EN
БЫСТРЫЕ ССЫЛКИ
Миниатюрная линейная направляющая MGN3 — это система рельсов шириной 3 мм: блок циркуляции шариков с четырьмя рядами, работающий на профильном рельсе шириной 3 мм. Её преимущество — наименьшие габариты в линейке MGN при сохранении полезной грузоподъёмности: динамическая нагрузка — 0,29 кН, статическая нагрузка — 0,44 кН, статический момент — 0,7 Н·м; масса блока составляет 1 г, а масса рельса — 50 г на погонный метр. Инженеры выбирают её, когда ось короткая, полезная нагрузка мала, а конструкция ограничена пространством, а не силовыми параметрами. При увеличении прогиба, длины хода или требуемого срока службы в качестве основного ограничения следует рассмотреть направляющие больших размеров — MGN5 или MGN7.
Это краткий ответ. Остальная часть данной статьи содержит расчётные данные, примеры применения, в которых MGN3 является оптимальным выбором, а также случаи, когда её применение нецелесообразно.
Все значения — это каталожные характеристики на один блок для миниатюрной линейной направляющей MGN3, взятые из опубликованной производителем таблицы спецификаций MGN.
Направляющая MGN3 — это элемент качения линейный подшипник закалённая рельса из нержавеющей стали с двумя шлифованными дорожками качения и каретка, содержащая четыре ряда стальных шариков, циркулирующих при перемещении каретки. Шарики контактируют с дорожкой качения под углом 45°, поэтому каретка предварительно нагружена в направлении обеих боковых граней рельсы и одинаково жёстко противостоит нагрузкам сверху, снизу и с обеих сторон.
"3" в обозначении детали — это ширина рельсы в миллиметрах, а не ширина каретки и не ход. Рельса MGN3 имеет ширину 3 мм, что и делает серию интересной: при такой ширине рельсу можно разместить внутри корпуса, за оптическим путём или рядом с миниатюрным захватом, туда, куда рельса шириной 5 мм или 7 мм просто не поместится. Существует также серия MGN2 (2 мм), но её грузоподъёмность снижается до уровня, подходящего лишь для самых лёгких механизмов; поэтому MGN3 обычно представляет собой практический минимум для приводной оси.
Блок массой 1 г и направляющая с линейной плотностью 50 г/м означают, что возвратно-поступательная масса измеряется в граммах, а не в килограммах. Для оси, меняющей направление движения сотни раз в секунду — головки дозатора, сканирующего устройства контроля, оптического затвора — ограничением скорости служит инерция, а не грузоподъёмность. Уменьшение движущейся массы вдвое примерно вдвое снижает требуемый крутящий момент двигателя при одинаковом ускорении.
Поскольку четыре ряда шариков расположены симметрично, блок MGN3 обладает одинаковой жёсткостью при нагрузках, направленных вниз, вверх и вбок. Это имеет значение для приборов, которые собирают в одном положении, а затем эксплуатируют в другом — например, для бокового подвеса измерительной головки или для стола, установленного на вертикальной стене, поскольку проектировщику не требуется пересчитывать допустимую нагрузку блока для другого направления приложения силы.
динамическая грузоподъёмность 0,29 кН для направляющей рейки диаметром 3 мм соответствует примерно 30 кг непрерывной нагрузки в идеальных условиях. Запас прочности обеспечивает плавную работу предварительно нагруженного блока: при рабочей нагрузке 50–100 Н шарики остаются в пределах упругой деформации, и повторяемость параметров сохраняется.
Скольжение по направляющим и, в особенности, плохо смазанные клиновые направляющие на малых подачах чередуют фазы залипания и рывкового перемещения. Шариковая направляющая работает иначе: коэффициент трения остаётся в пределах 0,003–0,005, а переход от состояния покоя к движению происходит плавно. Для прибора, перемещающегося со скоростью несколько микрометров в секунду, это различие означает разницу между чистым сигналом и пилообразным.
Блок MGN3 имеет небольшую высоту сечения. Две или три оси можно расположить друг над другом, не превышая габариты прибора — именно поэтому данный размер применяется в конструкциях перекрёстных столов и порталов «в коробке».
