21 Červen 2012

betz_2Zvyšování produktivity strojů a zařízení jde ruku v ruce se zvyšováním rychlosti a také dynamiky, jak hlavních, tak vedlejších pohybů. Z druhé strany přichází zcela protichůdný požadavek na neustálé snižování hmotnosti nosných i pohybových struktur. Tam, kde se dvě protichůdné křivky v grafu požadavků na moderní konstrukci protínají, leží lineární vedení a valivá ložiska, využívající drátovou technologii. Úspora hmotnosti, energie a nákladů na údržbu jsou trendy, které jsou aktuální ve všech odvětvích. Hmotnost součástí a energetické výdaje na jejich uvedení do pohybu mohou být pozitivně ovlivněny různými faktory. Správná volba materiálu lineárních vodicích kolejnic a pohyblivých kazet, typ a konstrukční uspořádání valivých ložisek.

Utěsněná konstrukce vedení nebo ložisek znamená také spolehlivý a bezúdržbový provoz po celou dobu životnosti. Drátová ložiska se skládají ze dvou nebo čtyř přesných drátů, které tvoří oběžné dráhy, valivých elementů a klece, která bezpečně zajistí jejich rozteče. Funkce valivých ložisek je založena na patentovaném principu. Čtveřice drátů je opatřena valivou dráhou, která je vytvořena přímo tažením nebo speciálním procesem broušení. Tvar stykové plochy je odvozen od průměrů konkrétních použitých kuliček. Kuličky se odvalují přímo po drátových drahách a nedochází k jejich styku s okolní konstrukcí. Díky tomuto uspořádání je ložisko mimořádně kompaktní a hodí se tak do velmi malých prostor.

betz_4Dráty, které tvoří oběžné dráhy, jsou vyrobeny speciální technologií tažením, a proto mají vysokou pevnost. Dráty se skrouží do požadovaného průměru oběžných drah. Následně jsou speciální technologií dráty vybroušeny, čímž je zaručena vysoká přesnost a jakost stykových ploch. Protože dráty mají vysokou pevnost, je ložisko celkově velmi tuhé. Takové ložisko může dosahovat vysokých rychlostí s přesným chodem, a to i přes to, že dráty nejsou v nekonečném provedení, ale mají otevřený dělený spoj. Precizní chod ložiska bez rázů potvrzuje skutečnost, že se jedná o celosvětově nejrozšířenější typ ložiska v lékařských tomografech, kde otáčky dosahují cca 300 min-1, při průměru ložiska 1 500 mm a průměru kuliček 12 mm. Valivé dráhy ložiska se čtyřbodovým stykem nejsou spojené. Posunutím jednoho z drátů v uzavřené konstrukci v axiálním směru, lze vyvodit předepnutí ložiska. Díky tomuto řešení je možné předepnout každé ložisko přesně na míru aplikaci, ve které má být použito. Velikost předepnutí se určí z požadované tuhosti uložení a pohybového odporu. Drátová ložiska vyžadují zabudování do okolní konstrukce. Vkládají se do prostoru o malém průřezu. Náklady na přesnost výroby takového prostoru nejsou větší než v případě výroby připojovacích rozměrů klasického přírubového ložiska. Hmotnost konstrukce rotačního uložení s použitím drátového ložiska je pak nižší o hmotnost materiálu konstrukce přírubového ložiska, tím je snížen i moment setrvačnosti a lze dosáhnout také vyšší dynamiky pohybů.

Další konstrukční variantou drátových ložisek je ložisko se dvěma dráty a čtyřbodovým stykem LEG. Vnitřní a vnější kroužek ložiska LEG má oběžnou dráhu vycházející z gotického profilu tak, že dochází ke čtyřbodovému styku kuliček. Protože drátové kroužky jsou jen dva a každý má dvojici valivých drah, tak montáž a nastavení jsou stejně jednoduché jako u běžných tenkých ložisek. Díky spojení drah je zvýšena také únosnost ložiska.

betz_1Konstrukční aplikace, ve kterých je vyžadována nejvyšší dynamika, využívají bezpřevodových přímých pohonů. Proto byla vyvinuta speciální ložiska, integrovaná v prstencovém motoru, vybavená systémem odměřování a regulační jednotkou.

