Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Таблица 1. Конструктивные исполнения шариковых втулок по DIN ISO 10285
Стандартизация — DIN ISO 10285 (заменил DIN 636 и DIN 642). Реальные обозначения и габариты см. в каталогах THK, NB, IKO, Misumi, HIWIN.
Таблица 2. Основные типоразмеры LM/LMK/LMF для скоростных осей pick-and-place
Габариты по DIN ISO 10285 / каталогам ведущих производителей (THK, NB, IKO). Точные размеры верифицируются по каталогу выбранного бренда — допуски на L могут отличаться.
Таблица 3. Динамическая нагрузка и ходовые параметры
Значения C и C₀ — ориентировочные по каталогам THK, NB, IKO для классической LM-UU; расчёт по ISO 14728-1:2017. Реальные данные сверяются по каталогу выбранного производителя. Без опорного рельса ход ограничен прогибом вала.
Таблица 4. Закалённые валы для линейных втулок: параметры исполнения
Данные сведены по техническим каталогам производителей закалённых валов (THK, NB, Thomson, Misumi). Соответствие сталей: ГОСТ 1050-2013 (сталь 50), ГОСТ 801-78 (ШХ15), ГОСТ 5632-2014 (95Х18).
Содержание статьи
Механизм pick-and-place — ячейка автоматизации, выполняющая операции захвата детали, перемещения по заданной траектории и установки в целевую точку. Базовые применения: SMT-монтаж электронных модулей, фасовка штучных изделий, перекладка заготовок в обрабатывающем центре, обслуживание прессов и литьевых машин, упаковка медицинских изделий. Цикл — от 200 мс на лёгких SMT-машинах до 2–4 секунд на промышленных линиях с массой груза 1–5 кг.
Базовая компоновка — двух- или трёхосный декартов манипулятор с осями X-Y-Z, реже с дополнительной поворотной осью θ. Каждая ось включает направляющие (линейный рельс с кареткой либо закалённый вал с шариковой втулкой), привод (ШВП, синхронный ремень или прямой линейный мотор), сервопривод с энкодером, концевые выключатели. Захватная головка — вакуумная присоска, пневматический грипер либо электромагнит.
Лёгкие быстрые оси с массой груза до 1 кг и ходом до 500–800 мм строятся на шариковых втулках LM, LMK, LMF по DIN ISO 10285. Это оптимум по соотношению точности, скорости и стоимости запасных частей. На промышленных машинах с массой груза свыше 5 кг применяются профильные рельсовые системы, но в нише до 5 кг шариковые втулки на закалённых валах сохраняют доминирующее положение.
Сквозной критерий выбора
Линейная втулка на закалённом валу обеспечивает компактный круглый профиль направляющей, простой монтаж в корпусе по посадке H7, низкое трение и хорошую переносимость загрязнений в простом исполнении. Главное ограничение — рост прогиба вала при увеличении хода. Это компенсируется применением валов с опорой (supported shaft) и втулок типа LM-OP с прорезью.
Линейная шариковая втулка — рециркулирующий шарикоподшипник линейного перемещения. Внутри корпуса размещаются ряды стальных шариков, движущихся по замкнутым траекториям между нагруженной (на валу) и ненагруженной зонами. Шарики удерживаются пластиковым либо стальным сепаратором, нагруженная зона воспринимает радиальную силу через тонкостенные стальные направляющие (race plate).
Базовая серия — LM-UU: цилиндрический корпус с двусторонними резиновыми уплотнениями, монтаж запрессовкой в корпус H7. Ряд по DIN ISO 10285: LM6, LM8, LM10, LM12, LM16, LM20, LM25, LM30, LM35, LM40, LM50, LM60 — число обозначает диаметр вала в мм. Удлинённое исполнение LM-LUU с двойным комплектом шариков воспринимает в 1,7 раза большую нагрузку и опрокидывающие моменты.
Фланцевые серии LMK (квадратный фланец) и LMF (круглый фланец) предназначены для прямого винтового крепления к плите без отдельного корпуса. LMH — со срезанным полуфланцем для стеснённых пространств. Серия LM-OP с продольной прорезью устанавливается на закалённых валах с продольной опорой (supported shaft) и снимает ограничение по длине хода до 2–3 м.
Типовая ошибка
Запрессовка втулки в корпус с тугой посадкой (плотнее H7) приводит к деформации тонкостенных направляющих качения и снижению ресурса в 3–5 раз. Обязательное условие монтажа — корпус по H7, вал по h6 со скользящей посадкой; затяжка фланца LMK/LMF — без перекоса и в крест.
Прецизионные закалённые валы — критический элемент пары «вал-втулка». Стандартное исполнение: углеродистая сталь Cf53 (DIN), аналог AISI 1055 либо сталь 50 по ГОСТ 1050-2013, с поверхностной закалкой ТВЧ на глубину 0,8–2,5 мм до твёрдости HRC 58–62. После термообработки выполняется бесцентровое шлифование до допуска h6 (ISO 286-2) и полирование до шероховатости Ra ≤ 0,4 мкм.
