交叉滚柱直线导轨结构和原理,及在滑台气缸上的应用案例

交叉滚柱直线导轨结构和原理,及在滑台气缸上的应用案例

在直线导向方面,除了常见的导轨滑块,还有交叉滚柱导轨/球导轨,比如下面的精密滑台气缸的导向使用的就是交叉滚柱导轨。

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1 结构与特长

在VR型中,精密滚柱互相直交地组合在一起的滚柱保持器与设置在专用轨道上的90V形沟槽滚动面组合起来使用。通过将2列滚柱导轨平行地装配,使导轨系统能承受4个方向的负荷。而且,因能向交叉滚柱导轨施加预压,从而能获得无间隙且高刚性、动作轻快的滑动机构。

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VB型是用短节距间隔将精密钢球保持起来的球保持器B型,与专用轨道V型组合在一起的,具有低摩擦、高精度的有限直线运动系统。

交叉滚柱导轨和球导轨被广泛使用在办公设备及其外部设备、各种测量仪、印刷基板钻孔机等精密机器、或光学测量设备、光学工作台、操纵机构、X射线装置等的滑座部分。

1)使用寿命长、高刚性

利用独特的滚柱保持方法,使滚柱的有效接触长度与传统产品相比增加了1.7倍,并且由于滚柱的节距间隔变短,滚柱数量多,从而刚性增加了2倍,能获得6倍的寿命。因此,对于直线运动部容易产生的振动、冲击问题,能充分进行考虑安全的设计。

2)平滑的运动

在VR型中,各滚柱通过保持架分隔保持,并且由于保持架中的滚柱袋与滚柱是面接触,有良好的润滑油保持性,所以磨损小,能获得平滑的滚动运动。

3)高耐腐蚀性

VR、VB型系列还提供具有出色耐腐蚀性的不锈钢型。

2 额定载荷与额定寿命

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3 精度规格

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4 安装方法

使用间隙调整螺栓时∶

(1) 将轨道2和3紧贴放置在基座安装面上,轨道1紧贴放置在工作台安装面上,将轨道装配螺栓牢固地拧紧。

(2) 将轨道4暂时固定在工作台上。

注) 设计时请注意,要让轨道的装配螺栓在安装状态下也能进行全锁紧作业。

(3) 基座与工作台按 图1 所示位置关系进行安装,滚柱保持器由端部插入。这时,保持器若没有间隙插不进去时,可将轨道4往调整螺栓侧挪动后再行插入。

(4) 如 图1 所示,设置好千分表。然后一边左右轻推工作台,一边将所有调整螺栓轻轻地拧入,直到左右没有间隙为止。

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(5) 在轨道端部安装挡块。

(6) 移动工作台,通过校正保持架的位置确保得到所要求的行程长度。

(7) 如 图2 -1所示,将滚柱保持器放置在轨道的中央部分,用扭矩扳手均等地拧紧在有滚柱范围内的调整螺栓(b、c和d),直到千分表指到所定的变位量为止。然后全锁紧已调整部位的装配螺栓。

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注) 千分表的变位量为每1列滚柱保持器的预压量。

(8) 如 图2 -2所示,将工作台挪动,对剩下的调整螺栓(a和e)也按同样的次序加以锁紧。

注) 安装数个工作台时,可先测量第1台的调整螺栓的锁紧扭矩或滑动阻力。如果使第2台以后的锁紧扭矩或滑动
阻力相同,就能施加大致相同的预压。

间隙调节案例:

请将调整螺栓与滚柱设计在同一水平线上。

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预压量

过大的预压是产生压痕或缩短寿命等故障的原因,尺寸表中表示了一列滚柱保持器的容许预压量。请一边确认滚柱接触部分的变位量,一边进行调整螺栓的锁紧。

安装面的精度

为了获得高行走精度,有必要进行轨道安装面的平行度或直线度等的精度调整。轨道安装面的平行度和平面度,应经过研磨加工后,达到与轨道一样或更高的平行度。同时,请将轨道正确地紧靠在安装面上进行安装。

专用安装螺栓

通常在进行间隙调整的部位安装轨道,如 图1 所示是利用设在轨道上的螺栓孔进行固定的。此时,对螺栓孔(d 1 和D 1 )应根据调整量增大直径进行加工。

另外,如果在结构上必须采用 图2 所示的安装方法时,此轨道的装配螺栓(S)可使用,图3 所示的专用装配螺栓。

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5 轨道长度

滚柱保持器以及球保持器的运动,以工作台移动量的1/2与工作台移动相同方向进行移动。设保持架的长度为ℓ、行程长度为ℓs ,因此,为了使保持架从轨道台上不出现悬臂状态,轨道的长度(Lk)至少应为如下。

LK≥ℓ+ℓs/2

6 保持架偏离

尽管保持滚柱(或钢球)的保持架能及其精确地动作,但由于机械的驱动振动、惯性力和冲击等的影响,保持架有时会产生偏离。如果在以下情况下使用时,请向THK咨询。

  • 垂直使用时
  • 气压缸驱动时
  • 凸轮驱动时
  • 高速曲柄驱动时
  • 在大力矩负荷作用下
  • 用工作台对接导轨的外部挡板时

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7 关于挡板

为防止保持架的脱落,在轨道的端面安装有挡板。但是,请注意若保持器频繁与挡板冲突,会引起挡板的磨损以及挡板固定螺钉的松弛等,从而会成为保持架脱落的原因。

8 防尘

为了防止异物进入交叉滚柱导轨和球导轨内部,可采用如 图2 所示的侧面防尘的方法。前后方向的防尘请
考虑采用伸缩护罩或圆形软式伸缩罩。

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9 实际使用案例

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参考文献:日本THK

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