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简易自动化讲座

刊载日:2006年06月23日|类别:直线运动零件

第73回 如何使用线性轴承−1:线性轴承和其它直动轴承

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 直动导向零件,在移载・搬运・定位・组装等自动化领域的运动机构中最为常用。这里通过同时对[1] 线性轴承、[2] 滑动导轨、[3] 无油衬套3种直动导向零件的比较说明,着重介绍一下线性轴承的使用方法。

(1)直动轴承的特征比较

 对3种直动导向零件的特征进行一下大胆比较,总结如下表。

种类 承载特性 摩擦系数 导向精度 耐环境性 可维护性 价格
线性轴承 △〜○ △〜○ 低价格
滑动导轨 △〜○ 高价格
无油衬套 × 中等价格

 面介绍一下上面的特征和构造上的关联。

(2)直动导向零件的特征和构造的关联

(1)承载特性方面的性能差异
■ 线性轴承和无油衬套
a) 组装有线性轴承或无油衬套的可动元件,一般是装配到两端采用支撑构造的轴(导轨)上来实现其运动机能的。承载大载荷的情况下、轴容易变形 (【照片1】)。
(此外、垂直方向上直动导向时,由于轴无需支撑可动组件的载荷,可采用忽略载荷问题的简单结构。)

■ 滑动导轨
b) 可动组件是在固定于基座的导轨上运动,承载特性优异(【照片2】)

线性轴承、无油衬套 ⇒ 在两端固定构造的轴(导轨)上运动 ⇒ 轻〜中载荷的直动导向
滑动导轨 ⇒ 在固定于基座的导轨上运动 ⇒ 轻〜重负载的直动导向

写真1、写真2

(2)摩擦系数方面的性能差异

 在这里,导向滑动方法的差异(滚动轴承或滑动轴承)决定性能差异。摩擦系数的差异,直接关系到驱动执行机构的选择。

a) 摩擦阻力小=摩擦力小=用小转矩电机可驱动=将回转转换为直动
b) 摩擦阻力大=摩擦力大=需要大转矩或推力驱动=用直动气缸直接驱动

図

■ 使用上的注意点
1. 摩擦系数的大小会影响到驱动设备的能力以及运动时的发热量。无油衬套不适合发热量较大的连续高速运转的工作条件。
2. 采用气缸的情况下,不能像电机一样控制初始/停止时的速度,可通过安装减震阻尼器等柔性制动机构,来实现高速运动和振动抑制。

(3)导向精度方面的性能差异

 基本上是通过轴承和导轨的间隙关系决定的性能。

a) 线性轴承采用圆柱形轴作为导轨,轴承和导轨之间的间隙采用「间隙配合:g6」或者「中间配合:h5」,保持微小「间隙」状态进行滑动。
b) 滑动导轨采用专用的导轨,小间隙型(0〜3μm)或加压型(-3〜0μm)那样的高精度轴承和导轨成对使用。
c) 无油衬套与线性轴承相比,与导轨(轴)之间的间隙较大,导向精度较低。

■ 使用上的注意点

 线性轴承和滑动导轨,各自轴承和轴承的接触状态不同。线性轴承为点接触状态,接触部局部承受较大载荷。滑动导轨的导轨与轴承滚珠接触部采用凹槽形状,使得滚珠与导轨面呈面接触状态,接触部载荷呈分散状态。在滑动部接触状态方面两者的承载特性也存在差异。(【图1】【图2】)。

図1、図2

线性轴承 ⇒ 点接触状态 ⇒ 局部垂直载荷分布 ⇒不适合大载荷条件
滑动导轨 ⇒ 面接触状态 ⇒ 分散垂直负载分布 ⇒可承受较大载荷

(4)关于耐环境性和可维护性

 这种性能差异是由构成材料的差异决定的。

a) 线性轴承和滑动导轨由于润滑油(润滑脂)的效果可实现长期可靠性,因此不能用于超出润滑油的耐环境性指标的工作环境中。
b) 无油衬套一般用于无润滑油也可实现其性能的工作环境,耐环境性和可维护性好。
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