少維修，易安裝---多種型號和結構形式的滾動導軌導向系統

2009-03-20

　　作者：Peter Klug 來源：MM《現代制造》

　　滾動導軌導向系統是滾動功能部件中的一種傳統產品。數十年來，它在普通機械制造、專用機械制造、裝夾器具制造安裝以及許多特種應用領域都得到了廣泛應用，并經受住了考驗。現在，Bosch Rexroth公司可以提供1000多種型號的滾動導軌導向系統，可以滿足多種應用情況的需求。
　　是否是古老的埃及人首先使用木制的輪子運送石頭建造了金字塔，到目前還沒有定論。不過，不管怎樣，該項技術的發展已經有幾千年的歷史了。而其在工業上的應用，是從120年前發明球磨機開始的。據專利文獻記載：1898年，個可以消除全滾珠或全滾柱結構中滾動體反向摩擦的滾珠保持器——“自行車軸承滾珠的環狀保持器”誕生了，這在技術的發展史上具有里程碑意義。伴隨著這種滾珠保持器的發明，1904年，在德國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Thomson公司的專利進行滾動導軌導向系統的許可證制造，并迅速成為歐洲領先的線性運動部件制造廠商。

圖1
多年來，Bosch Rexroth公司的緊湊型滾動導軌導向系統由于少維修、價格合理，在機械和自動化方案中成功地得到應用。

　　此后，這家后來屬于Bosch Rexroth公司的企業持續地對滾動導軌技術進行了改進，改善以應用為取向的性能。1976年，取得了結構設計的重大的進展：引入滾珠徑向偏轉技術作為型面導軌系統的基礎原理。此外，Bosch Rexroth公司還開發了一系列附件產品。
　　滾動導軌導向系統是免維護、易安裝、價格合理的縱向導向裝置。由于滾動導軌導向系統在其上面運動的導軌體通常在兩端進行支承，形成了一個懸臂梁式的結構，因此，在安裝時對安裝底座的質量要求很小，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，連接結構的不精確性、對準（定心）的誤差也可以得到補償。

圖2
Bosch Rexroth公司的A型和B型超級滾動導軌導向系統的承載系數，因為滾珠的對稱排列而提高了約20％　。

　　自由組合的滾動導軌導向系統
　　某些結構形式的滾動導軌導向系統由于其球形的幾何形狀而在縱向上呈現擺動（晃動）效應。通過這種結構上的措施，滾動導軌導向系統的柔性和誤差容忍性等特殊性能進一步得到改善。而使用其他的結構形式，包括帶軸支承的開放式結構則可以在達到較高承載系數的同時獲得剛性的改善。這樣，Bosch Rexroth公司的滾動導軌導向系統可以按照不同的要求和應用范圍，用1000多種結構形式和型號進行任意組合。
　　在機械和自動化方面，滾動導軌導向系統幾乎可以完全不受驅動概念的限制而得到普遍的應用，比如手動機器門、輔助軸或任何形式的自動運動軸。在那些要求具有高承載負荷同時又要求高精度的地方，滾珠導軌導向系統被廣泛采用。在機床領域，各種不同滾珠導軌導向系統的應用限制是很明確的。而加工軸幾乎總是使用滾珠或滾柱導軌，而在所有其他的縱向運動中大都使用滾珠導軌導向系統。一個典型的例子是升降軸，滾動導軌導向系統主要承擔垂直導向的任務，負荷由驅動系統支承。此外，在許多其他的狀況下都可以見到滾動導軌導向系統的應用：在旅行中打開火車的車門時，晚上在健身俱樂部的劃船機上，周末在家務勞動中使用擺鋸機時，在超市的空瓶回收自動機上，或者牙科醫生拍攝全方位的X 光照片時。
　　Bosch Rexroth公司的滾動導軌導向系統具有如下優點：結構緊湊；一體化的外徑具有0.1mm余量的金屬保持環（規格12-50），在這種型號上就不再需要附加內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。
　　由于其結構緊湊和重量輕的特點，因此，這種型號適用于Z大速度達5m/s的高速和動態應用。例如：8號規格的緊湊型滾動導軌導向系統的重量只有15g，外徑為15mm，長度為24mm。
　　用于搬運、取放和裝配技術的裝置
　　Bosch Rexroth公司也有eLINE系列的緊湊型滾動導軌導向系統。eLINE系列普遍設計為間隙較小，可用于H7 孔徑，有兩個一體化的密封圈，交貨時涂上潤滑脂。eLINE 系列產品是從經濟學的觀點出發研制的，特別適用于帶有簡單定位裝置或人工位移系統的普通搬運、取放技術和裝配技術，也可用于裝夾器具的制造和安裝，其他的應用領域還包括輕型機械制造和非機械制造。
　　所謂超級的滾動導軌導向系統代表當今先進的技術水平。具有經過磨削的滾道槽的鋼襯墊以及優化的滾珠運行傾斜設計，低噪聲運行，精度高并且壽命長。A型超級滾動導軌導向系統有一個內裝的同心誤差補償裝置。因此，縱向外側的鋼襯墊是球形的。這樣，中間部位可以作為擺動效應的回轉點，可以補償殼體和軸之間的0.5°偏斜的角度誤差，而不會因為側壓力導致承載系數的降低。

圖3
一個升降、旋轉、換向傳動裝置的升降軸上的超級滾動導軌導向系統。

　　通過自動調節可以使滾珠順利進入加載區域，并實現在整列滾珠上的均勻載荷分布。由此實現了輕緩運行及高承載能力。B型沒有對準（定心）誤差補償，它適用于每個軸只用一個滾動導軌并且滾動導軌不允許在軸上擺動的應用情況。被稱為標準型的滾動導軌導向系統是批供應的產品，由于采用全鋼結構而非常堅固，適用于污染嚴重的應用場合，如木材加工和鑄造廠等。可以提供封閉型、可調節型或開放型的型號。適于高溫應用的型號沒有塑料密封件。
　　產品中的另一個亮點是扇形滾動導軌導向系統。它是個作為扇形結構而設計的，是現在的緊湊型系列的前身。它具有一個穩固的塑料殼體，是一種價格合理、安裝即用的型號。同時，它還是Z短的一種型號，在給定軸的長度時產生Z大的行程。轉矩滾動導軌導向系統和用于縱向及旋轉運動的滾動導軌導向系統適用于其他的應用領域。
　　各種不同的滾動導軌導向系統可以分別和不同公差、不同結構的精密鋼軸組合。鋼軸構成了滾珠的反向滾道。因此滾動導軌導向系統的質量是非常優良的。
　　Bosch Rexroth公司提供的各種不同的優點的滾動導軌導向系統已經成為傳統的線性導向裝置。滾動導軌導向系統由滑塊、淬過火的鋼制滾珠、滾道、導軌組成。和固有結構相比，它們具有很大的成本優勢。
　　實際應用中的優點
　　滾動導軌導向系統因為其多樣性，幾乎可以實現任何線性運動。在要求特別高的領域使用滾珠和滾柱導軌的同時，在許多其他的應用中也越來越多地考慮使用具有突出特性的新型滾動導軌導向系統。例如，膨脹量特別小的塑料滾動導軌導向系統就適用于在和腐蝕性特別強的冷卻潤滑劑接觸場合的應用。此外，還不斷有新的應用領域由于其要求提高而需要使用滾動支承的線性導向裝置。例如：由于滾珠的對稱性排列而使承載系數提高了20％的超級滾動導軌導向系統；更小尺寸的緊湊型滾動導軌導向系統等。