Depuis l'introduction du roulement linéaire à billes, un guide circulaire inventé par Thomson dans les années 1940, le domaine du guidage linéaire à billes circulaire n'a cessé de se développer.Avec l'amélioration de la capacité de charge, la durée de vie et la simplification de la fabrication, le guide linéaire à frottement quasi nul est de plus en plus largement utilisé.Depuis l'introduction des guides carrés et linéaires dans les années 1970, la question clé pour les ingénieurs concepteurs est: faut-il utiliser des guides circulaires ou carrés?
Bien que diverses exigences de meulage inhérentes à la conception entraînent un coût initial du guide carré plusieurs fois supérieur à celui du guide circulaire, de nouvelles techniques de fabrication et une économie d'échelle ont permis au guide carré de rivaliser vigoureusement avec le guide circulaire dans une plus large gamme d'applications. .Après être entré dans le domaine des machines-outils, l'utilisation de guides carrés est désormais visible dans de nombreuses applications où les guides circulaires n'étaient autrefois utilisés que.Cependant, les ventes de roulements linéaires circulaires continuent d'augmenter d'année en année.En raison de certaines unicité inhérente et de caractéristiques favorables adaptées à des applications spécifiques, les guides à douille à billes sont toujours populaires, surtout parce qu'ils sont ronds et que les broches carrées ne s'insèrent parfois pas dans les trous ronds.
Afin d'appliquer le type correct de guide linéaire à des applications spécifiques, l'ingénieur de conception doit prendre en compte les avantages et les capacités de chaque guide.La première considération doit être les exigences de conception, qui doivent prendre en compte la charge, la précision, la rigidité, la finition, la taille géométrique et d'autres facteurs importants.En général, il existe une interaction entre ces exigences.
Les produits de guidage carrés peuvent parfaitement répondre aux besoins des applications à charge élevée nécessitant une rigidité élevée. Par exemple, la charge maximale d'un guide carré de 25 mm peut aller jusqu'à 20 kN. Lorsqu'il fonctionne en parallèle entre le guide de roulement et le guide, il peut atteindre la précision de 3 ~ 10 m / m.La piste de balle de ce produit de guidage est meulée avec précision de sorte que le guide soit précisément adapté à la balle, c'est-à-dire que le siège fonctionnant sur le guide de balle ne peut être que légèrement plus grand que le diamètre de la balle elle-même.Il en résulte une plus grande surface de contact entre la bille et le siège sous charge que l'ensemble de guidage circulaire, où la bille et le siège intérieur (arbre) sont des surfaces convexes.Ainsi, à mesure que la bille s'aplatit sous la charge, la rigidité du palier de guidage carré augmentera d'un facteur cinq lorsqu'il est chargé.
Les rails de guidage carrés peuvent également être utilisés dans des conditions de précharge, allant de léger (3% de la charge dynamique nominale) à lourd (13% de la charge dynamique nominale).L'application typique des roulements à guide carré est dans l'industrie des machines-outils, qui nécessite une capacité de charge, une rigidité et une précision extrêmement élevées.Le roulement ayant déjà subi une déformation initiale, le rechargement réduit encore la quantité de déformation sous la charge.Jusqu'à présent, nous avons discuté des roulements avec roulements à billes sphériques.Il convient de noter que des roulements de guidage carrés avec des éléments de type à rouleaux cylindriques sont également disponibles si une capacité de charge supérieure (plus de deux fois) à celle d'un guide à bille carrée est requise sans augmenter la taille de l'enveloppe.
