Lineære guider og systemer – inklusive kartesiske robotter, portalsystemer og XY-tabeller – udsættes typisk for både lineære kræfter på grund af nedadgående, opadgående og sidebelastninger og rotationskræfter på grund af overhængte belastninger. Rotationskræfter – også kaldet momentkræfter – defineres typisk som rulle, pitch og yaw, baseret på den akse, som systemet forsøger at rotere omkring.
Et øjeblik er forårsaget af en kraft, der påføres en afstand. Et momentkraft forårsager ikke rotation, selvom det ofte forveksles med drejningsmoment, hvilket er en kraft, der får et legeme til at rotere omkring en akse.
For at definere rulle, stigning og kæbe i lineære systemer, vi skal først etablere de tre primære akser: X, Y og Z.
De to akser i det vandrette plan er typisk defineret som X og Y , med X-aksen i bevægelsesretningen. Y-aksen er vinkelret på bevægelsesretningen og er også i det vandrette plan. Z-aksen er vinkelret på både X- og Y-akserne, men den er placeret i det lodrette plan. (For at finde den positive retning af Z-aksen skal du bruge højre håndregel: peg pegefingeren i retning af positiv X, krøl den derefter i retning af positiv Y, og tommelfingeren vil indikere positiv Z.)
I flerakse-systemer defineres køreretningen for bundaksen typisk som X-aksen. Hvis den næste akse over den også er vandret, defineres denne akse som Y, og den lodrette akse (selvom det er den anden akse, direkte oven på X), defineres som Z-aksen.
Rulle, pitch og yaw er rotationskræfter eller øjeblikke omkring X-, Y- og Z-akserne. Ligesom rene lineære kræfter skal disse momentkræfter tages i betragtning ved beregning af lejelevetid eller bestemmelse af, hvorvidt et lineært system er egnet til at modstå statiske belastninger.
Rulle: Et rullemoment er en kraft, der forsøger at forårsage en system til at rotere omkring sin X-akse fra side til side. Et godt eksempel på roll er en flybank.
Recirkulerende lejer med “back-to-back” eller ” O, ”kørebanearrangement har højere rullemomentkapaciteter end lejer med et” front-to-front “eller” X “-arrangement på grund af den større momentarm dannet af kontaktlinierne mellem kuglerne og kørebanerne.
Billedkredit: Bosch Rexroth
Pitch: Et stigningsmoment forsøger at få et system til at rotere omkring sin Y-akse, fra forsiden til bagsiden. For at forestille dig tonehøjde skal du tænke på et flys næse, der peger nedad eller opad.
Yaw: Yaw opstår, når en styrke forsøger at få et system til at rotere omkring sin Z-akse. For at visualisere kæbe, forestil dig et modelfly, der er ophængt på en streng. Hvis vinden blæser lige rigtigt, vil flyets vinger og næse forblive plan (ingen rullende eller pitching), men den vil rotere rundt om den streng, hvorfra den er ophængt. Dette er yaw.
Både pitch- og yaw-øjeblikke lægger overskydende belastning på kuglerne placeret i enderne af et lineært leje, en tilstand, der undertiden kaldes kantbelastning.
Billedkredit: NSK
Sådan modvirkes rulle-, pitch- og yaw-øjeblikke
Lineære guider og systemer har højere kapaciteter til rene lineære kræfter end for momentkræfter, så opløsning af momentkræfter til lineære kræfter kan øger lejets levetid betydeligt og reducerer afbøjning. For rullemomenter er måden at opnå dette på at bruge to lineære guider parallelt med en eller to lejer pr. Guide. Dette omdanner rullemomentkræfterne til rene nedadgående og løftende belastninger på hvert leje.
Tilsvarende kan anvendelse af to lejer på en styring eliminere stigningskraftmomentkræfter og konvertere dem til rene nedadgående og løftende belastninger på hvert leje. Brug af to lejer på en styring modvirker også kræfter i krængningsmoment, men i dette tilfælde er de resulterende kræfter sidekræfter (laterale) på hvert leje.
Billedkredit: NSK
Kredit for funktionsbillede: Newport