Lineaire geleiders en systemen – inclusief Cartesiaanse robots, portaalsystemen en XY-tafels – worden doorgaans onderworpen aan zowel lineaire krachten als gevolg van neerwaartse, opwaartse en zijbelastingen en rotatiekrachten als gevolg van radiale belastingen. Rotatiekrachten – ook wel momentkrachten genoemd – worden doorgaans gedefinieerd als rollen, stampen en gieren, gebaseerd op de as waarom het systeem probeert te draaien.
Een moment wordt veroorzaakt door een kracht die wordt uitgeoefend op een afstand. Een momentkracht veroorzaakt geen rotatie, hoewel het vaak wordt verward met koppel, wat een kracht is die ervoor zorgt dat een lichaam om een as draait.
Om rollen, stampen en gieren in lineaire systemen te definiëren, we moeten eerst de drie primaire assen vaststellen: X, Y en Z.
De twee assen van het horizontale vlak worden doorgaans gedefinieerd als X en Y , waarbij de X-as in de bewegingsrichting is. De Y-as is orthogonaal (loodrecht) op de bewegingsrichting en bevindt zich ook in het horizontale vlak. De Z-as is orthogonaal op zowel de X- als de Y-as, maar bevindt zich in het verticale vlak. (Om de positieve richting van de Z-as te vinden, gebruikt u de rechterhandregel: wijs de wijsvinger in de richting van positieve X, buig deze vervolgens in de richting van positieve Y en de duim geeft positieve Z aan.)
In systemen met meerdere assen wordt de bewegingsrichting van de onderste as doorgaans gedefinieerd als de X-as. Als de volgende as erboven ook horizontaal is, wordt die as gedefinieerd als Y, en wordt de verticale as (zelfs als dit de tweede as is, direct bovenop X) gedefinieerd als de Z-as.
Roll, pitch en gier zijn rotatiekrachten of momenten rond de X-, Y- en Z-assen. Net als pure lineaire krachten, moet met deze momentkrachten rekening worden gehouden bij het berekenen van de levensduur van lagers of bij het bepalen van de geschiktheid van een lineair systeem om statische belastingen te weerstaan.
Rol: een rolmoment is een kracht die probeert een systeem om zijn X-as te roteren, van links naar rechts. Een goed voorbeeld van rollen is een vliegtuigbankieren.
Lagers met een “rug-aan-rug” of ” O, ”loopvlakopstelling hebben hogere rolmomentcapaciteiten dan lagers met een” van voren naar voren “of” X “-opstelling, vanwege de grotere momentarm die wordt gevormd door de contactlijnen tussen de ballen en de loopvlakken.
Afbeelding tegoed: Bosch Rexroth
Pitch: een pitchmoment probeert een systeem te laten roteren om zijn Y-as, van voren naar achteren. Om je de toonhoogte voor te stellen, denk aan de neus van een vliegtuig dat naar beneden of naar boven wijst.
Gieren: gieren treedt op wanneer een kracht probeert een systeem om zijn Z-as te laten draaien. Om gieren te visualiseren, stel je een modelvliegtuig voor dat aan een touwtje hangt. Als de wind precies goed waait, zullen de vleugels en neus van het vliegtuig horizontaal blijven (niet rollen of stampen), maar het zal rond de snaar draaien waaraan het hangt. Dit is gieren.
Zowel pitch- als giermomenten leggen een overmatige belasting op de kogels aan de uiteinden van een lineair lager, een toestand die soms wordt aangeduid als randbelasting.
Afbeelding tegoed: NSK
Hoe rol-, stamp- en giermomenten tegen te gaan
Lineaire geleiders en systemen hebben hogere capaciteiten voor zuivere lineaire krachten dan voor momentkrachten, dus het oplossen van momentkrachten in lineaire krachten kan verhoog de levensduur van de lagers aanzienlijk en verminder doorbuiging. Voor rolmomenten is de manier om dit te bereiken het gebruik van twee lineaire geleiders parallel, met één of twee lagers per geleider. Dit zet de rolmomentkrachten om in pure neerwaartse en opstijgende belastingen op elk lager.
Op dezelfde manier kan het gebruik van twee lagers op één geleider pitchmomentkrachten elimineren door ze om te zetten in pure neerwaartse en lanceringsbelastingen op elk lager. Door twee lagers op één geleider te gebruiken, worden ook giermomentkrachten tegengegaan, maar in dit geval zijn de resulterende krachten zijdelingse (laterale) krachten op elk lager.
Afbeelding tegoed: NSK
Eigenschap afbeelding: Newport