少維修，易安裝---多種型號(hào)和結(jié)構(gòu)形式的滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)

2009-03-20

　　作者：Peter Klug 來(lái)源：MM《現(xiàn)代制造》

　　滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)是滾動(dòng)功能部件中的一種傳統(tǒng)產(chǎn)品。數(shù)十年來(lái)，它在普通機(jī)械制造、專用機(jī)械制造、裝夾器具制造安裝以及許多特種應(yīng)用領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，并經(jīng)受住了考驗(yàn)。現(xiàn)在，Bosch Rexroth公司可以提供1000多種型號(hào)的滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)，可以滿足多種應(yīng)用情況的需求。
　　是否是古老的埃及人首先使用木制的輪子運(yùn)送石頭建造了金字塔，到目前還沒(méi)有定論。不過(guò)，不管怎樣，該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有幾千年的歷史了。而其在工業(yè)上的應(yīng)用，是從120年前發(fā)明球磨機(jī)開(kāi)始的。據(jù)專利文獻(xiàn)記載：1898年，個(gè)可以消除全滾珠或全滾柱結(jié)構(gòu)中滾動(dòng)體反向摩擦的滾珠保持器——“自行車軸承滾珠的環(huán)狀保持器”誕生了，這在技術(shù)的發(fā)展史上具有里程碑意義。伴隨著這種滾珠保持器的發(fā)明，1904年，在德國(guó)成立了一家名為明星滾珠保持器的公司（Star Ball Retainer Company）。1960年初，該公司按照美國(guó)Thomson公司的專利進(jìn)行滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)的許可證制造，并迅速成為歐洲領(lǐng)先的線性運(yùn)動(dòng)部件制造廠商。

圖1
多年來(lái)，Bosch Rexroth公司的緊湊型滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)由于少維修、價(jià)格合理，在機(jī)械和自動(dòng)化方案中成功地得到應(yīng)用。

　　此后，這家后來(lái)屬于Bosch Rexroth公司的企業(yè)持續(xù)地對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)軌技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，改善以應(yīng)用為取向的性能。1976年，取得了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重大的進(jìn)展：引入滾珠徑向偏轉(zhuǎn)技術(shù)作為型面導(dǎo)軌系統(tǒng)的基礎(chǔ)原理。此外，Bosch Rexroth公司還開(kāi)發(fā)了一系列附件產(chǎn)品。
　　滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)是免維護(hù)、易安裝、價(jià)格合理的縱向?qū)蜓b置。由于滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)在其上面運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌體通常在兩端進(jìn)行支承，形成了一個(gè)懸臂梁式的結(jié)構(gòu)，因此，在安裝時(shí)對(duì)安裝底座的質(zhì)量要求很小，允許安裝平面有明顯大的平行度誤差和高度誤差，甚至可以在未加工的安裝面上安裝。此外，連接結(jié)構(gòu)的不精確性、對(duì)準(zhǔn)（定心）的誤差也可以得到補(bǔ)償。

圖2
Bosch Rexroth公司的A型和B型超級(jí)滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)的承載系數(shù)，因?yàn)闈L珠的對(duì)稱排列而提高了約20％　。

　　自由組合的滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)
　　某些結(jié)構(gòu)形式的滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)由于其球形的幾何形狀而在縱向上呈現(xiàn)擺動(dòng)（晃動(dòng)）效應(yīng)。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)上的措施，滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)的柔性和誤差容忍性等特殊性能進(jìn)一步得到改善。而使用其他的結(jié)構(gòu)形式，包括帶軸支承的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)則可以在達(dá)到較高承載系數(shù)的同時(shí)獲得剛性的改善。這樣，Bosch Rexroth公司的滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)可以按照不同的要求和應(yīng)用范圍，用1000多種結(jié)構(gòu)形式和型號(hào)進(jìn)行任意組合。
　　在機(jī)械和自動(dòng)化方面，滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)幾乎可以完全不受驅(qū)動(dòng)概念的限制而得到普遍的應(yīng)用，比如手動(dòng)機(jī)器門(mén)、輔助軸或任何形式的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)軸。在那些要求具有高承載負(fù)荷同時(shí)又要求高精度的地方，滾珠導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)被廣泛采用。在機(jī)床領(lǐng)域，各種不同滾珠導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)的應(yīng)用限制是很明確的。而加工軸幾乎總是使用滾珠或滾柱導(dǎo)軌，而在所有其他的縱向運(yùn)動(dòng)中大都使用滾珠導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)。一個(gè)典型的例子是升降軸，滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)主要承擔(dān)垂直導(dǎo)向的任務(wù)，負(fù)荷由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)支承。此外，在許多其他的狀況下都可以見(jiàn)到滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)的應(yīng)用：在旅行中打開(kāi)火車的車門(mén)時(shí)，晚上在健身俱樂(lè)部的劃船機(jī)上，周末在家務(wù)勞動(dòng)中使用擺鋸機(jī)時(shí)，在超市的空瓶回收自動(dòng)機(jī)上，或者牙科醫(yī)生拍攝全方位的X 光照片時(shí)。
　　Bosch Rexroth公司的滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊；一體化的外徑具有0.1mm余量的金屬保持環(huán)（規(guī)格12-50），在這種型號(hào)上就不再需要附加內(nèi)緣孔的軸向固定裝置;可以提供不銹鋼或徑向間隙減小的型號(hào)。
　　由于其結(jié)構(gòu)緊湊和重量輕的特點(diǎn)，因此，這種型號(hào)適用于Z大速度達(dá)5m/s的高速和動(dòng)態(tài)應(yīng)用。例如：8號(hào)規(guī)格的緊湊型滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)的重量只有15g，外徑為15mm，長(zhǎng)度為24mm。
　　用于搬運(yùn)、取放和裝配技術(shù)的裝置
　　Bosch Rexroth公司也有eLINE系列的緊湊型滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)。eLINE系列普遍設(shè)計(jì)為間隙較小，可用于H7 孔徑，有兩個(gè)一體化的密封圈，交貨時(shí)涂上潤(rùn)滑脂。eLINE 系列產(chǎn)品是從經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)研制的，特別適用于帶有簡(jiǎn)單定位裝置或人工位移系統(tǒng)的普通搬運(yùn)、取放技術(shù)和裝配技術(shù)，也可用于裝夾器具的制造和安裝，其他的應(yīng)用領(lǐng)域還包括輕型機(jī)械制造和非機(jī)械制造。
　　所謂超級(jí)的滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)代表當(dāng)今先進(jìn)的技術(shù)水平。具有經(jīng)過(guò)磨削的滾道槽的鋼襯墊以及優(yōu)化的滾珠運(yùn)行傾斜設(shè)計(jì)，低噪聲運(yùn)行，精度高并且壽命長(zhǎng)。A型超級(jí)滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)有一個(gè)內(nèi)裝的同心誤差補(bǔ)償裝置。因此，縱向外側(cè)的鋼襯墊是球形的。這樣，中間部位可以作為擺動(dòng)效應(yīng)的回轉(zhuǎn)點(diǎn)，可以補(bǔ)償殼體和軸之間的0.5°偏斜的角度誤差，而不會(huì)因?yàn)閭?cè)壓力導(dǎo)致承載系數(shù)的降低。

