Linear Bearing Slides (Thanh trượt ổ bi tuyến tính)

Linear bearings (ổ bi tuyến tính) là các loại ổ bi đặc biệt. Không giống như radial ball bearings (ổ bi hướng tâm), chúng hoạt động bằng cách cho các viên bi chạy qua các rãnh tuần hoàn (cyclical tracks) dọc theo chiều dài của thanh ray (rail) hoặc trục (shaft), nhằm tạo ra chuyển động tuyến tính trơn tru, ổn định và chính xác.

Chúng được sử dụng trong nhiều hệ thống tự động hóa công nghiệp, bao gồm máy in 3D (3D printers) và máy CNC (CNC machines).

Attention (Lưu ý)

Không giống như hầu hết các loại thanh trượt khác, các viên bi của linear bearings không được giữ chặt khi ổ bi bị tháo ra khỏi thanh ray. Linear bearings bị mất một vài viên bi sẽ hoạt động kém hơn một chút. Hãy xử lý và bảo quản ổ bi cẩn thận, đồng thời chuẩn bị sẵn tinh thần nếu các viên bi bị rơi ra.

Có hai loại ổ bi tuyến tính (linear bearings) thường được sử dụng trong FTC:

1. Round Linear Bearings (Ổ bi tuyến tính dạng tròn)

2. Linear Bearing Blocks (Khối ổ bi tuyến tính)

MGN Series Linear Bearing Blocks (Khối ổ bi tuyến tính dòng MGN)

MGN linear bearing blocks là loại phổ biến nhất trong các cuộc thi FTC. Chúng là loại nhỏ nhất thuộc phân loại thanh trượt (slide classification) lớn hơn được sản xuất bởi HIWIN Corporation.

Các khối trượt MGN có nhiều kích thước khác nhau, nhỏ nhất là MGN7 và lớn nhất là MGN15.

Khuyến nghị rằng các đội chỉ nên sử dụng MGN7, MGN9, và MGN12. Một cặp MGN12 slides là đủ để nâng một robot nặng 40 lb (20 kg). MGN9 slides có khối lượng và kích thước tương tự với MiSUMI drawer slides (thanh trượt ngăn kéo MiSUMI). MGN7 slides nhỏ hơn, nhưng hơi bất tiện vì chúng sử dụng ốc M2 khi lắp ráp.

Nếu đặt mua trực tiếp thông qua các nhà cung cấp công nghiệp như HIWIN, những thanh trượt này có thể rất đắt.

Tuy nhiên, đối với người dùng cá nhân, chúng được bán với giá hợp lý hơn thông qua Amazon và eBay, mặc dù các nhà bán hàng này có thể kiểm soát chất lượng kém. Bạn có thể tìm thêm thông tin bằng cách tìm trên Google với từ khóa:

“improving cheap MGN slides”

All different sizes of MGN slides (Tất cả các kích cỡ thanh trượt MGN)

Advantages (Ưu điểm)

• Cực kỳ trơn tru nhờ việc sử dụng ball bearings (ổ bi).

• Cứng vững và mạnh mẽ hơn gần như tất cả các loại thanh trượt khác.

• Thanh ray bằng thép (steel rails) không bị mòn như các thanh nhôm.

Disadvantages (Nhược điểm)

• Vì ray và slider đều được làm hoàn toàn bằng thép, nên chúng nặng hơn so với aluminum drawer slides (thanh trượt nhôm).
  (Tuy nhiên, MGN9 chỉ nặng hơn một chút, còn MGN7 lại nhẹ hơn một chút.)

• Cách đơn giản nhất để kết nối các thanh trượt và gắn puly (pulleys) là sử dụng các chi tiết tùy chỉnh (custom parts).

• Các thanh trượt giá rẻ thường cần được vệ sinh và bôi trơn lại (clean and re-grease) để hoạt động trơn tru.

Examples (Ví dụ)

• 8813 The Winter Soldiers’ Rover Ruckus robot với cơ cấu nâng mở rộng (lift extended)
  → Sử dụng MGN12 slides kết hợp ống hộp tùy chỉnh (custom box tubes).

• 8221 Cubix’s Res-Q robot với cơ cấu nạp mở rộng (deposit extended)
  → Sử dụng MGN slides kết hợp các chi tiết in 3D (3D printed parts).

Round Linear Bearings (Ổ bi tuyến tính dạng tròn)

Round linear bearings tương tự như linear bearing blocks, và có đặc tính hoạt động tương tự, nhưng chúng có thể sử dụng với bất kỳ trục tròn (round shaft) nào, thay vì thanh ray chuyên dụng (specialized rail).

Chúng cũng có thể được sử dụng trong các cơ cấu trượt cần xoay quanh trục của chính nó (rotational linear motion).

Nguồn cung ứng (Availability):
Round linear bearings có thể dễ dàng mua từ hầu hết các nhà cung cấp linh kiện robot, bao gồm goBILDA và Actobotics.
Tuy nhiên, hiện tại không có bộ kit nâng (lift kit) nào sử dụng các loại ổ bi này được cung cấp sẵn (out-of-the-box) bởi các hãng trên.

Do đó, rất khó để tạo ra một hệ thống trượt nhỏ gọn (compact slide system) chỉ bằng các linh kiện trong bộ kit.
Vì vậy, đa số các đội khi sử dụng loại ổ bi này phải thiết kế các chi tiết tùy chỉnh (custom parts) để gắn chúng.

Round linear bearings thường được gắn bằng kẹp (clamps), nhưng cũng có thể được gắn bằng snap rings (vòng giữ), chúng bám vào các rãnh bên ngoài của ổ bi (grooves on the outsides of the bearings).

Nhiều đội sử dụng round linear bearings cùng với ống nhôm (aluminum tubes) hoặc ống sợi carbon (carbon fiber tubes) thay vì ống thép (steel tubes) để giảm khối lượng (save weight).
Tuy nhiên, các cụm trượt (slide assemblies) được làm theo cách này rất nhẹ nhưng dễ bị mòn theo thời gian, vì các viên bi bằng thép sẽ mài mòn vật liệu mềm hơn (như nhôm hoặc carbon).

Do đó, các đội nên ghi nhớ điều này và thiết kế sao cho có thể dễ dàng thay thế các ống khi cần.

Examples (Ví dụ)

• 8417 'Lectric Legends’ Rover Ruckus robot với các thanh trượt mở rộng (slides extended)
  → Sử dụng round linear bearings, ống carbon fiber, và giá đỡ in 3D (3D printed mounts).

• 5975 Cybots’ Relic Recovery robot với cánh tay mở rộng (relic arm extended)
  → Sử dụng round linear bearings, ống carbon fiber, và giá đỡ in 3D.

• 11115 Gluten Free Skystone linear slide arm
  → Sử dụng round linear bearings, trục kim loại (metal shafts), và giá đỡ in 3D.

• goBILDA round linear bearing product insight
  → goBILDA cung cấp round linear bearings với kẹp kim loại (metal clamps) và trục (shafts).

Kết luận:
Linear bearing slides (thanh trượt ổ bi tuyến tính) mang lại độ chính xác và độ cứng cao, thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi chuyển động mượt và tải nặng.
Tuy nhiên, chúng nặng hơn và khó chế tạo hơn so với extrusion slides (thanh trượt nhôm), và thường yêu cầu chi tiết tùy chỉnh để đạt hiệu suất tối đa.