Thanh dẫn hướng là gì? Đặc điểm, cách chọn và ứng dụng phổ biến

Thanh dẫn hướng là gì?

Thanh dẫn hướng hay Thanh trượt (ray trượt) là một linh kiện cơ khí dùng để dẫn hướng chuyển động tịnh tiến cho các bộ phận máy móc, thiết bị công nghiệp và cả đồ nội thất, được thiết kế với bề mặt mượt mà để đảm bảo chuyển động chính xác, êm ái và chịu tải tốt. Hệ thống này bao gồm thanh ray trượt và con trượt, hoạt động dựa trên nguyên lý các viên bi thép luân chuyển bên trong rãnh để tạo ra chuyển động tuyến tính.

Thanh dẫn hướng tuyến tính hoạt động như thế nào?

Thanh trượt dẫn hướng bao gồm hai thành phần chính là thanh ray trượt và con trượt:. Con trượt di chuyển dọc theo chiều dài của ray dẫn hướng dọc theo mặt phẳng mà nó được định vị.

• Thanh ray trượt (Ray trượt/Đường ray): Là phần dẫn hướng có hình dạng thanh dẹt hoặc hình hộp, được lắp đặt dọc theo đường di chuyển. 
• Con trượt (Block): Là bộ phận gắn với máy hoặc thiết bị, di chuyển trên thanh ray.

Con trượt – Block là gì?

Con trượt – Block là một bộ phận của thanh dẫn hướng tuyến tính. Con trượt được đặt trên ray. Vòng bi thép bên trong giúp giảm thiểu ma sát, cho phép khối di chuyển lên xuống trên ray một cách trơn tru. Block thường được làm bằng thép carbon hoặc thép không gỉ.

Thanh ray trượt là gì?

Ray dẫn hướng tuyến tính là thành phần cố định của hệ thống dẫn hướng tuyến tính. Con trượt di chuyển dọc theo ray cố định, tạo chuyển động trơn tru theo trục X và/hoặc Y. Ray dẫn hướng tuyến tính có thể được lắp đặt theo chiều ngang hoặc chiều dọc. Chiều dài của ray sẽ quyết định khoảng cách con trượt có thể di chuyển. Các thanh ray có thể được ghép nối với nhau để tăng chiều dài tổng thể. Bước ray được xác định bởi khoảng cách giữa tâm của mỗi lỗ trên ray. Thanh ray dẫn hướng tuyến tính thường được làm bằng thép cacbon hoặc thép không gỉ.

Các loại thanh dẫn hướng tuyến tính

Hai loại thanh dẫn hướng tuyến tính được sử dụng phổ biến nhất trong ngành điều khiển chuyển động hiện nay là ổ trục chuyển động tuyến tính tiếp xúc trượt và ổ trục chuyển động tuyến tính con lăn. Sự khác biệt chính giữa hai loại này nằm ở cách thức chuyển động của khối tuyến tính diễn ra dọc theo ray tuyến tính.

• Ổ trục chuyển động tuyến tính tiếp xúc trượt (Sliding Contact Linear Motion Bearing)

Ổ trục tuyến tính tiếp xúc trượt là loại ổ trục tuyến tính lâu đời nhất vẫn được sử dụng trong ngành công nghiệp hiện nay. Nhờ thiết kế đơn giản và chi phí thấp, các công ty vẫn thường xuyên sử dụng công nghệ cũ này.

Vòng bi tiếp xúc trượt

Một nhược điểm lớn của tiếp xúc trượt là hệ số ma sát cao so với các loại khác. Với hệ số ma sát cao như vậy, loại dẫn hướng này không phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác hoặc tốc độ cao. Ngoài ra, lượng ma sát lớn có thể gây mài mòn quá mức cho các bộ phận, khiến việc dự đoán tuổi thọ ước tính của dẫn hướng tuyến tính trở nên khó khăn.

• Vòng bi chuyển động tuyến tính dạng con lăn (Rolling Element Linear Motion Bearing)

Ngày nay, thanh dẫn hướng tuyến tính dạng con lăn là loại được sử dụng phổ biến nhất cho phần lớn các ứng dụng điều khiển chuyển động. Vòng bi hay còn gọi là con lăn, cho phép các khối chuyển động trơn tru dọc theo đường ray.

Vòng bi lăn

Nhờ sử dụng ổ bi này, hệ số ma sát thấp hơn đáng kể so với ổ bi tiếp xúc trượt, giúp việc điều khiển dẫn hướng tuyến tính của bộ phận lăn dễ dàng hơn, tăng độ chính xác và tốc độ. Các khối này rất linh hoạt, với nhiều lựa chọn đa dạng, phù hợp với hầu hết mọi ứng dụng chuyển động tuyến tính.

Ứng dụng thanh dẫn hướng

Các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao sử dụng dẫn hướng tuyến tính do khả năng chính xác và độ chính xác cao của chúng.

Thanh dẫn hướng tuyến tính được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm sản xuất, công nghiệp băng tải, máy công cụ, CNC và in 3D, robot, hàn và cắt, thiết bị chẩn đoán và phòng thí nghiệm, máy bơm, máy móc chế biến, v.v.

Lưu ý khi chọn thanh dẫn hướng

• Môi trường hoạt động

Người dùng nên đảm bảo môi trường sạch sẽ, không có mảnh vụn để ngăn chặn sự xâm nhập vào các con lăn tuần hoàn. Bụi bẩn trên ray có thể kết hợp với quá trình bôi trơn bên trong các con lăn này, làm giảm độ chính xác và hiệu suất, thậm chí có thể gây hư hỏng.

Đối với các ứng dụng không thể duy trì môi trường sạch sẽ mọi lúc, có thể bổ sung tùy chọn bôi trơn nâng cấp cho ray dẫn hướng tuyến tính để giúp tăng tuổi thọ của ray dẫn hướng và khắc phục môi trường bẩn hơn.

• Kế hoạch Bảo trì

Yêu cầu bảo trì chính là theo dõi và tra mỡ bôi trơn khi cần thiết để đảm bảo tuổi thọ tối đa của Block.

• Chi phí

Chi phí của thanh dẫn hướng thường phụ thuộc vào các yếu tố như kích thước và vật liệu của thanh. Các ứng dụng tải trọng nhẹ yêu cầu vật liệu ít bền hơn, do đó các thành phần thường có chi phí thấp hơn. Đối với các ứng dụng yêu cầu khả năng chịu tải cao hơn, cần có khối thanh dẫn hướng lớn hơn và bền hơn. Chiều rộng khối hoặc chiều dài ray tăng lên sẽ làm tăng giá các thành phần của thanh dẫn hướng.