環(huán)形導(dǎo)軌定義:
通常指閉合的循環(huán)導(dǎo)軌,由直線導(dǎo)軌和圓弧導(dǎo)軌以及滑塊組合而成,通常又被稱為直曲導(dǎo)軌。環(huán)形導(dǎo)軌是環(huán)形導(dǎo)軌循環(huán)運(yùn)動系統(tǒng)的基礎(chǔ)與核心部件。一般的循環(huán)流水線,如皮帶式流水線、滾筒式流水線,具有較大的運(yùn)動間隙,不具有足夠的剛性和定位精度。而由環(huán)形導(dǎo)軌組成的循環(huán)運(yùn)動系統(tǒng),具有高剛性、高定位精度、良好的抗污染能力、更高的運(yùn)行速度等突出特點(diǎn),可以很好地滿足現(xiàn)代工廠的精密自動化需求。
1、產(chǎn)品特點(diǎn)
環(huán)形導(dǎo)軌屬于滾輪式導(dǎo)軌,其滑塊與導(dǎo)軌配合的橫截面如下圖:
●更快的線速度,更高的加速度:V型滾輪在滾輪V型導(dǎo)軌面的滾動,可以達(dá)到很高的線速度, 最高可達(dá)10m/s;加速度最高可達(dá)2G。
●更低的噪音:滾輪軸承的V型槽,和滾輪V型導(dǎo)軌的V型面,具有良好的輪廓一致性;V型滾輪在滾輪V型導(dǎo)軌面上的平滑滾動,與滾珠導(dǎo)軌相比,可大大降低高速運(yùn)行時的噪音。
●適合從無塵到粉塵等惡劣環(huán)境的使用:滾輪中的軸承滾動體,和導(dǎo)軌面不直接接觸,同時軸承具有很好的密封性; V型滾輪通過"刮擦"運(yùn)動,把灰塵、切屑等雜質(zhì)從V型導(dǎo)軌面上刮除,保持V型導(dǎo)軌面的清潔,從而非常適合在惡劣環(huán)境下使用。而滾珠導(dǎo)軌如果工作在有灰塵、切屑等雜質(zhì)的環(huán)境中,其使用壽命會大大地縮短。
●降低了安裝基準(zhǔn)的精度要求: 一個V型滾輪,就相當(dāng)于滾珠導(dǎo)軌的一個滑塊,V型滾輪和V型導(dǎo)軌面的接觸,類似單點(diǎn)接觸;這樣就大大降低了對安裝基
準(zhǔn)面的精度要求,裝配省時省力。
●維護(hù)更換成本更低: V型導(dǎo)向滾輪導(dǎo)軌系統(tǒng),可以單獨(dú)更換磨損了的導(dǎo)軌或滾輪,不需要全部更換;通過對偏心滾輪的調(diào)整,可方便調(diào)整并得到需要的預(yù)緊力。
●預(yù)緊隨時可調(diào):滾輪導(dǎo)軌在裝配時,同心滾輪和偏心滾輪配合使用,可以隨時調(diào)整滾輪與導(dǎo)軌 之間的預(yù)緊力,以保證平穩(wěn)的運(yùn)行。
●更長的使用壽命: 在良好的工作環(huán)境下,滾輪壽命達(dá)到4000KM以上,加上滾輪易更換的特點(diǎn),滾輪式導(dǎo)軌有很長的使用壽命。
2、典型軌道布局形式
直線導(dǎo)軌和圓弧導(dǎo)軌通過不同的變化組合,可以實(shí)現(xiàn)近乎無限種軌道布局形式。生產(chǎn)應(yīng)用中的典型軌道布局形式有:橢圓形布局、矩形布局、三角形布局、不規(guī)則形狀布局。其中,橢圓形布局和矩形布局最常用。
(1)橢圓形軌道布局。
(2)矩形軌道布局。
(3)三角形軌道布局。
(4)不規(guī)則形狀軌道布局。以這種形式布局的軌道需要配合特制的滑塊一起使用。
3、典型驅(qū)動形式
環(huán)形導(dǎo)軌主要有矩形和橢圓形兩種布局形式,而其驅(qū)動系統(tǒng)主要有同步帶式、鏈條式、螺桿式、十字臂式、凹槽輪式。
(1)同步帶式驅(qū)動
同步帶式驅(qū)動為最常用、易于設(shè)計(jì)、具有性價比優(yōu)勢的驅(qū)動方式。伺服電機(jī)帶動同步輪旋轉(zhuǎn),同步帶與滑座通過開槽式或夾持式設(shè)計(jì)連接。
(2)鏈條式驅(qū)動
滑塊與鏈條可以直接連接,也可以通過傳動桿連接。相對同步帶而言,鏈條可承受較大荷載。
(3)螺桿式驅(qū)動
這種驅(qū)動方式的環(huán)形導(dǎo)軌特點(diǎn)是運(yùn)動速度更高,定位精度更高,實(shí)現(xiàn)快速定位。
