Linearne enote UNIMOTION in njihovo povezovanje v večosne sisteme

Linearne enote so izdelki, namenjeni vgradnji v avtomatizirane naprave. Prek jermena ali prek krogličnega vretena omogočajo pretvorbo krožnega gibanja (rotacije) v linearni premik (translacijo). (Slika 1)

Sestava
Linearne enote so sestavljene iz aluminijastega, precizno iztiskanega profila, ki večinoma služi tudi kot ohišje. V ta profil so pritrjena vodila, po katerih teče voziček. Ta je gnan z zobatim jermenom ali s krogličnim vretenom.

Profili linearnih enot so izdelani iz aluminija z dobro protikorozijsko odpornostjo. Za doseg večje odpornosti površine proti praskam in udarcem so profili linearnih enot eloksirani.

V vseh linearnih enotah so vgrajena linearna vodila s kaljeno površino. Mazanje je centralno, da lahko prek ene mazalke mažemo vse komponente, ki mazanje potrebujejo.
Vgrajena vretena so valjana kroglična vretena. Za vsako velikost je na voljo več vreten z različnimi koraki navojnice. Z maksimalno dolžino vretena je določena tudi maksimalna dolžina linearne enote. To lahko presežemo z vgradnjo dodatnih podpor vretena, ki so bile opisane v aprilski izdaji revije.

Končniki linearnih enot so izdelani iz aluminijevih zlitin in črno eloksirani, s čimer dosegamo povečano protikorozijsko odpornost in odpornost površine na praske, pa tudi lepši videz.

V jermenskih linearnih enotah so uporabljeni poliuretanski zobati jermeni z geometrijo zob AT, ki so namensko izdelani za poganjanje aplikacij linearnega gibanja. Nosilni del jermena so jeklene žične vrvi, ki so vdelane v poliuretansko telo, oblika zob pa zagotavlja prenos moči in gibanja brez zdrsov in zračnosti.

Za pogon linearnih enot se navadno uporabljajo koračni in servo motorji. Povezava se izvede s sklopko in vmesnim kosom, ki togo povezuje oba elementa. Vmesni kos varuje sklopko pred zunanjimi poškodbami, poleg tega pa onemogoča, da bi vrteči se deli povzročili poškodbo katerega drugega zunanjega elementa. Poleg vmesnega kosa lahko motor in linearno enoto povežemo s stranskim pogonom. Namen stranskih pogonov je, da motor obrnejo v drugo stran (proti linearni enoti), z različnimi tipi pa dosežemo tudi različna prestavna razmerja, kar poenostavi prilagoditev linearne enote posamezni aplikaciji.

Tipi linearnih enot
Linearne enote tipa MTV so vretensko gnane in imajo vgrajeno enotirno vodilo. Profil enote je skoraj kvadratne oblike, vgrajen zaščitni trak pa tujkom preprečuje vstop v notranjost profila in tako ščiti vreteno in linearna vodila v notranjosti profila.

Linearne enote tipa MTV se uporabljajo za z osi v večosnih sistemih, saj je zaradi enega vodila in bolj kompaktnega profila masa enote manjša. Uporabljajo se tudi za osnovne osi pri portalnih sistemih in pri aplikacijah, kjer je zahtevana visoka potisna ali vlečna sila, obremenitve v ostalih smereh pa so manjše.

Linearne enote tipa CTV imajo vgrajeni dve tirni vodili. S tem je doseženo boljše prenašanje obremenitev v vseh smereh. Zaradi dveh tirnic je profil linearne enote širši, kar še poveča njeno odpornost na upogib. V linearno enoto se lahko vgradita dva tipa vozička – daljši in krajši –mogoča pa je tudi zaporedna vezava več vozičkov. S tem dobimo večje število pritrdilnih točk na poljubnih medsebojnih razdaljah, povečajo pa se tudi maksimalne obremenitve, ki jih linearna enota prenese.