Drátová ložiska jsou hojně využívána také v sestavách, které se vyrábí v rozměrech podle mezinárodních norem. Zde je výhodou opět úspora hmotnosti. K vysokým kontaktním tlakům dochází v místě styku drátů a kuliček. Plocha drátů roznese silové účinky do okolní konstrukce. Díky větší stykové ploše drátu s okolní konstrukcí, je možné tělesa ložisek vyrobit z materiálu o nižší tvrdosti a také hmotnosti např. z hliníku. Drátová ložiska se osazují do těl z oceli, nerezové oceli, bronzu a hliníku. Jsou v provedení klasických přírubových ložisek, opatřená vnitřním nebo vnějším ozubením, a také s vnějším ozubením pro ozubené řemeny. K dispozici je i dvouřadé provedení.

Konstrukční řešení lineárního vedení Franke vychází z totožného principu jako drátové ložisko. Kontaktní tuhost je založena na osvědčeném čtyřbodovém styku. Vodicí dráhy jsou vytvořeny z tažených drátů. Dráty jsou ve zušlechtěném stavu. Dráty jsou uloženy v lehké kolejnici z hliníkového profilu. Po drahách se odvalují válečky v rotačním uložení pohybujících se kazet. Kazety mohou obsahovat také oběh kuliček popřípadě válečků. Valivá tělíska jsou tak jako v případě ložisek vyrobena z kvalitní legované oceli s vysokou tvrdostí. Tam, kde dochází ke kontaktu a vznikají vysoké kontaktní tlaky, je tedy použitý kvalitní vysoce pevný materiál. V okolní konstrukci, jako je kolejnice a tělo kazety, je použitý lehký materiál.

betz_3Proto je konstrukce drátových lineárních vedení vhodná pro realizaci především dynamických pohybů. K dispozici je široký výběr vodicích profilů, vodicích kazet, speciálních kazet a vedení s proměnlivou šířkou trati. Varianta s oběhem kuliček je navíc vyřešena konstrukčně tak, že umožňuje po skončení životnosti vodicích drah a kuliček jejich výměnu. Vodicí dráty lze vyjmout a stejně jako pouzdro s kuličkami vyměnit za nové. Kolejnice přitom zůstává na původním místě a není potřeba složitého seřizování.

Lineární vedení jsou základem posuvných stolů. Tyto modulární stoly navíc obsahují silový převod k realizaci přímočarého pohybu. Transformace je založena na pohybovém šroubu, případně na přenosu síly ozubeným řemenem. Pro lineární pohyby s nejvyšší dynamikou, byl navržen přímý pohon, který neobsahuje žádný převod. Lehká hliníková konstrukce umožňuje vysokou dynamiku pohybu a zaručuje také značné úspory energie. Pohon FTH zrychluje až na 100 m/s2 a dosahuje maximální rychlosti pohybu až 6 m/s. Přímý motor FTH je jedním z nejrychlejších a nejpružnějších pohonů, které jsou v současné době k dispozici. Magnety statoru jsou přímo integrovány v hliníkovém vodicím profilu, to šetří stavební výšku a hmotnost. Rotor je uzavřen v hliníkovém pouzdře v saních. To dává modulu unikátní kompaktnost. Přímý pohon umožňuje rychlé polohování bez vůle v mechanismu. Na jednom vodicím profilu (statoru) může být umístěno více nezávislých pohybových jednotek (rotorů) lineárních motorů. Utěsněné uložení zabraňuje unikání maziva. Protože je celá konstrukce velmi kompaktní a integrovaná jsou přímé pohony předurčeny také k použití v hygienicky čistých provozech, například v potravinářství nebo ve zdravotnictví. Lineární motory jsou k dispozici až do délky zdvihu 5 300 mm. Pro pohony FTH byly vyvinuty speciální kazety s jehlovými ložisky pro vysoké zatížení s ohledem na minimální dosahovanou hlučnost provozu. Modulární konstrukce posuvných stolů a lineárních motorů umožňuje snadné skládání víceosých struktur.

www.betz.cz