Для агрессивных сред (пищевое производство, химия, медицина) применяются валы из мартенситной нержавеющей стали AISI 440C (российский аналог 95Х18 по ГОСТ 5632-2014) со сквозной закалкой и твёрдостью HRC 52–58. Альтернатива — углеродистая сталь со слоем твёрдого хрома 8–25 мкм по ГОСТ 9.305-84.
Прямолинейность стандартных валов — не хуже 0,3 мм/м, для прецизионного исполнения — 0,2 мм/м. На большой длине применяются валы с опорой (supported shaft), закреплённые на профиле через стойки с шагом, рассчитанным из условия допустимого прогиба под нагрузкой.
Расчёт оси pick-and-place начинается с определения суммарной нагрузки на втулку. Учитывается масса каретки и захвата, масса детали, сила инерции при ускорении (F_ин = m · a), опрокидывающий момент от смещения центра масс относительно оси втулки. Для типовых SMT-машин a = 20–50 м/с².
Базовая долговечность рассчитывается по ISO 14728-1:2017: L = 50 · (C / P)³, где L — ресурс в км пробега, C — динамическая грузоподъёмность по каталогу, P — эквивалентная нагрузка. Для проектного ресурса 5000 км эквивалентная нагрузка не должна превышать ≈ 0,21·C — типовой запас для двухсменной работы pick-and-place 5–7 лет.
Установка двух втулок на одном валу обязательна для исключения углового перекоса. Расстояние между втулками — минимум 1,5–2,0 диаметра вала для восприятия опрокидывающего момента без заклинивания. На двухвальной направляющей второй вал и пара втулок принимают момент рысканья и фиксируют положение по горизонтальной оси.
Пример расчёта
Лёгкая ось pick-and-place: подвижная масса 1,5 кг, ускорение 20 м/с², ход 400 мм. Сила инерции: 1,5 · 20 = 30 Н. С учётом веса (1,5 · 9,81 ≈ 15 Н) и опрокидывающего момента эквивалентная нагрузка на одну втулку — около 30 Н. Выбираем LM12-UU с C = 380 Н. Расчёт по ISO 14728-1: L = 50·(380/30)³ ≈ 101 700 км. Запас по ресурсу избыточный — можно перейти на LM10-UU и сэкономить массу.
Главный фактор снижения ресурса линейной втулки — попадание абразивных частиц в зону качения. Шарики и тонкостенные дорожки чувствительны к загрязнениям размером более 5–10 мкм: одна абразивная частица вызывает локальную микропластическую деформацию и провоцирует ускоренное отслаивание (spalling) поверхности качения.
Базовая защита — двусторонние резиновые уплотнения «UU» (NBR либо Viton FPM для высоких температур). Они отсекают пыль и удерживают смазку в зоне качения, отсекая частицы ≥10 мкм. Для пыльных производств (текстиль, деревообработка, литьё) применяются усиленные двойные пыльники WW (UU + дополнительный скребок), а также сильфоны и гофры из армированной ткани, защищающие весь рабочий участок вала.
Смазка выполняется консистентной литиевой смазкой класса NLGI 2 либо синтетической полимочевинной для высоких скоростей. Интервал — каждые 100 км пробега либо 2000 часов работы, что наступит раньше. Для чистых производств и медицинской техники применяются смазки с допуском NSF H1 (для случайного контакта с продуктом) по FDA 21 CFR §178.3570.
Признаки износа линейной втулки: неравномерное усилие движения каретки, локальные «провалы», шум перекатывания шариков, рост вибрации, видимые следы выкрашивания на валу (точечные ямки, продольные риски). При обнаружении дефектов вала вместе с втулкой меняют и вал — новая втулка на изношенном валу даёт ресурс в 5–10 раз ниже.
Демонтаж втулки из корпуса выполняется выпрессовкой через оправку с равномерным усилием. Удар по торцу либо по корпусу втулки приводит к разрушению сепаратора и потере шариков. При монтаже новой втулки корпус прогревается до +60…+80 °C. Положение втулки относительно нагрузки — по меткам производителя (стрелка на торце), указывающим ориентацию нагруженной зоны.
После сборки выполняется холостой прогон оси без нагрузки на 20–30 циклах полного хода для распределения смазки и проверки плавности. Контроль усилия — динамометром: рост сопротивления свыше 1,5 раза от паспортного значения указывает на перекос корпуса либо избыточный натяг.
Совместимость компонентов
Не допускается смешивание втулок разных производителей и серий на одной оси. Различия в посадочных допусках корпуса (h6/h7/g6 у разных брендов), внутреннем зазоре «class N/L/H» и точности обработки направляющих качения приводят к неравномерному нагружению и снижению ресурса. В пределах одной оси — комплект втулок одного производителя.
Профильный каталог компонентов для pick-and-place:
Углублённые материалы: «Прецизионные закалённые валы для линейных подшипников», «Прецизионные валы и линейные втулки для стеклообрабатывающего оборудования». По монтажу подшипников на гладкие валы: «Закрепительные втулки H серии», «Зажимные втулки для фиксации», «Закрепительные втулки AH для демонтажа».
Наверх страницы
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.