(4)十字臂式驅(qū)動
電機(jī)置于系統(tǒng)中央,十字臂上帶有長槽,以適應(yīng)滑塊與電機(jī)驅(qū)動軸之間的距離變化。這種驅(qū)動形式的傳動機(jī)構(gòu)簡單,不同滑塊之間距離不易變動, 但電機(jī)的啟動力大。
(5)凹槽輪式驅(qū)動
相鄰滑塊之間用連接桿連接,使得滑塊之間的距離不易變動,位置更精準(zhǔn);瑝K上安裝有從動滾輪,滾輪與凹槽驅(qū)動輪上的開口嚙合。這種驅(qū)動方式要求滑塊間的連接桿具有一定柔性,而且凹槽輪上與從動滾輪嚙合的位置需要留出足夠的間隙
4、設(shè)計(jì)和選型示例
下面以同步帶傳動的橢圓形軌道運(yùn)動系統(tǒng)為例,說明環(huán)形導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
(1)初始選擇
一般情況下,25規(guī)格的滑塊應(yīng)用于最重10KG的運(yùn)動荷載,44規(guī)格的滑塊應(yīng)用于最重20KG的運(yùn)動荷載。
(2)明確需求和工況
確定實(shí)際生產(chǎn)中的條件參數(shù):滑塊承受荷載、工位數(shù)量(滑塊數(shù)量)、工位間距(滑塊間距)、相鄰工位移動時間(或移動速度)。
(3)選擇合適半徑大小的圓弧導(dǎo)軌
如果相鄰兩滑塊間距太小,會出現(xiàn)多于一個滑塊同時停留在圓弧導(dǎo)軌段上,這會不利于對滑塊進(jìn)行定位,所以,對于不同大小的圓弧導(dǎo)軌,存在一個推薦的滑塊間距最小值,見下表:
根據(jù)實(shí)際需求的工位間距 S,對比推薦的最小滑塊間距值Smin,確定圓弧導(dǎo)軌中心孔直徑D。
(4)選擇及計(jì)算系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)
對應(yīng)每一種規(guī)格的圓弧導(dǎo)軌,怡合達(dá)推薦使用以下齒數(shù)的主動同步輪(齒型AT10)。對應(yīng)關(guān)系參考下表:
確認(rèn)了同步輪尺寸之后,就可以計(jì)算以下數(shù)值: 同步帶周長A計(jì)算公式為:A = N × S
直軌長度L(等于同步輪中心距)應(yīng)該滿足以下等式:A= 2 × L + 3.14 × D
(5)同步帶與滑塊的連接方式
(a)開槽式連接:
同步帶上安裝有開槽式連接扣件,安裝在滑座上的金屬銷與開槽式扣件嚙合。連接扣件上必須設(shè)計(jì)長槽,這是為了適應(yīng)承載滑座從直線運(yùn)動變?yōu)榍運(yùn)動時的微小偏移。
(b)夾持式連接:
這種方式無需讓螺釘穿過同步帶。同步輪上必須加工出凹槽,以避免與夾持零件干涉。
(c)過載保護(hù)器組合件連接
該組合件帶有自動脫開功能,當(dāng)滑塊受到外力影響導(dǎo)致運(yùn)動受阻時,這種機(jī)構(gòu)可以將滑塊從驅(qū)動系統(tǒng)上脫開,避免整套設(shè)備受損。
(6)設(shè)計(jì)滑塊的定位系統(tǒng)。為了準(zhǔn)確定位,必須配備滑塊定位系統(tǒng)。
(7)潤滑系統(tǒng)。
為避免過度摩擦,可選配安裝為導(dǎo)軌工作面涂敷均勻油膜的潤滑器。潤滑器中浸潤潤滑油的毛氈擦拭導(dǎo)軌工作面,毛氈內(nèi)側(cè)裝有小彈簧使之有輕微的彈力來保證充分潤滑,良好的潤滑條件可顯著增加系統(tǒng)的荷載能力和壽命。潤滑器上加工有注油孔,建議1個月補(bǔ)充一次潤滑油(推薦32號潤滑油)。除非是在無塵或者真空等特殊環(huán)境,其他環(huán)境下都建議安裝潤滑器,以增加系統(tǒng)壽命。
還可以在軌道上加工注油孔,以配置自動注油系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)自動補(bǔ)充潤滑油。怡合達(dá)可以根據(jù)客戶要求提供系統(tǒng)所需的自動注油器。
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