Ontwikkelingstrends
bij lineaire geleidingen
Wie de evolutie in de lineaire technieken aandachtig onder de loupe neemt, stelt vast dat zij de trend naar nog fijnere structuren – zoals de elektronica en de microsystemen - consequent volgt. Al enige tijd geleden bereikte men het punt waarbij het niet meer lukte om de geleidingsbanen scalair verder procentsgewijs te verkleinen. Onderzoekers staken de hoofden bij elkaar en zo kwam geïntegreerde lineaire systemen met superieure prestaties tot stand.
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Het is bekend dat in de elektronica en in de microsysteemtechnieken en precisiemechanica de onderdelen kleiner worden en dat de positionering nog preciezer moet kunnen gebeuren. Een voordeel hierbij is dat de bewegende massa’s steeds nog kleiner worden en dat als gevolg daarvan de dynamiek van de systemen toeneemt, iets wat de gebruiker wel op prijs stelt. Bij het verkleinen van de componenten moet de nauwkeurigheid merkwaardig genoeg vergroten, om de toegenomen dynamiek te kunnen verwerken.
Cage creep
Het probleem van het ‘kruipen van de kooi’, in het Engels ‘cage creep’, is bij vele gebruikers van precisiegeleiders bekend. Als oorzaak voor dit fenomeen kan men hoge versnellingen, onevenwichtige voorspanningen en lastverdelingen aanduiden. Maar een nieuwe ontwikkeling van SKF elimineert met een geraffineerd «anti-creeping-systeem», kort ACS genoemd, dat ‘wegwandelen’ van de kooi uit zijn normale positie verhindert. De betrouwbaarheid van de installaties en een verhoging van de levensduur valt met ACS te verwachten. Kosten voor het vervangen van stukgelopen kooien en geleiders en ook het instellen van de vervangstukken behoort dan tot het verleden. Op de Hannovermesse 2000 zagen we hoe fijn maar tegelijk op welke stevige manier dit ACS zijn taak verrichtte.
7 mm
Een wezenlijke vernieuwing bestaat uit de miniatuurprofielsporen. Ze zijn kleiner dan ooit tevoren en ze kunnen enorme prestaties leveren. Deze zeer preciese constructie-elementen zijn kleiner dan de standaardmaten van looprollen en geleiders. De kleinste sporen zijn slechts 7 mm breed. Daarop lopen wagens op, die nog slechts 45 mm lang en 32 mm breed zijn. Ten opzichte van de vorige generatie is dat een verkleining met ongeveer 1/3. In de praktijk worden deze precisiedelen meestal met elektrische of pneumatische lineaire aandrijvingen gecombineerd.
3 mm
Daarbij komt dat in enge inbouwruimtes steeds meer technische functies ondergebracht moeten worden. Schoolvoorbeeld vormen hierbij de machine-onderdelen die vroeger met de hand en nu door elektrische motoren worden voortbewogen, zoals CNC-assen. Gevolg hiervan is dat aandrijfeenheden, lineaire meetsystemen en krachtsensoren zijn slechts enkele voorbeelden van componenten die moeten worden geïntegreerd. Ook werden nog kleinere lineaire kogellagers ontwikkeld met een asdiameter van slechts 3 mm.
De precisie spoorgeleiders uit het ‘Modular Range’programma zijn al altijd klein geweest. Kenmerkend zijn de begrensde weglengtes, de hoge stijfheid en nauwkeurigheid en de uitwisselbaarheid van de sporen. De serie LWR omvat kooien met gekruiste rollers of kogeleenheden, terwijl de LWRE bij gelijke lengte een 3 tot 5 maal hogere draagkracht hebben. In dit programma vindt men ook glijlagers en naaldrollers. Wanneer men iets compact wil bouwen, betekent dit niet eenvoudig kleiner te dimensioneren. Indien de beschikbare inbouwruimte nog kleiner wordt, dan rest er slechts nog één oplossing: een gedeelte of de hele integratie van de geleiders in de dragende of gedragen onderdelen.