Une fois que le guide carré peut répondre aux exigences de capacité de charge, de rigidité et de précision, de nombreux ingénieurs ne procéderont pas à d'autres tests.Cependant, cela entraîne une réduction des performances du système et une augmentation des coûts initiaux et de maintenance.Le produit de guidage circulaire présente de nombreux avantages, dont l'un est qu'il peut fonctionner sans à-coups lorsqu'il est monté sur une surface sous-lisse avec une erreur de planéité supérieure à 150 mm / m.Lorsque des roulements linéaires rigides sont montés sur des rouleaux, à des inclinaisons et à des angles de dérapage, les erreurs de planéité sur la surface d'assemblage provoquent souvent un grippage, ce qui entraîne un remorquage plus élevé et une réduction de la durée de vie jusqu'à 50%.Afin de résoudre ce problème, dans le processus d'assemblage, il est nécessaire de rogner strictement la surface correspondante, ou d'ajuster chaque pièce au joint et de l'ajuster au fonctionnement normal, ce qui augmentera le coût.Pour les applications d'usinage plus sophistiquées, les coûts initiaux et opérationnels sont augmentés en raison des exigences de maintenance accrues.Le coût varie considérablement de moins de 100 $ à des milliers de dollars.Avec les produits de rail de guidage circulaire, les roulements peuvent être installés sur le cadre tubulaire soudé ou directement fixés au sol de l'usine de béton.
Les roulements linéaires avec douilles à billes peuvent être adaptés à une variété de conditions en raison de leur capacité à ajuster le centre.Comme l'arbre est circulaire, la douille à billes tourne librement lorsqu'elle roule autour de l'arbre.La hauteur de montage des deux guides adjacents peut être légèrement différente, et une différence de 1 à 2 mm est acceptable lorsque les guides sont montés à des intervalles de 300 mm ou plus.De même, les bagues de logement sur la plupart des douilles à billes sont conçues pour garantir que chaque roulement linéaire tourne jusqu'à 1/2 degré aux angles de pendage et de glissement pour s'adapter aux erreurs de planéité ou d'alignement.La plate-forme d'arbre utilisée pour contraindre la douille à billes et le support du rail de guidage est généralement en aluminium, qui a moins de flexibilité pour s'adapter à l'erreur de parallélisme maximale de 25 m entre chaque arbre.Le résultat est une chaussure efficace avec un coefficient de frottement de 0,001 à 0,004 dans des conditions insatisfaisantes.L'installation de guides linéaires sur des cadres tubulaires soudés est courante dans l'automatisation d'usine.Dans de nombreuses applications OEM, les surfaces d'assemblage sont des tubes étirés et de la tôle.Dans ces conditions, les guides circulaires sont généralement installés plus rapidement et fonctionnent plus facilement que les guides carrés.
Un avantage significatif du produit de guidage circulaire est que la plaque circulaire peut supporter l'arbre à l'extrémité, réalisant la conception de roulement linéaire circulaire qui couvre un espace de 12 à 24 fois le diamètre de l'arbre. Cette conception peut être utilisée dans diverses applications du système de portique dans l'automatisation d'usine à la sélection et au placement de modules dans des machines d'échantillonnage d'ADN.L'axe mobile est entièrement construit par les deux extrémités de l'axe fixe.Quelle que soit la surface de la machine entre les deux points, qu'il n'y ait qu'un seul point, la précision de l'appareil ne sera pas affectée, ne dépend que de la précision du dispositif de support d'extrémité.De plus, si vous souhaitez utiliser un guide linéaire pour un ensemble de système d'entraînement à vis, il vous suffit de percer trois trous dans une plaque, c'est-à-dire sur la base du support de deux guides circulaires et du roulement à vis, qui est le plus simple. méthode à faire.Avec cette conception, il n'est pas nécessaire d'ajuster pendant l'assemblage.
La solution du guide carré au problème d'alignement nécessite l'utilisation d'un seul guide.Puisqu'il peut supporter le couple dans toutes les directions, il n'est pas nécessaire d'utiliser des roulements de guidage carrés dans les paires de guides ou même dans les paires de roulements.Pour les charges légères, c'est-à-dire les charges comprises dans la charge de roulement et la capacité de couple, un seul palier de guidage carré peut fournir le guidage souhaité, mais tous les produits de guidage carré ne peuvent pas être conçus pour ce type d'opération.Ce guidage élimine le problème d'alignement des deux guides sur une surface en expansion progressive.Cependant, il faut tout de même considérer que le guide carré n'est pas conçu pour chevaucher l'espace et le support d'extrémité en s'alignant à travers le mécanisme de transmission.En raison de la charge excentrique, un seul guide peut ne pas convenir aux applications avec une empreinte de mouvement large, telle que 300 mm.Avant de prendre une décision, le couple nominal du guide et sa rigidité sous des charges de couple doivent être vérifiés.