圖3
一個(gè)升降、旋轉(zhuǎn)、換向傳動(dòng)裝置的升降軸上的超級(jí)滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)。

　　通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)可以使?jié)L珠順利進(jìn)入加載區(qū)域，并實(shí)現(xiàn)在整列滾珠上的均勻載荷分布。由此實(shí)現(xiàn)了輕緩運(yùn)行及高承載能力。B型沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)（定心）誤差補(bǔ)償，它適用于每個(gè)軸只用一個(gè)滾動(dòng)導(dǎo)軌并且滾動(dòng)導(dǎo)軌不允許在軸上擺動(dòng)的應(yīng)用情況。被稱為標(biāo)準(zhǔn)型的滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)是批供應(yīng)的產(chǎn)品，由于采用全鋼結(jié)構(gòu)而非常堅(jiān)固，適用于污染嚴(yán)重的應(yīng)用場(chǎng)合，如木材加工和鑄造廠等。可以提供封閉型、可調(diào)節(jié)型或開(kāi)放型的型號(hào)。適于高溫應(yīng)用的型號(hào)沒(méi)有塑料密封件。
　　產(chǎn)品中的另一個(gè)亮點(diǎn)是扇形滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)。它是個(gè)作為扇形結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的，是現(xiàn)在的緊湊型系列的前身。它具有一個(gè)穩(wěn)固的塑料殼體，是一種價(jià)格合理、安裝即用的型號(hào)。同時(shí)，它還是Z短的一種型號(hào)，在給定軸的長(zhǎng)度時(shí)產(chǎn)生Z大的行程。轉(zhuǎn)矩滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)和用于縱向及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)適用于其他的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　各種不同的滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)可以分別和不同公差、不同結(jié)構(gòu)的精密鋼軸組合。鋼軸構(gòu)成了滾珠的反向滾道。因此滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)的質(zhì)量是非常優(yōu)良的。
　　Bosch Rexroth公司提供的各種不同的優(yōu)點(diǎn)的滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)已經(jīng)成為傳統(tǒng)的線性導(dǎo)向裝置。滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)由滑塊、淬過(guò)火的鋼制滾珠、滾道、導(dǎo)軌組成。和固有結(jié)構(gòu)相比，它們具有很大的成本優(yōu)勢(shì)。
　　實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)
　　滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)因?yàn)槠涠鄻有裕瑤缀蹩梢詫?shí)現(xiàn)任何線性運(yùn)動(dòng)。在要求特別高的領(lǐng)域使用滾珠和滾柱導(dǎo)軌的同時(shí)，在許多其他的應(yīng)用中也越來(lái)越多地考慮使用具有突出特性的新型滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)。例如，膨脹量特別小的塑料滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)就適用于在和腐蝕性特別強(qiáng)的冷卻潤(rùn)滑劑接觸場(chǎng)合的應(yīng)用。此外，還不斷有新的應(yīng)用領(lǐng)域由于其要求提高而需要使用滾動(dòng)支承的線性導(dǎo)向裝置。例如：由于滾珠的對(duì)稱性排列而使承載系數(shù)提高了20％的超級(jí)滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)；更小尺寸的緊湊型滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)等。