Nieuwe toepassingen
Door de miniaturisering komen er nieuwe toepassingen in het gezicht. Waar een meettoestel tot nu toe slechts voor één meting geschikt was, kan men nu een tweede meetsensor in het toestel integreren. De geleidingen hebben het de mogelijkheden van het meettoestel merkelijk vergroot zonder aan de buitenafmetingen te raken. n
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Tendances de développement
des guidages linéaires
Si vous analysez consciencieusement l’évolution des techniques linéaires, vous constaterez qu’elle suit systématiquement la tendance vers des structures toujours plus fines, à l’instar de l’électronique et des microsystèmes. Il y a quelque temps, on en est arrivé à ne plus pouvoir réduire davantage les guidages de conduite. Les chercheurs se sont concertés et ont développé des systèmes linéaires intégrés dotés de performances supérieures.
Il est bien connu que, dans l’électronique, les techniques de microsystèmes et la mécanique de précision, les pièces deviennent de plus en plus petites et que le positionnement doit être toujours plus précis. Heureusement, les masses en mouvement ne cessent de diminuer, générant une hausse de la dynamique des systèmes, incontestablement appréciée par l’utilisateur. En miniaturisant les composants, la précision doit curieusement augmenter, afin de pouvoir traiter cette hausse de dynamique.
Cage creep
Bon nombre d’utilisateurs de guides de précision connaissent le problème du ‘grippage de la cage’, en anglais ‘cage creep’. Ce phénomène résulte d’accélérations importantes, de contraintes et de déséquilibres dans la répartition des charges. Un nouveau développement de SKF évite, par un système ‘d’anti-creeping’ sophistiqué, appelé ACS, que la cage ne ‘quitte’ sa position normale. Le système ACS assure une fiabilité des installations et l’accroissement de la durée de vie. Les frais liés au remplacement des cages et guides usés et au réglage des pièces de remplacement relèvent alors du passé. A la foire de Hanovre 2000, nous avons pu remarquer avec quelle finesse et solidité l’ACS exécute sa tâche.
7 mm
Les rails profilés miniatures constituent une réelle nouveauté. Ils sont plus petits que jamais et peuvent fournir des performances gigantesques. Ces éléments de construction ultra précis affichent des dimensions inférieures aux dimensions standard des galets de roulement et de guides. La largeur des plus petits rails ne dépasse pas les 7 mm. Sur ceux-ci circulent des chariots, d’une longueur de 45 mm et d’une largeur de 32 mm, soit une réduction d’environ un tiers par rapport à la précédente génération. Dans la pratique, ces éléments de précision sont généralement combinés à des entraînements linéaires électriques ou pneumatiques.
3 mm
En outre, les espaces d’encastrement étroits doivent abriter de plus en plus de fonctions techniques. Prenons comme exemple les éléments de machines qui étaient autrefois poussés à la main et qui sont maintenant entraînés par des moteurs électriques, comme les axes de CNC. Les unités d’entraînement, les systèmes de mesure linéaires et les capteurs de force ne sont que quelques exemples de composants qui sont alors à intégrer. Des roulements à bille linéaires encore plus petits, dotés d’un diamètre d’axe de seulement 3 mm, ont également été développés.
Les guides de rails de précision de la gamme ‘Modular Range’ ont toujours été petits. Ils se caractérisent par leurs longueurs limitées, leur grande rigidité et précision et l’interchangeabilité des rails. La série LWR comprend des cages équipées de roulements croisés ou d’unités à bille tandis que la série LWRE présente, pour une longueur égale, une force portante 3 à 5 fois supérieure. Ce programme comprend également des roulements à glissières et des roulements à aiguilles.
Pour construire quelque chose de compact, il ne suffit pas de réduire les dimensions. Si l’espace d’encastrement disponible diminue encore, il ne reste qu’une solution : l’intégration partielle ou totale des guides dans les éléments portants ou portés.
Nouvelles applications
La miniaturisation ouvre la porte à de nouvelles applications. Alors qu’un appareil de mesure ne convenait à ce jour que pour une seule mesure, on peut désormais intégrer un deuxième capteur de mesure dans l’appareil. Les guidages ont fortement augmenté les possibilités de l’appareil de mesure sans toucher aux dimensions extérieures. n
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