Два блока используют одну и ту же направляющую. Вариант H имеет большую длину, поэтому он воспринимает большие нагрузку и изгибающий момент на профиле той же толщины — 3 мм:
Компромисс заключается в массе и длине, а не в жёсткости. Выбирайте блок типа H, когда нагрузка смещена относительно оси направляющей, когда головка выступает за её пределы или когда один рельс воспринимает изгибающий момент; выбирайте блок типа C, когда габаритные размеры ограничены и нагрузка приложена по центру.
Базовый расчётный ресурс миниатюрной линейной направляющей MGN3 следует стандартной зависимости для подшипников качения, опубликованной для линейных подшипников в ISO 14728-1 и используемой в форме L10 всеми ведущими производителями линейное направляющее производитель:
L10 = (C / P)³ × 50 км
где C — базовая динамическая грузоподъёмность, а P — приложенная нагрузка на один блок.
Рассмотрим пример оси измерительного прибора, где каждый из двух блоков несёт нагрузку 100 Н (P = 0,1 кН):
Из кубического закона следуют два вывода. Во-первых, ресурс крайне чувствителен к нагрузке: удвоение нагрузки сокращает расчётный ресурс в восемь раз; поэтому конструкция, работающая при 30 % от номинальной грузоподъёмности C, имеет ресурс примерно в 37 раз больший, чем конструкция, работающая при полной нагрузке C. Во-вторых, если расчётный ресурс недостаточен, переход от блока C к блоку H на той же направляющей увеличивает ресурс примерно в 2,4 раза за счёт добавления всего одного грамма массы подвижной части — как правило, это дешевле, чем переход на направляющую большего размера, поскольку при этом меняются все сопрягаемые детали.
Ресурс — это расчётная величина, а не гарантия. Загрязнение, интервал замены смазки, прямолинейность направляющей и погрешности монтажа сокращают запас ресурса, причём в направляющей с размером 3 мм этот запас исчерпывается быстрее, чем в направляющей с размером 15 мм, поскольку уплотнения и объём резервуара для смазки пропорционально меньше.
Оборудование для обработки пластин, прикрепления кристаллов, проволочного соединения и зондирования использует направляющие MGN3, где головка должна проникать в небольшой рабочий объём. Направляющая выбирается исходя из габаритов и плавности хода, а не грузоподъёмности; при этом низкое образование частиц герметичной шариковой направляющей имеет решающее значение в чистых помещениях. Наш собственный технический документ по данному размеру — MGN3 в полупроводниковом оборудовании — подробнее описывает обработку пластин, прикрепление кристаллов и автоматизированную оптическую инспекцию (AOI) с метрологией.
Измерительная ось требует постоянства силы трения в большей степени, чем грузоподъёмности. Блоки MGN3 демонстрируют незначительные колебания силы трения, поэтому сканирование с постоянной скоростью не проявляется в виде позиционных пульсаций — именно поэтому данный размер применяется в профилометрах-проекторах, визионных столах и установках для измерения поверхностей.
Шприцевые насосы, устройства подачи образцов, подающие механизмы предметных стёкол и микроскопные столы используют MGN3 благодаря малой высоте сечения и тихой работе. В анализаторе с десятками параллельных осей масса движущихся частей на уровне нескольких граммов позволяет сохранять низкое потребление энергии приводами и минимальное тепловыделение.
Выравнивание волокна с волноводом или линзы с диодом требует регулировки с точностью менее одного микрометра на ходе в несколько миллиметров. MGN3 с винтом мелкого шага обеспечивает такое перемещение в компактном корпусе, который размещается на оптическом столе, не перекрывая путь луча.
Миниатюрные захваты, дозаторы, головки для захвата и микроманипуляторы используют MGN3 в качестве линейного соединения, поскольку блок можно интегрировать непосредственно в корпус инструмента, а четырёхнаправленная грузоподъёмность означает, что один и тот же компонент подходит как для верхнего, так и для бокового монтажа.
Для компонента, устанавливаемого однократно и фиксируемого, направляющие MGN3 обеспечивают более прямолинейное и воспроизводимое скольжение по сравнению с клиновыми направляющими при меньшей стоимости сборки по сравнению с индивидуальными гибкими элементами.
