Moment siły dokręcania 18 M 4 x 8 T20 3 Nm 28 M 5 x 10 T25 9 Nm 35 M 6 x 12 T30 14 Nm 43 M 8 x 16 T40 24 Nm

9 Rolkowe systemy prowadnic linowych Dane techniczne (obciążalność) Prędkość przesuwu W zależności od typu aplikacji i długości całego układu, maksymalna prędkość przesuwu dla rolkowych systemów prowadnic liniowych wynosi 7 m/s. 30 Smarowania Po zamocowaniu wózka rolkowego w prowadnicy zaleca się przesmarowanie bieżni szyny prowadzącej środkiem smarującym przeznaczonym do łożysk liniowych, jak np. Klüberplex BE Czynność tą najlepiej wykonać jest pędzlem lub szczoteczką. Powierzchnie przesmarowane bieżni należy sprawdzać regularnie, czy nie pojawiły się na nich zanieczyszczenia, a w szczególności opiłki metali. W przypadku pojawienia się widocznych zanieczyszczeń powierzchni lub przebarwień smaru, prowadnicę i wózki rolkowe należy wyczyścić oraz na nowo przesmarować. Smarowanie jest normalnie wymagane raz na rok lub po pokonaniu dystansu 100 km. Temperatura pracy Wszystkie komponenty rolkowych systemów prowadnic liniowych nadają się do pracy w zakresie temperatur -30 C to 130 C. Obciążalność Możliwa przestrzeń zabudowy, sposób montażu oraz przenoszone obciążenie, to decydujące czynniki do wyboru odpowiedniego systemu prowadzenia. Wartości podane w poniższej tabeli pomogą w doborze odpowiedniego typu rolek oraz wózków rolkowych. Podane wartości nośności są niewiążące i nie stanowią żadnego rodzaju gwarancji działania produktu lub gwarancji jego przeznaczenia. W każdym indywidualnym przypadku użytkownik musi określić, czy dany produkt jest odpowiedni dla danego zastosowania. Czynniki środowiskowe i starzenie mogą mieć wpływ na określone wartości. Oznaczenie Obciążalność w głównym kierunku działania siły Dopuszczalne momenty skręcające C o rad w N C o ax w N Mx w Nm My w Nm Mz w Nm GN GN

10 Wózki rolkowe Instrukcja instalacji Liniowy system prowadnic rolkowych składa się z szyny prowadzącej GN 2422 oraz z wózka rolkowego GN Wszystkie komponenty są pakowane osobno i dostarczane niezmontowane. Luz pomiędzy szyną i wózkiem rolkowym wymaga kalibracji w trakcie montażu. W trakcie montażu należy postępować zgodnie z poniższymi wytycznymi: 1. Upewnić się, że bieżnie szyn prowadnic oraz rolki wózka są czyste. 2. Poluźnić śrubę mocującą środkowej, mimośrodowej rolki wózka (patrz punkty 4 i 6), a następnie wsunąć wózek do szyny prowadnicy rolkowej (bez dostarczonych zgarniaczy). 3. Ustawić wózek rolkowy na jednym z końców szyny. W przypadku szyn łożysk swobodnych (typ UT i UV) pomiędzy końce obudowy wózka rolkowego i szynę prowadnicy należy wsunąć płaską i sztywną podkładkę (np. szczelinomierz, sprężynę płaską) tak, aby zapewnić równoległe prowadzenie wózka po bieżni szyny. 5. Obracając kluczem do rolek zgodnie z ruchem wskazówek zegara (patrząc od strony wózka), powoduje się przemieszczenie rolki mimośrodowej w kierunku górnej bieżni, kasując zarazem luz w układzie. Zbyt duży jednak nacisk rolki na górną bieżnię szyny, może spowodować zwiększone tarcie i zmniejszenie żywotności układu łożyska. 6. Po dokonaniu regulacji z użyciem klucza do rolek, można delikatnie dokręcić śrubę kontrującą, aby zabezpieczyć łożysko przed obrotem. Odpowiedni moment dokręcenia śruby kontrującej będzie podany w kolejnych punktach. 31 Sposób zastosowania podkładki pozycjonującej przy montażu wózków w szynach z łożyskowaniem swobodnym! 7. Przemieścić wózek rolkowy wzdłuż szyny prowadnicy i upewnić się, że luz / wstępne napięcie układu są odpowiednie w całym zakresie przesuwu. Ruch wózka w szynie prowadnicy powinien przebiegać płynnie, bez luzów, ale też zacinania się. 8. Następnie należy dokręcić śruby zgodnie z momentem dokręcania podanym w tabeli. Aby nie stracić ustalonej podczas regulacji pozycji kątowej rolki mimośrodowej, należy ją przytrzymać kluczem do rolek podczas dokręcania śruby mocującej (kontrującej). 4. Wprowadzić klucz do rolek GN (dostarczany z wózkiem rolkowym) pomiędzy środkową rolkę mimośrodową, a obudowę wózka rolkowego. Należy się też upewnić, czy wózek został wsunięty w szyną odpowiednią stroną! Znaczniki przy śrubach mocujących zewnętrznych rolek wskazują stronę nośną wózka, czyli tą, która powinna przenosić obciążenie robocze. h1 Moment siły dokręcania 18 3 Nm 28 7 Nm 35 7 Nm Nm 9. Na koniec należy zamontować zgarniacze oraz uszczelnienia w wózkach rolkowych typu N. Aby to uczynić należy wózek wysunąć z szyny prowadnicy rolkowej. 10. Przed ponownym zamontowaniem wózka w szynie należy upewnić się, że bieżnie i rolki są odpowiednio przesmarowane rekomendowanym smarem.