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直线轴承和其它直动导向零件

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]直线轴承、[2]滑动导轨、[3]无油衬套3种直动导向零件的比较说明，着重介绍一下直线轴承的使用方法。

(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致的比较，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

直线轴承

△

○

△?○

△

△?○

低价格

直线导轨

○

○

○

△

△?○

高价格

无油衬套

△

×

△

○

○

中等价格

　下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

■直线轴承和无油衬套

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。直线型和法兰型的区分下面说明一下直线轴承外形形状的不同点（直线型和法兰型）区分及组装时的注意点。

（1）直线轴承的直线型和法兰型

　为直线型、为法兰型。

　的法兰型轴承有以下优点。

采用直线轴承和法兰轴套一体化构造，结构更加紧凑（）。

与直线轴承+另行制作法兰相比，具有低价、纳期短、品质稳定等优点。

是米思米制法兰型线性轴承的紧凑结构说明图。直线轴承与法兰组装构造、轴套外形过长，而带法兰直线轴承采用一体化构造、结构紧凑。可实现保持耐载荷性能的紧凑化设计。

（2）直线型和法兰型的用途区分

根据以下内容进行直线型和法兰型轴承的选择。

根据直线轴承是否承受力的状态来选定?受力的线性轴承选择法兰型

根据装配直线轴承周围的空间和构造面来选定　?　参考项目-（3）

　直线轴承分为自体可动构造和轴承固定使轴回转2种类型。为将轴作为导向轴的X-Y-Z-θ驱动台的构造图。可做如下分类。a）部的X轴可动部用直线轴承承受可动体重量的惯性力、直线轴承需要紧密固定。b）部直线轴承固定于轴承座，由于采用气缸驱动轴部构造，直线轴承的轴向固定部只承受摩擦力的反作用力，因此采用了直线型紧凑化设计。另外、Y轴直线轴承的设置方向相对θ驱动台的回转轴、2根轴反向设定，直线轴承相对于回转力矩也能够实现高刚性化。c）部如果从轴可动方向上考虑，与b)部相同、不会承受较大的力。单衬型?双衬型?加长型和表面处理的区分

（1）轴承的轴承长度和导向性能

　直线轴承根据轴承长度可分为4种类型：[1]单衬型、[2]双衬型、[3]加长型。轴承长度差异直接关系到下面的导向性能。

a）承载性能

b）导向精度

a）轴承长度和承载性能的关系

　轴承越长则轴承支撑点越多、各轴承接触点所需承载载荷越小。这一结论可根据[1]、[2]、[3]种类的直线轴承长度不同，额定载荷依次增大的实际情况分析得出。

因此，选择轴承长度较长的直线轴承，能够提高产品承载性能（＝寿命增长、可靠性增加）（）。

b）轴承长度和导向精度的关系

轴承长度越长，导向精度越高。

1）

通过平均化导轨(轴)的导向误差，来提高产品精度(平均化效果：参照注记)()。

2）

通过减小与导轨(轴)之间的间隙误差，来提高产品精度()。

※

轴承的平均化效果：通过增大直动导轨轴承长度来增加轴承支撑数量，使导轨表面的误差因素（表面粗糙度及弯曲变形量）被平均化，误差因数的影响被抑制在一半以下。

因此通过增加轴承长度，可以提高承载性能和导向精度。所以类型[4]（采用2个单衬型的专用设计）直线轴承常被用于某种程度的高精度工作环境下。（）

（2）导轨(轴)变形量的计算说明（）

　直线轴承和轴构成的直动机构中，轴的变形量可以通过下列公式进行计算。

δ＝Ｗ?a3?b3/３?E?I?L3 　　a：从支撑端点到载荷位置的距离 　　b：a反方向侧支撑端点到载荷位置的距离 　　L：轴的支撑间距 　　E：杨氏模量 　　I：截面二阶矩 　　I＝π?d4/64≒0.05d4 　　d：轴半径　当a＝b＝L/2时，δ＝W?L3/0.96?E?d4　由此可知　如果要减小轴的变形量，应采用加粗轴径(4倍效果)或缩短轴支撑间距(3倍效果)的设计思路。

（3）零件材质及表面处理的特征和应用例

直线轴承的构成材料、表面处理和应用例如下表。

外圈材料

表面处理

保持器材料

滚珠材料

应用例

SUJ2

-

树脂/SUSC相当

SUJ2

耐磨性要求一般的滑动导轨

SUJ2

低温镀黑铬

同上

SUSC相当

无反射的光学设备零部件无尘室用高精度移动用

SUJ2

化学镀Ni-P

同上

同上

无尘室用要求耐化学药品性的滑动部要求耐磨性的滑动部

SUS相当

-

同上

同上

轻载荷无尘室使用以及食品?医疗相关设备使用

表面处理的特性比较

外圈材料

表面处理

特征

SUJ2

-

?SUJ2为铁材、易生锈

同上

低温黑铬

?摩擦系数小、耐磨性好?能够形成均匀的薄涂层?电镀颜色为黑色、不反射光线，具有良好的吸热性

同上

化学镀Ni-P

?耐化学药品性/耐腐蚀性优异，多用于无尘室等?硬质镀层、有光泽?非磁性涂层

直线轴承在简易自动设备上的应用事例再重新整理一下直线轴承的特征，说明如下：

1.低价格、中等性能的直动导向轴承。（性价比高）

2.摩擦系数小，驱动器容易选择。（低价格的气缸型或中等价格的电机型）

3.结合同步带，可实现静音、轻量驱动的构造设计。

4.垂直方向导向的情况，由于采用重心驱动方式，能够实现简单、紧凑的构造设计

下面通过简易自动化设备上的应用事例，对直线轴承的使用方法和特征进行说明。

（1）步进电机和同步带驱动

　同步带驱动构造具有静音、轻量、低价格、无需给油等优点。对于XY2轴工作台的情况，通常的设计思路是使上段Y轴轻量化，下段X轴电机的负载减小。为此，Y轴多采用同步带构造。为典型的XYZ3轴驱动机构。

　

X轴为直线导轨，Y轴和Z轴采用直线轴承构造。驱动方式采用同步带和滚珠丝杠。

1.2个线性轴承大跨度使用，提高了承载性能和导向精度。

2.同步带和滑轮的设计构造采用动滑轮原理()，实现了电机功率的高效化以及定位高精度化。

3.采用同步带驱动，具有轻量、静音的特点。

4.采用同步带和轴上下平行配置，即使单轴构造、也可制约轴与直线轴承的相对回转。

（2）步进电机和滚珠丝杠驱动

?滚珠丝杠的驱动方式具有[1]将电机的回转运动直接转化为直线运动，[2]滚珠丝杠螺距具有减速装置的作用的特点，驱动力的传动效率和电机效率较高。

?是Y轴采用直线轴承和滚珠丝杠构造的驱动机构。通常应用于要求单位进给或有定位精度要求的机构。

?是夹紧机构中气缸驱动用轴承事例，是磁耦合方式的气缸驱动机构事例，两者都采用直线轴承(箭头部)导向。

?气缸驱动无法控制启动

?停止时的速度，需要通过使用缓冲器来减少停止时的冲击。（）。?垂直方向上的导向可通过采用带法兰直线轴承，无需特定的支撑构造即可实现直线轴承的紧固安装，用以实现紧凑、简单结构设计（滑动导轨的情况、需要设置固定导轨用的垂直安装基板）。

?与结构类似，传送带下部的升降导向（）以及定位机构（）等也采用法兰型线性轴承构造。

END

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