Миниатюрная линейная направляющая MGN3 — это прецизионный компонент с фиксированным пределом грузоподъёмности. Перейдите к следующему размеру, если выполняется хотя бы одно из следующих условий:
Рельс толщиной 3 мм жёсткий для своих размеров, но не в абсолютном смысле: при пролёте 300 мм прогиб под боковой нагрузкой может превысить точность, которую прибор должен обеспечивать. Это структурное ограничение, поэтому решение — увеличение сечения, а не улучшение каретки.
Пять параметров определяют цену, срок поставки и техническую осуществимость миниатюрного линейного направляющего пути MGN3:
Направьте эти пять параметров в виде чертежа (PDF, DWG или STEP); компания KGT в течение 24 часов предоставит проверку обработки, цену, минимальный объём заказа (MOQ) и срок поставки. Линейные направляющие серии MGN производятся компанией KGT на заводе в Вэньчжоу (провинция Чжэцзян), сертифицированном по стандарту ISO 9001; перед подбором кареток к направляющим проводится контроль параллельности хода, допуска по высоте и зазора в соответствии с заявленным классом точности.
Каретка MGN3C имеет динамическую грузоподъёмность (C) 0,29 кН, статическую грузоподъёмность (C₀) 0,44 кН и статический момент (Mᵣ) 0,7 Н·м. Длинная каретка MGN3H имеет значения 0,39 кН, 0,68 кН и 1,0 Н·м соответственно. Указанные характеристики относятся к одной каретке; при использовании каретки с двумя блоками вертикальная грузоподъёмность удваивается, однако моментная грузоподъёмность увеличивается не в той же пропорции.
C — это стандартный блок, а H — более длинный блок той же ширины направляющей. H не является классом точности и не представляет собой более широкую направляющую: он использует ту же направляющую шириной 3 мм, увеличивает массу блока на 1 г и повышает динамическую нагрузку примерно на 34 %, а статический момент — примерно на 43 %.
Используйте формулу L10 = (C/P)³ × 50 км. При нагрузке 100 Н на блок расчётный ресурс MGN3C составляет около 1220 км, а MGN3H — около 2966 км. Фактический ресурс зависит от смазки, загрязнения и точности монтажа; поэтому проект, расчётный ресурс которого отличается от целевого менее чем на 20 %, следует перепроверить, а не принимать без дополнительной оценки.
Варианты из нержавеющей стали официально указаны только для более крупных размеров MGN, применяемых в условиях повышенной влажности и в чистых помещениях. Для MGN3 уточняйте наличие и сроки поставки у поставщика до включения этого исполнения в чертёж — замена на этом этапе обходится дорого.
Да. Направляющие рейки нарезаются и обрабатываются по чертежу, включая шаг отверстий, нарезку резьбы на концах и маркировку стыков; блоки поставляются комплектами подобранной парности в соответствии с заказанным классом точности. Направьте чертёж для проверки обработки.
Стандартный класс (N) достаточен при замкнутом контуре позиционирования с использованием сервопривода и энкодера. Выберите высокий (H) или прецизионный (P) класс при параллельной установке двух реек, при подаче измерительного зонда по оси или когда бюджет погрешностей прибора уже исчерпан до установки направляющей.
Блок и рейка MGN3 крепятся винтами класса M1.6; рейка фиксируется болтами к обработанному базовому упору. Зажим рейки упором, а не полагание на болты для обеспечения положения — вот что сохраняет прямолинейность, за которую и приобретён указанный класс точности.
Миниатюрная линейная направляющая MGN3 имеет такие габариты, что позволяет разместить прецизионную ось там, где обычная линейная направляющая неприменима: рельс высотой 3 мм, каретка массой 1 г, динамическая грузоподъёмность 0,29 кН и одинаковая жёсткость по четырём направлениям. Это оптимальный выбор для приборов с коротким ходом и малой нагрузкой в полупроводниковых, измерительных, медицинских и фотонных системах; однако при увеличении нагрузки, моментов или длины рельса этот вариант становится неудачным — в таком случае применение MGN5 или MGN7 обойдётся дешевле, чем переделка проекта, изначально рассчитанного на недостаточную грузоподъёмность.
