De huidige generatie machinebouwers heeft bij de keuze van zijn pneumatische geleide-sledes te maken met veel variabelen. In eerste instantie zijn daar de technische specificaties die betrekking hebben op onder meer belasting, snelheid en nauwkeurigheid. Maar er is meer. Zo stellen klanten in toenemende mate eisen aan de afmetingen van de eindoplossing en de levensduur. Hiermee worden thema’s als ‘compact bouwen’, hoge sterkte en stijfheid en een hoge betrouwbaarheid steeds belangrijker. Een pneumatische geleide-slede kiezen die exact past in de complexe hoeveelheid van variabelen is niet heel ingewikkeld.
Deze blog behandelt de eigenschappen waarover een geleide slede moet beschikken om hoge nauwkeurigheden te realiseren en hoge belastingen aan te kunnen terwijl de levensduur en kosten acceptabel blijven.
Een pneumatische geleide-slede bestaat in de basis uit een geleideplaat en een slede. De slede is gekoppeld aan één of meer pneumatische cilinders die – door bekrachtiging met lucht – de beweging tot stand brengen. Om beide onderdelen zo wrijvingsloos mogelijk ten opzichte van elkaar te laten bewegen wordt een lagering toegepast. Tot zover de basis. Maar hoe kun je de afmetingen van een geleide-slede tot een minimum beperken? En daarbij de nauwkeurigheid en levensduur juist maximaliseren?
De lengte van een geleide-slede is grotendeels afhankelijk van de krachtdichtheid van het element. Met de krachtdichtheid wordt feitelijk aangeduid hoeveel kracht beschikbaar is per volume-eenheid die in dit geval vooral betrekking heeft op de bijbehorende cilinder. Hoe hoger de krachtdichtheid van een cilinder met bepaalde afmetingen, hoe hoger de kracht is die deze kan overbrengen. Of andersom gezegd: hoe hoger de krachtdichtheid, hoe kleiner de cilinder is uit te voeren voor het overbreng en van een specifieke kracht.
Bij pneumatische cilinders wordt de krachtdichtheid onder andere bepaald door de luchtdruk. Daarbij geldt dat een hogere druk in de cilinder leidt tot een hogere krachtdichtheid. Beperkingen in de hoogte van de luchtdruk liggen enerzijds bij de generator van de perslucht (de compressor en luchtverzorgingsunit), maar vooral bij de eigenschappen van de cilinder zelf. Zo spelen zowel de constructie als de materialen een rol in het vermogen om hoge krachten op te nemen en over te dragen naar de applicatie. Maar ook het aantal cilinders. Zo is met twee cilinders een dubbele krachtdichtheid van een geleide-slede te realiseren.
Cilinders bereiken een hogere sterkte wanneer ze vervaardigd zijn uit één stuk kwalitatief hoogwaardig materiaal. Bij een geleide-cilinder gaat het dan bijvoorbeeld om het juk en de slede die uit één stuk zijn vervaardigd. Hierdoor ontstaat een torsiestijve component die bestand is tegen hoge laterale belastingen. De doorbuiging is in dat geval minimaal wat eveneens bijdraagt aan een hoge (herhalings)nauwkeurigheid.
Verder speelt de demping een cruciale rol. Hoge krachten en snelheden opbouwen is immers alleen zinvol wanneer de demping zodanig is dat de energie die vrijkomt bij het afremmen van de cilinder, netjes en efficiënt wordt opgenomen. Hiervoor zijn verschillende mogelijkheden beschikbaar waaronder de mechanische of elastische demping, een pneumatische en servopneumatische demping of de zwaarste: een hydraulische demping. Hierover kunt u meer teruglezen in de blog ‘hoe demp je een pneumatische cilinder’.
De mogelijkheid van de geleide-cilinder om grote krachten op te nemen, verbetert eveneens door toepassing van een geschikte geleiding. Bijvoorbeeld een kogelgeleidingen waarbij vooral de kogelelementen van een goede kwaliteit zijn. Dat betekent: nauwkeurig rond en voldoende hard. Ook een goede smering en een goede behuizing die voorkomt dat stof, vocht en vuil tussen de kogels terecht kan komen spelen een rol. Ook glijlagers zijn geschikt voor het opnemen en overdragen van hoge krachten. Mits nauwkeurig vervaardigd en van het juiste materiaal.
Bovenstaande eigenschappen van de cilinder en de onderdelen van een geleide-slede dragen voor een belangrijk deel ook bij aan een lange levensduur. Het gaat dan om de constructie en materialen, de toepassing van een goede demping en een robuuste constructie.
De levensduur wordt verder positief beïnvloed door een lage onderhoudsbehoefte. Goede afdichtingen die voorkomen dat er vuil en stof in de geleiding-slede leveren hierin een belangrijke bijdrage. Dit geldt ook voor een goede levensduursmering.
Niet minder belangrijk is de dimensionering van de componenten. Wanneer gekozen wordt voor beperkte afmetingen in het kader van compact bouwen, maar de componenten zijn niet of nèt geschikt voor de optredende belastingen, dan zal dit de levensduur niet ten goede komen. Groter dimensioneren lost dit probleem weliswaar op, maar frustreert weer de wens om compact te bouwen. Door een geschikt engineeringpakket te hanteren is het mogelijk de juiste component te selecteren die voldoet aan de verschillende eisen en wensen.
Als een drie-eenheid zijn bovenstaande eigenschappen in veel gevallen ook direct te koppelen aan nauwkeurigheid. Een robuuste, goed gedimensioneerde constructie (uit één stuk), waarvan de onderdelen nauwkeurig zijn geproduceerd, draagt bij aan een nauwkeurige werking van de geleide-slede. Inclusief een hoge herhalingsnauwkeurigheid en óók bij hoge belastingen.
Samenvattend: wie compact wil bouwen en daarbij ten aanzien van slede-geleidingen niet wil inboeten op een hoge nauwkeurigheid en lange levensduur, doet er verstandig aan om een kwalitatief hoogwaardige component te kiezen. De meerprijs voor deze investering wordt in korte tijd terugverdiend door minder machinestilstand, uitval en storingen, lagere onderhoudskosten en een kleinere voetafdruk.