La flexibilité de conception est une considération très importante dans la sélection des composants.Souvent, afin d'obtenir des performances optimales, les composants doivent être modifiés pour améliorer la fonctionnalité ou pour correspondre dans l'espace souhaité.Les roulements de guidage carrés sont plus compacts que les roulements à billes rondes par rapport aux charges nominales.De cette façon, si la géométrie prend en charge les exigences système de l'utilisateur GG, l'utilisateur aura un shell assez optimisé.Cependant, si des modifications sont nécessaires, cela est plus facile à faire sur les systèmes de guidage circulaire.L'arbre circulaire peut être configuré d'un certain nombre de façons de sorte que l'extrémité de l'arbre soit fixe et puisse être utilisée comme élément structurel dans le grand ensemble, et peut être centrée et radiale à travers les trous de forage, les plans et les diamètres de la boîte d'essieu. .Avec un arbre circulaire, la bague à billes peut être achetée séparément, ce qui peut être inhérent à l'alésage des composants adjacents, ainsi que de l'aluminium ou de l'acier
La table d'arbre correspond.La table d'arbre rend le roulement facile à installer et permet une certaine marge de modification.
Dans certaines applications, la planéité peut être un autre facteur majeur à considérer.Les roulements à billes ont tendance à fonctionner très bien et la différence entre les guides carrés et ronds est souvent ressentie à la main, bien qu'il puisse y avoir de légères différences entre les composants et l'application et qu'il y ait généralement un manque de données de planéité pertinentes pour l'industrie.Le contact ponctuel sur la surface convexe entre la bille et le guide minimise la possibilité d'abrasion.La douille à billes fonctionne généralement sous un faible jeu ou une précharge légère de 1 à 2% de charge dynamique nominale, améliorant la stabilité.En raison de leur consistance élevée et de leur précharge, les roulements de guidage carrés peuvent être utilisés dans certains" encoche" cas.Dans la plupart des cas, cela est faisable, mais si des roulements de qualité instrumentale sont nécessaires, des guides circulaires peuvent être plus avantageux.De plus, en raison de sa géométrie circulaire simple, les joints sur la douille circulaire ont tendance à être plus fiables et à produire moins de traînée.L'essuie-glace à guide carré doit être conforme à la piste à bille du guide pour obtenir une étanchéité durable.
La dernière considération lors de l'installation des guides circulaires est les bagues en polymère de type non sphérique sur l'arbre.Des matériaux de haute performance de la classe des roulements adaptés à l'aluminium ou à d'autres substrats peuvent être utilisés pour fournir une bonne capacité de charge (équivalente à 20% de la capacité de charge de la bague à billes) et un coefficient de frottement inférieur dans la plage de 0,05 à 0,25.Les roulements à billes peuvent fonctionner en douceur dans des environnements difficiles avec des particules capables d'endommager les bagues à billes hermétiquement scellées, ou peuvent fonctionner normalement dans des systèmes de roulements à billes endommagés par des charges d'impact.Le bruit du cycle à billes, par contre, peut être un problème dans les coussinets à billes ou les roulements à guide carré, mais ce n'est en grande partie pas dans le cas de ces roulements à douille.Il n'y a pas besoin d'arbres en acier trempé avec douille à billes car les surfaces de contact sont réparties sur une grande surface.Les arbres en acier inoxydable peuvent être utilisés à la fois pour les environnements propres tels que les semi-conducteurs et les produits pharmaceutiques et les environnements difficiles tels que la transformation des aliments.
Dans de nombreux cas, les concepteurs ont une grande flexibilité dans le choix des technologies.Le réglage fin des performances d'un système&avec les meilleurs composants pour chaque fonction produit la meilleure solution, ce qui se traduit par un avantage concurrentiel en termes de coût et de performances.Cependant, pour parvenir à cette solution optimale, les coûts d'installation totaux, ainsi que les coûts d'usinage, de finition de surface et d'installation, doivent être pris en compte.