目前,全世界范圍內(nèi),用來實現(xiàn)直線運動的直線導(dǎo)軌,主要是滾珠直線導(dǎo)軌和滾輪直線導(dǎo)軌。滾珠直線導(dǎo)軌,主要應(yīng)用在高剛性和高精度的應(yīng)用場合,比如機床行業(yè);而滾輪直線導(dǎo)軌,主要應(yīng)用在要求高速的工廠自動化項目中,其最高線速度可超10m/s,是高速直線導(dǎo)軌的典型代表。
一:滾輪直線導(dǎo)軌的高速特性:
在很多工廠自動化的項目中,并不需要機床行業(yè)要求的高剛性和高精度,要求的是適當(dāng)精度和剛性條件下的高速度,滾輪直線導(dǎo)軌就非常適合這種應(yīng)用。HEPCO滾輪直線導(dǎo)軌是通過V型軸承在V型導(dǎo)軌面上,或者外球面滾輪軸承在方型導(dǎo)軌面上滾動實現(xiàn)的高速直線運動;滾輪直線導(dǎo)軌在自動上下料,桁架機械手等工廠自動化的項目中得到了廣泛的應(yīng)用:
HEPCO高速直線導(dǎo)軌的如下特性,使得其適合線速度超10米每秒的高速應(yīng)用:
A:滾輪軸承的精度等級為P4,有些精度指標達P2,游隙得到了精確的控制,確保滑塊高速運行時的平穩(wěn)性。
B:滾輪軸承外圈的V型槽面或圓弧滾道面,經(jīng)過表面淬硬,硬度達HRC60;導(dǎo)軌表面也經(jīng)過表面淬硬,硬度達HRC60;這樣可確保高速運行情況下,導(dǎo)軌的長使用壽命。
C:導(dǎo)軌采用了表面淬硬工藝,芯子依然是軟的;所以導(dǎo)軌的剛性和韌性得到了很好的平衡。適合頻繁加減速的高速應(yīng)用。
D:滾輪軸承采用了精密的密封工藝和高品質(zhì)的潤滑脂,高速運行時,滾動體和滾道之間的潤滑依然充分,并進行了良好的散熱;這樣才可保證滾輪軸承的終生免維護。
E:滾輪軸承和導(dǎo)軌之間的滾動,是在開放的空間中進行的,而不是在一個密閉的小空間里進行的,這很好地解決了高速運行時的散熱問題。
以滾輪導(dǎo)軌為基礎(chǔ),配合同步帶傳動/齒輪齒條傳動方式,為模塊化的直線模組,大大方便了設(shè)計和裝配
基于同樣原理的滾輪圓弧導(dǎo)軌,同樣具有優(yōu)秀的高速運行性能,最高圓周運行線速度可超5米每秒:
二:滾珠直線導(dǎo)軌的高速應(yīng)用適應(yīng)性:
滾珠直線導(dǎo)軌,不是很適合高速應(yīng)用,如下是從產(chǎn)品設(shè)計的角度出發(fā)的分析:
滾珠直線導(dǎo)軌的滾動導(dǎo)軌副具有傳動效率高,承載能力和動靜剛度均較高的特點,故廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。導(dǎo)軌和滑塊的圓弧滾道均經(jīng)過淬火和精磨;鋼球從導(dǎo)軌和滑塊的承載滾道通過后,進入反向器的卸載滾道,從而實現(xiàn)鋼球的無限循環(huán)運動和滑塊的往復(fù)直線運動,如下圖所示:
滑塊快速移動時,鋼球從承載滾道進入方向器,然后再進入滑塊的反向孔中。鋼球在反向器中的運動,沿著180度的半圓弧運動,不停地改變運動方向,直到最后
完全實現(xiàn)反向運動;反向孔的壁不停地施加阻力于鋼球上,促使其改變運動方向。不管速度快慢,鋼球一直對反向器有沖擊。如果速度很快,那對方向器的沖擊就會
太大,不但反向器的損耗加快,而且會產(chǎn)生很大的噪音。
鋼球和導(dǎo)軌間的接觸角為45度,故鋼球運轉(zhuǎn)時的自轉(zhuǎn)軸線的空間方向不斷變化,無定向規(guī)律可循;根據(jù)理論力學(xué)原理,這種運動會產(chǎn)生陀螺力矩,陀螺力矩將使鋼球沿著滾道滑動。高速運動時,這種滑動效應(yīng)非常顯著,會產(chǎn)生很大的滑動摩擦力,噪音將非常巨大,滾道的損耗將加快。
高速應(yīng)用時,散熱是非常重要的。滾珠直線導(dǎo)軌的諸多滾珠,是在一個密閉的腔體里,在滾道上滾動的,不容易散熱;散熱不好,會導(dǎo)致滑塊的預(yù)緊力變大,使得運行阻力加大甚至卡死。
上述特點,使得滾珠直線導(dǎo)軌不是很適合高速的應(yīng)用場合,除了損耗快之外,噪音還很大。