Ręczne elementy ustalające – precyzja w małych przestrzeniach
Elementy ustalające odgrywają kluczową rolę w mechanice i są niezbędne dla projektantów w wielu różnych zastosowaniach. W tym artykule omówimy, jak działają elementy ustalające, ich różne typy i zastosowania.
Czym są ręczne elementy ustalające?
Element ustalający, platforma lub stół pozycjonowania to sprzęt służący do ustawiania obrabianego przedmiotu lub narzędzia w określonym położeniu. Platforma pozycjonowania może być ustawiona poziomo lub pionowo i jest ogólnie zamontowana z korpusem głównym na stabilnej płycie podstawy. Położenie ruchomego stołu można zmienić, obracając korbę lub śrubę regulacyjną. Alternatywnie położenie można regulować za pomocą pręta gwintowanego lub napędu wrzecionowego.
Główną funkcją jednostek lokalizujących jest wykonywanie precyzyjnego ruchu obrabianych przedmiotów lub narzędzi w określonym kierunku lub wokół osi. W tym miejscu stosowane są różne układy prowadzące, za pomocą których ruch liniowy jest realizowany w określonym kierunku lub precyzyjny ruch obrotowy wokół osi.
Systemy wieloosiowe łączą wiele rodzajów ruchu, aby wykonywać bardziej złożone sekwencje ruchu. W zależności od konstrukcji jednostki ustalającej może ona służyć przede wszystkim podniesieniu precyzji, obniżeniu konstrukcji lub wydłużeniu skoku.
Rodzaje jednostek ustalających
Jest wiele różnych typów jednostek ustalających, które nadają się do różnych zastosowań. Poniżej wymieniono najczęściej występujące typy o odpowiednich właściwościach. Elementy ustalające to jednostki mechaniczne z prowadnicami, mechanizmami podawania i zatrzaskami.
Platformy składają się z korpusu podstawy, który jest przymocowany do powierzchni w układzie mechanicznym oraz ruchomego stołu, na którym można zamocować obrabiany przedmiot lub narzędzia. Za pomocą mechanizmu regulacyjnego ruchomy stół jest przesuwany względem korpusu podstawy liniowo lub obrotowo. Dzięki połączeniu platform pozycjonowania z różnymi osiami liniowymi i obrotowymi można przeprowadzić trójwymiarowe procesy pozycjonowania i regulacji wzdłuż osi X -, Y- i Z, a także ruchy obrotowe z wysokim stopniem precyzji.
Stoły liniowe
Stoły liniowe reprezentują najprostszy i najczęściej używany środek pozycjonowania. Ruchomy stół porusza się wzdłuż osi stałej podczas ruchu liniowego. Położenie stołu określa się za pomocą śruby regulacyjnej.
Stoły obrotowe
W przypadku stołów obrotowych ruchoma część stołu pozycjonującego jest obracana względem korpusu podstawy w celu umożliwienia obrotu przymocowanego do niej przedmiotu obrabianego lub narzędzia. Można wyregulować kątowo do 0,5°.
Stoły goniomotrowe
Stoły goniometrowe mają powierzchnię styku w kształcie łuku między korpusem głównym a ruchomą częścią stołu pozycjonującego. W rezultacie obrót obrabianego przedmiotu zamontowany na platformie jest możliwy dzięki osi leżącej nad jednostką ustalającą. Ze względu na przesunięcie osi obrotowej promień ruchu stołu goniometrowego obejmuje tylko niewielki zakres kątomierza, ale w rezultacie można uzyskać bardzo precyzyjne procesy regulacji przy różnicach kątowych wynoszących 0,1°.
W jaki sposób położenie jednostek pozycjonujących jest ustawiana i ustalana?
Przy wyborze odpowiedniego systemu zarządzania należy szczegółowo rozważyć wymagania wynikające z planowanego zastosowania. Oprócz obciążalności i tolerancji w zakresie prostości, nachylenia i równoległości, także charakterystykę prowadnic, położenie i systemy mocowania należy poddać dokładniejszym testom.
Systemy prowadnic
W zależności od wymagań dotyczących płynnej pracy, precyzji, nośności i prędkości podczas prowadzenia ruchomych stołów można zastosować różne profile prowadnic liniowych. Najpopularniejsze profile prowadnic liniowych obejmują prowadnice wczepowe, prowadnice poprzeczne i prowadnice kulkowe.
| Prowadnica szyny „jaskółczy ogon” | Prowadnice poprzeczne | Prowadnice kulkowe | |
|---|---|---|---|
| Struktura | Przesuwany rowek lub profil profilu trapezowego ułatwia prowadzenie. | Zamknięte wałki cylindryczne są umieszczone naprzemiennie w poprzek i leżą między dwiema szynami rowka. Ruch rolki ma wpływ na dobre właściwości prowadnicy. | Stalowe kulki biegną w rowkach o kształcie łuków gotyckich, które są wbudowane w profile stołu. Ruch rolki ma wpływ na dobre właściwości prowadnicy. |
| Wyprostowanie | Standard: 50 μ Wysoka precyzja: 30 μ |
Standard: 50 μ Wysoka precyzja: 3 μ |
Wysoka precyzja: 1 μ Skrzynie biegów silnika |
Mechanizmy sterowania
Dostępne są różne mechanizmy sterujące do regulacji położenia dla odpowiednich typów systemów prowadnic na etapach. Wybór mechanizmu sterującego ma bezpośredni wpływ na precyzję i odległość przesuwu, co można osiągnąć poprzez obracanie śruby regulacyjnej.
