קטגוריות אלצר: מסילות לינאריות

קיבולת נשיאת עומס

הגודל המתאים של מסילה ליניארית נתונה נקבע בעיקר לפי קיבולת נשיאת העומס ביחס להעמסה המעשית וגם לפי החיים והבטיחות של ההפעלה. כמידה של קיבולת נשיאת העומס, נעשה שימוש בשעורי העומס הסטנדרטיים, משמע: שעור העומס הדינאמי C ושעור עומס סטאטי C0. ערכים של שעורי העומס ניתנים בקטלוג "מסילות ליניאריות".

קשיחות של מסילות ליניאריות

הקשיחות של מסילה ליניארית, יחד עם קיבולת נשיאת העומס שלה, הינה אחד מהקריטריונים המשמעותיים עבור בחירת המערכת המתאימה ביותר. בשל תנאי המגע העדיפים בין המוט לאלמנטים המתגלגלים, המסילה הליניארית הינה בעלת קשיחות ראויה לדרישות של טווח רחב של מבני מכונה. צרכי קשיחות אינדיבידואליים לכל יישום יכולים להיענות ע"י בחירת רמת העומס התחילי המתאימה למסילה.

ערכים של המעוות האלסטי לאורך קו הפעולה של העומס, עבור הדרגות השונות של העומס התחילי של המסילות הליניאריות עם השימוש השכיח ביותר, מוצגים בדיאגראמה 48.

המעוות האלסטי המצוין מתייחס רק למסילה הליניארית עצמה. קשיחות כל מערכת ההנחיה על כל מרכיביה תלויה במגוון גורמים כמספר המפרקים, קשיחות מסגרת המכונה ושיטת ההצמדה. מדידות המתבצעות לאורך ציר ההנחיה מראות שקשיחות המערכת הינה, לעיתים קרובות, נמוכה בהרבה מזו של המסילות הבודדות.

כישורים וניקיון הכרחיים בהרכבת מסילות ליניאריות, על מנת לקבל ביצועים אופטימאליים ולהימנע מכשל מסב מוקדם. מסילות ליניאריות הינן מוצרי דיוק ויש לטפל בהן באופן הולם. מעל הכל, יש לדבוק בהליכי ההרכבה הנכונים וצריך להשתמש בכלים המתאימים בכל זמן.

הרכבה צריכה להתבצע בחדר יבש, ללא אבק, הרחק מעבודות מתכת או ממכונות המייצרות נסורת או אבק.

טרם הרכבת המסבים, כל החלקים הנחוצים, כלים וציוד צריכים להיות זמינים. כל שרטוט או הוראות הרכבה צריכים גם להיות מוכנים מראש וסדר ההרכבה של החלקים השונים קבוע.

מסילות ליניאריות מצופות בד"כ בחומר משמר דוחה חלודה טרם האריזה ולכן יכולות להיות מאוחסנות למשך מספר שנים באריזתן המקורית, בתנאי שזו לא נשברה ושהלחות היחסית של שטח האחסון אינה עוברת את ה- 60%.

כל חלקי המסילה הליניארית צריכים להיות מנוקים בזהירות ואם נחוץ הדבר, יש להוריד מהם קצוות מחוספסים. דיוק הצורה והמידות נבדק כנגד המפרט. המסבים יתפקדו באופן משביע רצון אם ידבקו באפיצויות שתוארו קודם לכן.

המסילות הליניאריות צריכות להישאר באריזתן המקורית עד רגע ההרכבה, כך שלא יתלכלכו. בד"כ, החומר המשמר, בו מצופים מסבים חדשים לפני עזיבתם את המפעל, אינו צריך להיות מוסר ונחוץ רק לנגבו מן המשטח החיצוני.

הוראות הרכבה

הליך ההרכבה תלוי ברובו בתכנון המכונה, כמו גם בסוג המסילה הליניארית. אם קיים שילוב מסורתי של מסילה ליניארית קבועה וצפה, בו מורכבות המסילות (תרשים 4), מתבצעת ההרכבה בסדר הבא:

1. מסילה ראשית עם רוכבים מוברגת קלות לשטח הנקי, ללא האבק של מצע המיטה. משטחי ההצמדה צריכים קודם כל להימרח עם שמן זורם חופשי.
2. הידוק בורגי המיקום עד שיוצרות המסילות מגע עם מישור הנתון של מצע המיטה.
3. הידוק בורגי הקיבוע עם המומנט המוצג בטבלה.
4. הרכבת שאר המסילות באותו אופן.
5. הנחת השולחן בזהירות על הרוכבים, שמוקמו מבעוד מועד. הכנסת בורגי הקיבוע והידוק קל.
6. כוונון בורגי המיקום עד שהרוכב מונח על משטח ההרכבה של השולחן.
7. הידוק בורגי הקיבוע על נושא הרוכב של מסילת ההשוואה, תוך שימוש במד מומנט.
8. הידוק בורגי הקיבוע על נושא הרוכב של היחידה המנוגדת. במהלך פעולה זו, הריצה החופשית של השולחן צריכה להיבדק ביד.

