線性滑軌名詞介紹

 

1-1 主要影響參數:

a. 線性滑軌之負荷與壽命(L)
選用線性滑軌時，需根據使用狀況與所受外力，計算出每一個滑座所受的負載，比較滑座的基本靜額定負載(C0)或
基本容許靜力矩(Mx、My、Mz)等參數，求出靜安全係數來判斷可靠程度。而評估長時間磨耗的使用壽命則需使用
基本動額定負載(C)來求出線性滑軌的運作壽命。

b. 基本額定靜負荷(C0)
基本額定靜負載(C0)即為負載作用在軌道溝槽及鋼珠產生的變形量達到鋼珠直徑的萬分之一大小、方向的靜止負荷。

假設此變形量達到某個程度，此線性滑軌就無法運行順暢。

c. 基本容許靜力矩
當永久變形量達到鋼珠直徑的萬分之一時。我們稱這種作用力矩為滑座的基本容許靜力矩。

 

d. 靜安全係數(fs)
靜安全係數為基本額定靜負荷(C0)與計算線性滑軌最大等效負載之比率值。此數值反映線 性滑軌使用可靠程度。

 

e. 額定壽命的意義(L)
線性滑軌為量產產品，在同條件運作的滑軌不一定有同樣的運轉壽命，額定壽命的定義:相同條件連續運作其中90%的

線性滑軌不會產生金屬疲勞表面剝落，線性滑軌所能行走的總距離。

f. 基本額定動負荷(C)
假設一批相同規格與同樣使用條件的線性滑軌，將額定壽命定為50km，這一批線性滑軌在大小方向不變的實驗荷重下

運行50km而能有90%以上的線軌不產生金屬疲勞表面剝落現象時，則此實驗荷重為此線性滑軌在額定壽命50km之基本

動額定負荷。

 

1-2 附屬影響參數:

a. 接觸係數(fc)
使用2個以上滑塊靠緊使用時，基本額定動負荷(C)與基本額定靜負荷 (C0)必須乘上接觸係數。

b. 硬度係數(fh)
為充分發揮線性滑軌負荷能力,滾動面的硬度範圍最好在 HRC 58~62。若滾動面的硬度比HRC 58硬度低時, 基本額定動負荷與基本額定靜負荷就必須考慮硬度係數(fh)。

c. 溫度係數(ft)
線性滑軌使用溫度超過100℃時,考慮高溫的不良影響,在計算時必須考慮溫度係數。

(注)
環境溫度超過 80℃時, 須端防塵片、保持器等的材質變成耐高溫材料。

d. 負荷係數(fw)
往復機構運轉易產生振動或衝擊,尤其高速運轉產生振動或經常啟動停止產生慣性衝擊等，要估算出合理的負荷是很困難的。

 

1-4 摩擦力
摩擦力可參考方程式計算出:
F = u * W + f

F : 摩擦力
W : 荷重
u : 摩擦係數
f : BG滑座磨擦阻力

 

如何正確選用線性滑軌

1. 設定使用條件
選用線性滑軌需經過工程計算，而工程計算必須得知的訊息:
A. 組合方式(跨距尺寸、滑塊個數、滑軌根數)。
B. 安裝姿勢(水平、豎、傾斜、壁掛、吊下)。
C. 作用負荷( 作用力的大小、方向、作用點、加速下是否產生慣性? )。
D. 使用頻率(負荷週期)。

A. 組合方式:
1. 跨距尺寸：滑座之間的相互尺寸，如上圖所示之L0與L1。
    L0: 為機構上單支滑軌滑座間的距離(單位:mm)。
    L1: 為機構上雙支滑軌之間的距離(單位:mm)
    L0與L1之尺寸大小容易影響整組線性滑軌組合的剛性與使用壽命。
2. 滑塊個數：同支滑軌所使用的滑座數量。上圖為一支滑軌使用2個滑座。通常使用滑座數量多，則負重能力與剛性

    都會增加。壽命也越高，但是使用空間與移動行程需要重新考慮。

3.滑軌支數：機構使用的滑軌數量。上圖使用2支滑軌的組合，通常滑軌數目增加X軸的力矩抵抗，剛性與壽命也會提昇。

 

 

b. 安裝姿勢:

1.水平安裝	水平安裝(W為荷重力方向) 最常使用組立方式，較能承受垂直壓力，常用一般定位和送料機構上。     W與滑座平台垂直。    W與移動方向垂直。
	豎立安裝(W為荷重力方向) 安裝需考慮滑座跨距與承受力矩的能力，常用升降機構上，需注意 負載伸出平板長度，伸出越長造成慣性力矩越大。      W與滑座平台平行。
	傾斜安裝(W為荷重力方向)? 分為側傾斜安裝與前傾斜安裝。      側傾斜安裝:W與移動方向垂直。      前傾斜安裝:W與移動方向成角度θ。
	掛壁安裝(W為荷重力方向) 選用需考慮力矩問題，所以滑軌 之間距離影響滑座受力需被考慮。      W與滑座平台平行。      W與移動方向垂直。

 

c. 作用負荷
形容負荷需要三個要素：作用力的大小、方向、作用點。

1. 作用負荷之大小:
         質量：荷重物體重量，移動過程產生慣性力。
   

         外力：機構外力。可為液壓、氣壓、電磁力， 移動過程中不會因此
         產生慣性力。

2. 作用負荷之方向：
   

   可以將外力分成三軸向的分力。 如右圖之Fx、Fy、Fz。
         Fx為外力之X軸向之分力。
         Fy為外力之Y軸向之分力。
         Fz為外力之Z軸向之分力。

3. 作用負荷之位置點
   

   如右圖：XYZ之推力中心為原點。推力中心可以為滾珠螺桿、油壓缸、線性馬達。易言之，
   以此點為起始點，外力位置點XYZ相對位置就可以被定義出來。
         Pfx：為外力與推力中心之X方向距離。
         Pfy：為外力與推力中心之Y方向距離。
         Pfz：為外力與推力中心之Z方向距離。

4. 跨距:L0與L1指滑座與滑座之間的距離。
   
5. 速度圖
   

        最高速度(V)：運轉時的最高速度。
        行程長度(D)：機構移動距離。
        加速距離(D1)：靜止至最高速度的距離。
        等速距離(D2)：等速移動距離。
        減速距離(D3)：最高速度至靜止的距離。

6. 滑座各方向受力:
   R1、R2、R3、R4為各別滑座之垂直(徑向)受力。
   S1、S2、S3、S4為各別滑座之水平(側向)受力。

 

d. 使用頻率:
工程計算壽命是否符合實際需求，需要機構實際使用頻率作評估。 例1.計算壽命只有1000km的機構，每日運作1km，
則可運作1000個工作日。