سیستم حرکت خطی با ریل و واگن یا شفت و بلبرینگ خطی؟
با پیشرفت علم و تکنولوژی، روزانه شاهد اختراعات جدید در راستای رفاه و سهولت بیشتر امور در حوزههای متنوع هستیم. از جمله این حوزهها میتوان به صنعت ماشین آلات و اتوماسیون صنعتی اشاره کرد. اختراعِ انواع مکانیزم راهنمای خطی که موضوع این مقاله است، یکی از پیشرفتهای حوزه مکانیک بوده که به وسیله آن، حرکت خطی دستگاههای مکانیکی با دقت بیشتر انجام میگیرد.
راهنمای خطی چیست؟
هدف اولیه تجهیزات حرکت خطی این است که شیئی را در یک جهت و در امتداد یک خط مستقیم از مکانی به مکان دیگر جا به جا کنند. راهنماهای خطی، مکانیزمی هستند که برای ایجاد حرکت خطی با اصطکاک پایین در دستگاههای حرکتی مورد استفاده قرار میگیرند. از ویژگیهای مهمشان دقت بالای آنهاست که در نهایت سبب افزایش دقت حرکت خروجی میشوند. بخش اصلی این نوع مکانیزم ها به دو نوع ریل و واگن و شفت و بلبرینگ خطی است. در ادامه به بررسی ویژگیهای هر یک از این دو نوع خواهیم پرداخت چرا که انتخاب سیستم حرکت خطیِ اشتباه، میتواند در بردارندهی هزینه زیاد و عملکرد ضعیف دستگاه باشد.
ریل و واگن
سیستم راهنمای خطی در ریل و واگن یا لینیر گاید (linear guide) متشکل از ریل با یک مقطع خاص و بلوک فولادی است. بلوک یا واگن در امتداد ریل قرار گرفته و به صورت مستقیم به جلو و عقب حرکت میکند و به دلیل انطباق و دقت بالای طرح مقطع ریل و واگن، دقت حرکتی بسیار بالا رفته و واگن می تواند نیروهای خمشی را نیز تحمل کند. در واقع برای ایجاد یک نوع حرکت خطی ساده فقط یک عدد ریل و یک عدد واگن کافی است. در این نوع از مکانیسم، حرکت خطی از طریق ساچمههای چرخشی موجود در بلوک که با ریل در تماس هستند ایجاد میشود.
کاربرد ریل و واگن بسیار گسترده است اما به طور خلاصه موارد زیر از مهمترین کاربردهای آن به شمار میرود:
- دستگاه cnc
- ماشین فرز
- ماشین آلات بسته بندی
- رباتهای جا به جا کننده
- تسمه نقالهها
- دستگاههای برش لوله
شفت و بلبرینگ خطی
بلبرینگ خطی یا بال بوشینگ بر خلاف بلبرینگهای معمولی که برای تولید حرکت دورانی و چرخشی مورد استفاده قرار میگیرند، وظیفهی تولید حرکت خطی را دارند. این نوع از بلبرینگها در دهه 1940 اختراع شده و از زمان آغاز به کار، تقریباً در هر صنعتی با موفقیت مورد استفاده قرار گرفتند. از این رو در انواع ساده، شیاردار، فلنجدار، بلوکی، بلوکی شیاردار تولید و به بازار عرضه میشوند. همانند بلوکهای واگن، بلبرینگهای خطی هم از تعدادی ساچمه برای کاهش اصطکاک بر روی شفت تشکیل شدهاند. شفت مورد استفاده در این نوع از مکانیزم حرکت خطی، شفت هارد و شفت هارد کروم است که دقت ساخت بالایی دارد و قطر هر دو کاملا منطبق هستند. شفتها در دو نوع ساده و پایه دار (زیره دار) تولید میشوند. از آنجایی که در مدل زیره دار، میتوان پایه شفت را به سطح متصل کرد، در صورت نیاز به تحمل بار بیشتر، طولِ شفت بلندتر و مقاومتِ خمش بالاتر، میتوان این مدل از شفت را مورد استفاده قرار داد.