אם מסילה בודדת בלבד מיועדת להצמדה על משטח ההרכבה, על המסילה המנוגדת להיות מכוונת בעזרת מתקן המדידה, המוצג בתרשים 5. יש לדאוג שלא לעבור את הסטייה ממקבילות, המצוינת בטבלה 47. בהרכבת סוג זה של סידור, יש להשתמש בהליך הבא:

1. הרכיבו את המסילה הראשית כמתואר תחת נקודות 1, 2 ו- 3.
2. הרכיבו את המסילה השנייה על המצע והדקו בעדינות את בורגי הקיבוע.
3. כמוצג בתרשים 5, הדקו בביטחון את בורגי הקיבוע, ממרכז המסילה לכיוון קצותיה, תוך שימוש במתקן מדידה כדי לבדוק מקבילות.
4. עקבו אחר שאר השלבים עפ"י נקודות 5 עד 8 למעלה.

כישורים וניקיון הכרחיים בהרכבת מסילות ליניאריות, על מנת לקבל ביצועים אופטימאליים ולהימנע מכשל מסב מוקדם. מסילות ליניאריות הינן מוצרי דיוק ויש לטפל בהן באופן הולם. מעל הכל, יש לדבוק בהליכי ההרכבה הנכונים וצריך להשתמש בכלים המתאימים בכל זמן.

הרכבה צריכה להתבצע בחדר יבש, ללא אבק, הרחק מעבודות מתכת או ממכונות המייצרות נסורת או אבק.

טרם הרכבת המסבים, כל החלקים הנחוצים, כלים וציוד צריכים להיות זמינים. כל שרטוט או הוראות הרכבה צריכים גם להיות מוכנים מראש וסדר ההרכבה של החלקים השונים קבוע.

מסילות ליניאריות מצופות בד"כ בחומר משמר דוחה חלודה טרם האריזה ולכן יכולות להיות מאוחסנות למשך מספר שנים באריזתן המקורית, בתנאי שזו לא נשברה ושהלחות היחסית של שטח האחסון אינה עוברת את ה- 60%.

כל חלקי המסילה הליניארית צריכים להיות מנוקים בזהירות ואם נחוץ הדבר, יש להוריד מהם קצוות מחוספסים. דיוק הצורה והמידות נבדק כנגד המפרט. המסבים יתפקדו באופן משביע רצון אם ידבקו באפיצויות שתוארו קודם לכן.

המסילות הליניאריות צריכות להישאר באריזתן המקורית עד רגע ההרכבה, כך שלא יתלכלכו. בד"כ, החומר המשמר, בו מצופים מסבים חדשים לפני עזיבתם את המפעל, אינו צריך להיות מוסר ונחוץ רק לנגבו מן המשטח החיצוני.

הוראות הרכבה

הליך ההרכבה תלוי ברובו בתכנון המכונה, כמו גם בסוג המסילה הליניארית. אם קיים שילוב מסורתי של מסילה ליניארית קבועה וצפה, בו מורכבות המסילות (תרשים 4), מתבצעת ההרכבה בסדר הבא:

1. מסילה ראשית עם רוכבים מוברגת קלות לשטח הנקי, ללא האבק של מצע המיטה. משטחי ההצמדה צריכים קודם כל להימרח עם שמן זורם חופשי.
2. הידוק בורגי המיקום עד שיוצרות המסילות מגע עם מישור הנתון של מצע המיטה.
3. הידוק בורגי הקיבוע עם המומנט המוצג בטבלה.
4. הרכבת שאר המסילות באותו אופן.
5. הנחת השולחן בזהירות על הרוכבים, שמוקמו מבעוד מועד. הכנסת בורגי הקיבוע והידוק קל.
6. כוונון בורגי המיקום עד שהרוכב מונח על משטח ההרכבה של השולחן.
7. הידוק בורגי הקיבוע על נושא הרוכב של מסילת ההשוואה, תוך שימוש במד מומנט.
8. הידוק בורגי הקיבוע על נושא הרוכב של היחידה המנוגדת. במהלך פעולה זו, הריצה החופשית של השולחן צריכה להיבדק ביד.

