如何選擇正確的直線定位裝置導(dǎo)軌？

 

    每種導(dǎo)軌都有其優(yōu)點(diǎn)，但選擇合適的導(dǎo)軌可以避免常見(jiàn)的問(wèn)題。

    線性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)使用了數(shù)千年，早在古埃及人使用樹(shù)干來(lái)移動(dòng)沉重的石頭，為滾珠絲杠和滾動(dòng)齒輪系統(tǒng)等線性運(yùn)動(dòng)解決方案提供了先驅(qū)者。如今，直線運(yùn)動(dòng)技術(shù)被用于支撐、定位、引導(dǎo)和移動(dòng)機(jī)械零部件，廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)床、醫(yī)療、工廠自動(dòng)化、包裝等行業(yè)。雖然直線運(yùn)動(dòng)技術(shù)的基本要求是提供承載能力和精確的運(yùn)動(dòng)，但在許多情況下，其他要求也很重要。

 

    產(chǎn)品所采用的直線傳動(dòng)技術(shù)在功能、性能、耐久性、能耗等方面起到了重要的作用，使產(chǎn)品能夠超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。工程師可以選擇多種線性驅(qū)動(dòng)技術(shù)，如螺旋、滾珠絲杠、齒條和齒輪系統(tǒng)、帶傳動(dòng)、直線電機(jī)和滾子齒輪系統(tǒng)。

 

    所有的選擇必須仔細(xì)考慮，以避免常見(jiàn)的問(wèn)題，如低精度，反彈/振動(dòng)，高成本，骯臟的操作，高維護(hù)，低負(fù)荷能力，過(guò)多的噪音，低速等。系統(tǒng)的選型過(guò)程能夠保證所選線性驅(qū)動(dòng)技術(shù)滿足應(yīng)用程序的要求。選擇合適的技術(shù)還可以降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，提高性能，降低總裝配成本。

 

    螺桿

 

    螺桿利用螺紋的螺桿角度將車削運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。螺紋內(nèi)、外螺紋之間的滑動(dòng)接觸面積大，摩擦損失較大。結(jié)果表明，絲杠的效率低于滾珠絲杠。絲杠提供了一個(gè)相對(duì)高的負(fù)載能力，雖然通常比滾珠絲杠小。鉛絲杠的主要優(yōu)點(diǎn)之一是成本低，通常只有滾珠絲杠成本的十分之一。絲杠有多種尺寸的引線，這意味著可以選擇合適的引線來(lái)提供正確的定位精度和速度平衡。只要保持足夠的潤(rùn)滑，絲杠只會(huì)產(chǎn)生很小的噪音。然而，它們很難在長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)中使用，因?yàn)槁葆數(shù)膬啥送ǔ](méi)有支撐。

 

    滾珠螺桿

 

    滾珠絲杠傳動(dòng)由滾珠絲杠和滾珠螺母組成。所述滾珠絲桿和滾珠螺母上設(shè)有循環(huán)軸承，所述循環(huán)軸承在所述滾珠絲桿和螺母形成的槽內(nèi)滾動(dòng)。滾珠絲杠將載荷分配給大量的滾動(dòng)單元，使其具有較高的承載能力。大量精密滾動(dòng)元件的使用也提供了高水平的精度。滾珠絲杠也提供低摩擦水平，轉(zhuǎn)化為高機(jī)械效率和降低功率要求。滾珠絲杠的工作周期也相當(dāng)高，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的摩擦熱相對(duì)較低。然而，滾珠絲杠比其他線性傳動(dòng)技術(shù)更昂貴，而且它們還需要潤(rùn)滑以提供合理的使用壽命。最后，滾珠絲杠容易產(chǎn)生噪音，這主要是由于滾珠回收造成的。

 

    皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)

 

    當(dāng)高速、高加速度和長(zhǎng)行程是最重要的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，通常選擇帶球?qū)к壍闹本€運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。帶傳動(dòng)和滑動(dòng)導(dǎo)軌的線性驅(qū)動(dòng)器以較低的成本提供較低的速度和加速能力。正如所料，帶傳動(dòng)的直線定位精度不如絲杠或滾珠絲杠。滾珠導(dǎo)軌和滑動(dòng)導(dǎo)軌帶的承載能力略低于滾珠絲杠。皮帶的彈性和剛度是其他缺點(diǎn)。帶傳動(dòng)的直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由于避免了絲杠或滾珠絲杠軸承的摩擦熱積累問(wèn)題，通常能實(shí)現(xiàn)高占空比。皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)的其他優(yōu)點(diǎn)包括產(chǎn)生的噪音相對(duì)較小，需要的維護(hù)也相對(duì)較少。Mjunit模塊同步帶是其中最專業(yè)的。