چند نمونه از کاربردهای بلبرینگ خطی در موارد زیر مشهود است:
- دستگاههای اندازه گیری
- ابزار دقیق
- ماشینهای حفاری
- دستگاههای برش
- پرینترهای سه بعدی
- دستگاههای CNC
- دستگاههای دسته بندی
- ماشین آلات چاپ
شفت و بلبرینگ خطی یا ریل و واگن؟
در ابتدای این مقاله، خلاصهای از تعریف ریل و واگن خطی و بال بوشینگ ارائه و به مزایا و کاربرد هر کدام به صورت جداگانه پرداخته شد. هر کدام از این دو محصول، ویژگیهای خاص خود را دارند و تولید کنندگان آنها، تمایل به توصیف محصول خود به بهترین شکل ممکن دارند تا وسوسهی خرید محصول خود را به جان مخاطبان و مصرف کنندگان اندازند که در نهایت منجر به سردرگمی خریداران خواهد شد. اکنون برای پایان دادن به این سردرگمی به مقایسه کلی این دو راهنمای خطی میپردازیم:
بلبرینگ خطی
در صورتی که برای ایجاد حرکت خطی به راه حل آسان و سریع نیازمند هستید و همچنین اگر به دقت یا تلرانس بالا نیاز ندارید، استفاده از بلبرینگ خطی مناسبترین گزینه برای شماست. استفاده از شفت در کنار بلبرینگهای خطی از ملزومات راه اندازی این نوع مکانیزم حرکت خطی است. از نکات قابل توجه اینکه اندازه شفتها باید متناسب با بار قابل حمل انتخاب شود تا قابلیت تحمل وزن را دارا بوده و دچار خطای موقعیت نشود. اگر طول شفت بلندتر و بار بیشتر مد نظرتان باشد، استفاده از نوعی شفت به نام شفت پایه دار مناسب شما خواهد بود.
مزایای بلبرینگ خطی
- دارا بودن خاصیت خود نگهداری بالا
- جلوگیری از لقی داخل بدنه
- اصطکاک پایین و جلوگیری از سایش بیش از اندازه
- جلوگیری از حرکت جانبی محورها
- جلوگیری از برخورد بخشهای متحرک و ثابت
- قیمت پایین
- راحتی در نصب و راه اندازی
- نیاز به روانکاری کم به دلیل کوچکتر بودن سطح تماس
- دسترسی بیشتر و جایگزینی راحتتر
- سهولت در راه اندازی و نگهداری بلبرینگهای خطی
معایب بلبرینگ خطی
- احتمال خطای موقعیت یابی
- ایجاد مشکل در سرعتهای بالا
- نیاز به استفاده از چند جفت بلبرینگ برای جلوگیری از چرخش
ریل و واگن
راهنماهای خطی دیگری چون ریل و واگن، به این دلیل که مستقیماً روی یک پایه قرار میگیرند و هیچ انحرافی ندارند، از استحکام بیشتری برخوردار بوده و به نسبت بلبرینگ و شفت دارای دقت بالاتری هستند. روانکاری آنها برای حفظ اصطکاک پایین، ضروری است و موجب عملکرد نرم آن میشود. در نتیجه اگر خواهانِ دقت یا ظرفیت بالا هستید بهترین محصول برای شما، ریل و واگن است. با این حال در صورتی که فقط به دنبال راهی برای لغزش مکانیزم، به جلو و عقب هستید، استفاده از بلبرینگ خطی به شما توصیه میشود.
مزایای ریل و واگن
- به دلیل اصطکاک کم میان ریل و واگن، نیرو و توان کمتری برای ایجاد حرکت، در این نوع از مکانیزم مورد نیاز است.
- سرعت حرکت بار به دلیل مصرف پایین توان بسیار بالاست.
- حرکت روانتر
- تولید صدای کمتر
- قابلیت تحمل بار عمودی و جانبی
- دقت و تکرار پذیری بالاتر از بلبرینگ خطی
- ظرفیت بار بالا به دلیل بزرگتر بودن سطح تماس و در نتیجه انحراف کمتر
- استحکام بالا
- استاندارد بالاتر برای ساخت ماشین آلات
- مناسب برای بارهای لحظهای
معایب ریل و واگن
- قیمت بالا
- نگهداری سخت
- حساسیت بالا به ناهمواریهای سطحی که ریل بر روی آن نصب میشود.
نکته مهم دیگر انتخاب برند مناسب برای راهنماهای خطی است. از محبوبترین و معتبرترین برندهای موجود ریل و واگن میتوان به هایوین (Hiwin)، تی بی آی (TBI)، او بی سی (OBC)، تی بی ریل (TBrail) اشاره کرد. همچنین برند باهر، او بی سی (OBC)، اچ کیو ام (HQM)، آسو (ASSO) و نیمت از شناخته شدهترین برندهای موجود شفت هستند. دو برند باهر و او بی سی علاوه بر تولید شفت در زمینه ساخت بلبرینگ خطی نیز فعالیت دارند. به طور کلی به این دلیل که فروشندگان بسیاری در حوزهی فروش قطعات مکانیکی فعالیت دارند و نسخه تقلبی و غیر اصل آنها به وفور در بازار قابل مشاهده است بهتر است قبل از اقدام به خرید، از کیفیت و اصالت کالای خریداری شده اطمینان حاصل کنید.
فروشگاه اینترنتی پارتینه عرضه کننده انواع تجهیزات مکانیکی و ایجاد حرکت خطی و انتقال قدرت از برترین برندها با مناسبترین قیمت آمادهی ارائه اصیلترین کالاهای صنعتی به همراه مشاوره فنی رایگان است. جهت مشاهده لیست قیمت انواع راهنماهای خطی به سایت partineh.com مراجعه کنید.