אם מסילה בודדת בלבד מיועדת להצמדה על משטח ההרכבה, על המסילה המנוגדת להיות מכוונת בעזרת מתקן המדידה, המוצג בתרשים 5. יש לדאוג שלא לעבור את הסטייה ממקבילות, המצוינת בטבלה 47. בהרכבת סוג זה של סידור, יש להשתמש בהליך הבא:

1. הרכיבו את המסילה הראשית כמתואר תחת נקודות 1, 2 ו- 3.
2. הרכיבו את המסילה השנייה על המצע והדקו בעדינות את בורגי הקיבוע.
3. כמוצג בתרשים 5, הדקו בביטחון את בורגי הקיבוע, ממרכז המסילה לכיוון קצותיה, תוך שימוש במתקן מדידה כדי לבדוק מקבילות.
4. עקבו אחר שאר השלבים עפ"י נקודות 5 עד 8 למעלה.

יישום של מסבים

מסילות ליניאריות יכולות להיות מתוכננות עם מסילה אחת או יותר.

באופן כללי, במקום בו משמשת מסילה אחת, שני רוכבים נחוצים. רק בנסיבות יוצאות דופן, כשהעומסים קלים מאד ומקבילות המסילה או הבית לציר התנועה, מובטחת ע"י אמצעים אחרים, אפשרי להשתמש ברוכב בודד.

ברוב היישומים מערכת ההנחיה הליניארית מסופקת עם שתי מסילות ליניאריות. במקרים כאלה, בכל אופן, תשומת לב מיוחדת צריכה להינתן למקבילות המסילות ולצימוד הרוכבים, על מנת להימנע ממאמצים פנימיים ולשמור על דיוק הריצה בתוך הגבולות הרצויים. להמלצות פנו, בבקשה לנושא "אפיצויות ודיוק", עליו דובר קודם לכן.

בהרכבת מסילות ליניאריות, כתלות ביישום הייחודי, מונח מישור נתון של המסילה הליניארית ו/או של המסילה על משטח הרכבה מעובד. עיבוד של משטח ההרכבה צריך להיות עפ"י תרשים 1. מיקום המישורים הנתוים הינו כמוצג בתרשים 2. מידות של משטחי ההרכבה ניתנות בטבלה. על מנת להבטיח הצמדה מדויקת של המישור הנתון על משטח ההרכבה של הציוד, המסילה והרוכב חייבים להימתח כנגד חלקי המכונה התואמים. מתוך ניסיון, שלוש השיטות המוצגות בתרשים 3 נמצאו מתאימות. בורגי הכיוון, המשמשים להצמדת המסילה הליניארית והרוכב למשטח ההרכבה, חייבים תמיד להיות מיושרים עם בורגי קיבוע. כיוון שהפנים העליונים והתחתונים של המסילה אינם מוקשים, קידוח חורי הפינים, כמוצג בתרשים 3d, אינו מהווה בעיה.

על מנת להבטיח תנאי הפעלה אופטימאליים עבור מסילה ליניארית, דיוק הייצור של מצע המכונה צריך להתאים לזה של המסילה.

בתכנון של מסילה ליניארית, יש לזכור שהמסב נמתח וככזה, הוא מהווה השוואה מתאימה לכל שאר המסילות. עבור המסילה הליניארית השנייה, רק המסילה נמתחת וכך, נקבע מיקום הרוכב אוטומטית. כשהאיטום של הרוכב מכסה את כל פני השטח של המסילה במתחם הרוכב, מומלץ לאטום את חורי הקיבוע במסילה הליניארית עם פקקי פלסטיק לאחר ההרכבה, כדי להימנע מכניסת מזהמים או מנזק לקצוות האטם בשעה שיחליקו לאורך החורים. אם זה אינו מתאים, חורי הברגים יכולים להיות ממולאים ע"י שימוש במילוי פלסטיק מתאים, טרם עיבוד השיטוח של המשטח העליון.

טמפרטורת ההפעלה הנורמאלית עבור מסילות ליניאריות הינה בין מינוס 20˚C ל- 80˚C והיא מוכתבת ע"י חומרי הכלוב והאטם. טמפרטורות גבוהות ונמוכות יותר יכולות להיסבל במשך תקופות קצרות.

אם החיים המלאים של מסילה ליניארית, עפ"י תנאי פעולה נתונים, אמורים להיות מושגים במציאות, איטום מתאים חייב להיות מסופק בנוסף לשימון נכון. מסילות ליניאריות מסופקות לכן, כסטנדרט, עם אטמים מיוחדים, המגנים על כל הרוכב לאורך המסילה בכל הכיוונים. אטם החלקה זה, לא רק מונע כניסת מזהמים, אלא גם מסייע בהשארת חומר הסיכה בתוך המסב.