Linearne enote tipa CTV se uporablja kot samostojne osnovne osi večosnih sistemov, saj dve linearni vodili omogočata, da enota prenese precej večje sile in momente, vreteno pa skrbi za ustrezno natančnost in silo v smeri pomika. Enote CTV se uporablja tudi tako, da se jih postavi obrnjene na bok, da sama oblika profila poskrbi za zadostno togost v navpični smeri.

Zaradi velike sile, ki se lahko prenese prek vretena, so primerne tudi za aplikacije dvigovanja ali potiskanja bremen, prebijanja in rezanja.

Vodila in vreteno so pri teh linearnih enotah običajno zaščiteni z zaščitnim trakom. Konstrukcija linearne enote omogoča tudi prilagoditev za delovanje v okolju s povišano temperaturo ali v čistem (clean room) okolju.

Oblika linearnih enot CTJ je podobna tipu CTV, le da je pri teh enotah prenosnik gibanja jermen in ne vreteno. Gnanje z jermenom omogoča večje hitrosti premikov, bolj dinamično gibanje in precej daljše hode. Linearne enote CTJ imajo prav tako vgrajeni dve vodili. Lastnosti so podobne tipu CTV, le da se pri tem tipu nekoliko zmanjša njegova natančnost pozicioniranja, na račun uporabe jermena se povečata maksimalna hitrost in maksimalni hod, prav tako pa je mogoča izbira dolgega ali kratkega vozička. Tudi pri tem tipu je mogoče zaporedno povezovanje vozičkov linearne enote, prednosti pa so enake kot pri tipu CTV.

Tudi linearne enote CTJ lahko zvrnemo na bok in s tem zmanjšamo podajanje v navpični smeri. Uporabljajo se predvsem pri aplikacijah, kjer so zahtevani dolgi pomiki in visoke hitrosti.

Linearne enote MTJ so jermensko gnane linearne enote enakih velikosti kot MTV. Tudi te imajo vgrajeno le eno tirno vodilo, z jermenskim pogonom pa dosežemo višje hitrosti in daljše hode. Možnost dodatnega kovinskega zaščitnega traku omogoča zaščito jermena in linearnih vodil.

Linearne enote MTJ se pogosto uporabljajo v paru kot osnovne osi v večosnih portalnih sistemih. Več tovrstnih linearnih enot se lahko mehansko poveže s sinhronizacijskimi osmi, s čimer dosežemo usklajeno gibanje. Uporabne so tudi v aplikacijah, kjer so zahtevani dolgi hodi in visoke hitrosti.

Linearne enote tipa MRJ so izpeljanka enot MTJ, le da sta pri enotah MRJ namesto enega tirnega vodila vgrajeni dve okrogli linearni vodili. Voziček linearne enote pa ima krogelne valjčke, da lahko teče po vodilih. Ta tip omogoča izredno visoke hitrosti pomikov (do 10 m/s) in tišje delovanje.

Linearna enota MTJ ECO je izpeljanka tipa MTJ. Izdelava te enote je poenostavljena, da je sestavnih delov čim manj. Vodilo je na zunanji strani profila in tako nekoliko bolj izpostavljeno zunanjim vplivom.
Nekatere tipe linearnih enot je mogoče prilagoditi za delovanje v čistih okoljih (clean room). Pri tem so vgrajeni korozijsko in na obrabo bolj odporni elementi.

Večosni sistemi
Linearne enote UNIMOTION so pripravljene za modularno gradnjo strojev in naprav. Z različnimi spojnimi elementi lahko povezujemo med seboj različne tipe linearnih enot v različnih pozicijah. Izdelani so iz aluminijevih zlitin in eloksirani.

Linearne enote povezujemo pod pravim kotom (Sliki 2 in 3). Tako dobimo kartezične robote, kjer vsaka os omogoča pomik, vzporeden eni izmed osi kartezičnega koordinatnega sistema. Tako so dosegljive vse točke znotraj delovnega prostora robota. Ker se osi ob primernem krmiljenju lahko premikajo istočasno, lahko roka robota opiše poljubne oblike in tako konstruktorju omogoči dodatne možnosti oblikovanja stroja ali naprave.

Več o članku si preberite v PDF reviji!