 

    鏈傳動(dòng)

 

    鏈傳動(dòng)通過(guò)一系列的鏈環(huán)將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，鏈環(huán)與齒鏈輪和直線滑塊嚙合。與皮帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是負(fù)載高，因?yàn)殒渹鲃?dòng)是金屬制的。鏈條傳動(dòng)比皮帶傳動(dòng)占地少，不易受油、油脂、日曬、老化等因素的影響。與皮帶傳動(dòng)不同，鏈傳動(dòng)在潮濕的環(huán)境下工作。另一方面，鏈傳動(dòng)通常比皮帶傳動(dòng)產(chǎn)生更多的噪聲和振動(dòng)傾向。與齒輪傳動(dòng)相比，它們的負(fù)載能力和使用壽命更低。

 

    直線電機(jī)

 

    直線電機(jī)是在擴(kuò)展傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)概念的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。定子變?yōu)榱?，轉(zhuǎn)子變?yōu)榫€圈或磁軌。直線電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，不需要任何傳動(dòng)裝置旋轉(zhuǎn)成直線。拉絲直線電機(jī)采用直線導(dǎo)軌線圈和夾緊磁鐵。電刷在力的接觸與酒吧運(yùn)行長(zhǎng)度電機(jī)，以提供換向。線圈和力放大器都包含在線性步進(jìn)電機(jī)的力放大器中。直線電機(jī)具有速度快、精度高、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。它們的局限性包括成本高、體積大、產(chǎn)熱大。Lim的容量也很低，類似于直驅(qū)電機(jī)和帶齒輪箱的電機(jī)的比較——直驅(qū)電機(jī)必須要大得多才能得到相同的容量。

 

    齒輪及成套齒輪

 

    齒輪和齒輪組由一個(gè)叫做小齒輪的圓形齒輪組成。小齒輪與稱為齒輪的線性齒輪的齒嚙合，它把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為線性運(yùn)動(dòng)。齒輪在各種機(jī)械中通常用作線性執(zhí)行機(jī)構(gòu)。例如，它們被用來(lái)移動(dòng)數(shù)控機(jī)床的軸，如加工中心。螺桿齒條具有較高的齒接觸比，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音小，承載能力高。潤(rùn)滑對(duì)保證齒輪和齒輪組的長(zhǎng)壽命至關(guān)重要。齒輪和齒輪組的優(yōu)點(diǎn)包括相對(duì)較少的部件和較高的精度，即使在長(zhǎng)行程時(shí)也是如此。它們的缺點(diǎn)包括相對(duì)較高的摩擦。此外，齒輪和齒輪傳動(dòng)需要運(yùn)行與間隙，所以齒隙可能是一個(gè)主要的缺點(diǎn)。

 

    鼓形齒輪系統(tǒng)

 

    雖然乍一看與齒條和小齒輪系統(tǒng)相似，但齒輪滾子系統(tǒng)使用由軸承支承的滾子而不是正齒輪來(lái)嚙合齒。小齒輪滾子系統(tǒng)的定位精度在30~80微米之間。例如，在高級(jí)模型中，給定尺寸的產(chǎn)品可以提供±30微米的位置精度、3000萬(wàn)周期/齒的預(yù)期壽命和14000n的最大動(dòng)態(tài)負(fù)載。對(duì)于中等負(fù)荷，通用型提供±50微米精度的500萬(wàn)次循環(huán)/齒，并可承受最大的dy。750n動(dòng)態(tài)負(fù)載。

 

    RPS系統(tǒng)速度可達(dá)11m/s，僅次于直線電機(jī)。小齒輪由10或12個(gè)針支撐，針軸承是密封和潤(rùn)滑的。機(jī)架安裝時(shí)使用高性能輕質(zhì)潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，然后每六個(gè)月或每200萬(wàn)個(gè)小齒輪旋轉(zhuǎn)一次。在特殊應(yīng)用中，只要轉(zhuǎn)速小于30m/min，滾子小齒輪系統(tǒng)就可以在沒(méi)有潤(rùn)滑的情況下工作。系統(tǒng)全速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲小于75db。

 

    直線傳動(dòng)系統(tǒng)，如絲杠、滾珠絲杠、齒輪及齒輪組、皮帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、直線電機(jī)和滾子齒輪傳動(dòng)等，各有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)。

 

    為了將正確類型的線性運(yùn)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用到特定的應(yīng)用中，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該仔細(xì)考慮每種選擇的具體功能。選擇合適的工藝可以提高性能，保證長(zhǎng)壽命，降低總裝配成本。