על מנת למנוע מלכלוך להיכנס לחורים המוברגים, על אלה להיות מוגנים עם מכסים.

אם נחוצה הגנה על המסילות כנגד זיהום אטמוספרי, מומלץ בד"כ שכל המסילה הליניארית, כולל כל אלמנט הנעה סמוך כבורג כדורי, יכוסו במגן. כאשר זה אינו מעשי, יכולה המסילה להיות מוגנת ע"י כיסוי כמוצג בתרשים 6. כיסוי כזה יכול להיות מוצמד לקצה המסילה ולרוכב כמוצג. אם ייעשה שימוש בכיסויים מסוג זה, הם צריכים להיות מוזמנים בעת הזמנת המסילה הליניארית, כך שחורי הברגים המתאימים יסופקו. מידות הכיסויים ניתנות בקטלוג מסילות ליניאריות.

כדי שמסב גלגול יתפקד ביעילות, נחוץ שיהיה שימון מספיק למניעת מגע מתכתי בין האלמנטים המתגלגלים למסלולים ובכך להקטין חיכוך ובאותו זמן, לספק הגנה על המשטחים כנגד חלודה.

טמפרטורת ההפעלה העדיפה ביותר עבור מסילה ליניארית מתקבלת, כשנעשה שימוש בכמות חומר הסיכה המינימאלית, הנחוצה להביא לשימון ראוי. כמות חומר הסיכה, בה ייעשה שימוש מושפעת גם כן מהצורך שחומר הסיכה יבצע פונקציות נוספות כאיטום והעברת חום.

תכונות שימון של גריזים ושמנים מידרדרות עם הזמן כתוצאה של עבודה מכאנית והזדקנות. לכן נחוץ לחדש את המלאי או להחליף את חומר הסיכה המשומש והמזוהם בפרקי זמן שגרתיים.

הבחירה של חומר סיכה נקבעת ע"י תנאי ההפעלה, כמו טמפרטורות או מהירויות מותרות, אך יכולה גם להיקבע לפי השימון, המשמש ברכיבים סמוכים. ההמלצות בנוגע לבחירת חומרי סיכה מתאימים, משמע, גריזים ושמנים עבור מסבים ליניאריים כדוריים, נכונות גם למסילות ליניאריות.

חיכוך במסילה ליניארית תלוי, חוץ מבהעמסה, במספר גורמים אחרים, בייחוד בסוג ובגודל המסב, במהירות ההפעלה, וכן גם באיכות חומר הסיכה ובכמות, בה נעשה שימוש. התנגדות הריצה המצטברת של מסבים ליניאריים כדוריים מורכבת מחיכוך הגלגול וההחלקה באזור המגע של האלמנטים המתגלגלים, חיכוך בנקודות של מגע החלקה בין האלמנטים המתגלגלים לכלוב גם במשטחי ההנחיה של אזור חזרת הכדור, חיכוך בתוך חומר סיכה וחיכוך מהאטמים במקרה של מסבים אטומים.

מקדמי החיכוך של מסילות ליניאריות משומנות ללא עומס תחילי, נמצאים בין =0.003μ ל- =0.005μ. הערכים הנמוכים יותר מתאימים לתנאים של עומס כבד והערכים הגבוהים יותר לעומסים קלים.

עקב שפשוף האטמים יווצר עומס נוסף- רכיב חיכוך עצמאי, שישתנה בהתאם לגודל הרוכב. הערכים עבור גדלים שונים של מסילה מוצגים בטבלה.

עבור מסילות ליניאריות מועמסות קלות, לחומר הסיכה קיימת השפעה ניכרת על תכונות החיכוך. מסילות ליניאריות, המשומנות בגריז בעל צמיגות מינימאלית בהתאם להמלצותינו, יתנו רמה תואמת גבוהה יותר של חיכוך בסיסי, הנובעת ממאמצי הגזירה בתוך הגריז. השפעה זו תוקטן למינימום לאחר זמן מסוים, כשהגריז בתוך המסב יתפזר באופן שווה והעודף יוסר ממעברי החזרת הכדור.

אם מסילה ליניארית הינה נייחת במשך פרקי זמן ארוכים ונתונה לרעידה ממקורות חיצוניים, תנועות קטנות באזור המגע בין אלמנטים מתגלגלים ומסלול יכולות להוביל לנזק במשטחים, שיכול לגרום לעלייה משמעותית ברעש הריצה ולכשל מוקדם בשל עייפות החומר. יש להימנע מרעידה במצב נייח בכל מחיר, לדוגמא, ע"י בידוד המסבים מרעידה חיצונית ונקיטת אמצעי זהירות מתאימים במהלך העברה.