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線性滑軌與滾珠螺桿的關係

明瑞

線性滑軌裝置在機械中需要達成直線精密移動的場合,
像半導體設備、醫療器械、飛機與飛彈控制、自動化設備、工具機 ...
最常見的使用方式係與滾珠螺桿組合成一個直線運動組合, 一支螺桿在中間,
兩支滑軌在兩側, 三支成平行狀態, 然後共同鎖在一個平台, 螺桿一端連結伺服馬達, 當馬達轉動帶動螺桿旋轉, 平台便會成直線移動, 而滑軌的功能主要是讓此平台保持高精密、高剛性、高荷重的移動.

一般的馬達皆為旋轉的運動,但若要做直線的定位運動的話,則需要靠螺桿來代勞了。當然一般要由馬達的旋轉運動變為直線運動時也有人用齒排,鏈條或皮帶來做 ,但畢竟其精度或行程精度皆不及滾珠螺桿。

  定位螺桿大致可分為二種,一種為方牙螺桿,另一種則為滾珠螺桿。
方牙螺桿因為其背隙 backlash 很大,反覆移動之間會產生蠻大的機械誤差,且因其螺母與螺桿間為滑動摩擦,所以馬達在帶動時會較為吃力,較不適合接馬達做精密定位使用。

  而滾珠螺桿則改善了這個問題,在製造過程中在其螺母內部與會和螺桿磨擦的接觸面上導入了鋼珠,造成滾珠螺桿與螺母兩者在接觸滑動時變為滾動摩擦,故其在推動時馬達較為省力,且在滾珠螺桿本身製造過程中,也採用較為精密的製造流程,所以其背隙的誤差很小,較適合作精密定位使用。

  當然,所謂的精密,還是會有所等級區別的,等級越高,越精密的螺桿,其價格相對的就較高了,且滾珠螺桿在其行程越長時,所能維持的精度也就越低。 總體而言,滾珠螺桿為高效率的進給螺桿,當中包含可在螺桿與螺帽間進行旋轉運動的滾珠。與傳統的滑動螺桿相較之下,此產品只有低於三分之一的驅動扭矩,最適合用來節省驅動馬達的力量。

. 定位精度高,重現性佳
線性滑軌平滑的滾動運動方式,摩擦係數特別小,尤其靜摩擦力與動摩擦力的差距很小,即使在微量進給時也不會有空轉打滑的現象,解析能力與重線性最佳,因此可以實現定位精度。
2. 低摩擦阻力,可長時間維持精度
線性滑軌的滾動摩擦阻力可減小至滑動導軌摩擦阻力的 1/20~1/40,尤其潤滑結構簡單,潤滑容易,潤滑效果優良,摩擦接觸面的磨耗最低,因此可以長時間維持行走精度。
3. 可承受四方向的高負荷能力
幾何力學結構的最佳化設計,可同時承受徑向、反徑向與棋方向的負荷,並保持其行走精度,同時可輕易地藉由施于預壓與增加滑塊數量,就可以提高其剛性與負荷能力。
4. 適合高速化之應用
摩擦阻力小的特性,對設備的驅動馬力需求低,節省能源效果大,尤其運動磨耗小,溫昇效應低,可同時實現機械小型化與高速化的需求。
5. 組裝容易並具互換之特性
線性滑軌的安裝只要在銑削或研磨加工的安裝面上,以一定的組裝步驟,即能重現線性滑軌的加工精密度,可降低傳統鏟花加工的時間與成本。並且其可互換之特性,可以將滑塊任意配裝在同型號的滑軌上,同時又保持相同的順暢度與精密度,機台組裝最容易,維修保養最簡單

 

本文內容僅供參考,無任何買賣建議,投資人應謹慎評估,風險自負。

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