| z napędem zębatym | Śruba regulacyjna | Śruba regulacyjna | Śruba mikrometryczna | Śruba mikrometryczna (przybliżona/dokładna regulacja) | Śruba do mikrometru cyfrowego | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mechanizm prowadzący | Prowadnica „jaskółczy ogon” | Prowadnica „jaskółczy ogon” | Prowadnik kulkowy poprzeczny/liniowy | Prowadnik kulkowy poprzeczny/liniowy | Prowadnik kulkowy poprzeczny/liniowy | Prowadnik kulkowy poprzeczny/liniowy |
| Ruch w przeliczeniu na obrót | 17 – 20 mm | 0.5–10 mm | 0.5 - 1 mm | 0.5 mm | 0.025 - 0.5 mm | 0.5 mm |
| Odpowiedni do szybkiego posuwu | ✓ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ |
| Odpowiedni do finezyjnego posuwu | ❌ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ ✓ | ✓ ✓ |
| Odpowiednie do precyzyjnego pozycjonowania | ❌ | ❌ | ✓ | ✓ | ✓ ✓ | ✓ ✓ |
| Funkcje specjalne | Swobodnie wybierany skok śruby | Tańsza niż śruba mikrometryczna | Precyzyjne pozycjonowanie w odstępach co 0.01 mm | Precyzyjne pozycjonowanie w odstępach co 0.5 μ Umożliwia dokładniejszy posuw niż w przypadku konwencjonalnych śrub mikrometrycznych |
Precyzyjne pozycjonowanie w odstępach co 0.1 μ Z wyświetlaczem cyfrowym Umożliwia dokładniejszy posuw niż w przypadku konwencjonalnych śrub mikrometrycznych |
Mechanizmy wykrywania
Jednostki ustalające są zabezpieczone śrubami, blokadami lub zaciskami dźwigniowymi. Podczas gdy śruby i blokady uniemożliwiają ruch stołu poprzez połączenie między korpusem głównym a ruchomym stołem, zaciski dźwigni mocują sam mechanizm sterujący.
| Standardowe urządzenie zaciskowe | Blokada stołu | Przeciwległy zacisk | Zacisk szczelinowy | Zacisk podnoszący | |
|---|---|---|---|---|---|
| Właściwości | Płytka zaciskowa jest dociskana bocznie do stołu za pomocą śruby mocującej. Jest to ekonomiczne rozwiązanie standardowe. | Stół staje się nieruchomy poprzez zablokowanie krążka. Powierzchnia stołu pozostaje nienaprężona. Zapobiega się zmianom położenia. | Po przeciwnej stronie śruby mikrometrycznej nośnik jest przymocowany śrubą. Aby zapewnić większą odporność na drgania i jeszcze większą moc trzymania, śruba jest zabezpieczona nakrętką. | Wał uchwytu regulacyjnego jest bezpośrednio zaciśnięty. W porównaniu z konwencjonalną konstrukcją rozwiązanie to osiąga większą siłę zaciskającą. | Końcowy efekt zaciśnięcia śruby mocującej można uzyskać za pomocą łatwo obsługiwanej dźwigni. |
Zastosowania jednostek ustalających
Zastosowania jednostek pozycjonujących są zróżnicowane i występują wszędzie tam, gdzie obrabiany przedmiot lub narzędzia muszą być precyzyjnie osiowane. Niektóre przykłady zastosowania jednostek ustalających to:
- Pozycjonowanie czujników w celu wykrywania błędów podczas etykietowania
- Umiejscowienie narzędzi do testowania szczelności na butelkach lub innych pojemnikach
- Pozycjonowanie czujników temperatury
- Pozycjonowanie rolek do nakładania kleju na obrabiany przedmiot
Czynniki wyboru i integracji jednostek lokalizujących
Przy wyborze i integracji jednostek lokalizujących należy wziąć pod uwagę niektóre czynniki. Należą do nich:
- Dokładność: Dokładność jednostki lokalizującej jest decydującym czynnikiem przy jej wyborze. W zależności od zastosowania, jednostki ustalające mogą być ustawiane z niską, średnią i wysoką precyzją.
- Zakres ruchu: Odległość ruchu jednostki lokalizującej opisuje zakres ruchu, który może pokryć element pozycjonujący.
- Obciążalność: Obciążalność wskazuje, ile obciążenia (mierzonego w niutonach) może przenieść jednostka lokalizująca. W zależności od zastosowania można również zastosować jednostki lokalizujące o wysokiej sztywności, które są szczególnie odpowiednie dla ładunków, których środek ciężkości nie znajduje się na środku stołu.
- Zgodność: Zgodność zespołu lokalizującego z innymi elementami jest ważnym czynnikiem. W ten sposób należy zwrócić uwagę na wzory wiercenia, rozmiar, wagę i użyte materiały.
- Środowisko: Środowisko zastosowania określa na przykład wymagania dotyczące rodzaju ochrony lub odporności na temperaturę, które są umieszczone na jednostce lokalizującej.
