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)

b. 基本額定靜負荷(C0)

c. 基本容許靜力矩

d. 靜安全係數(fs)

e. 額定壽命的意義(L)

 f. 基本額定動負荷(C)

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。

※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

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:

水平安裝

T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

作用負荷之大小:

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。

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。

跨距:L0與L1指滑座與滑座之間的距離。

 

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。

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。

2-3 型式尺寸確認

a. 使用合適的型式(BGX、BGC)。

按照機器設備型態選用合適之系列產品類別。相關選用參考請見後續本公司 BGX、BGC等各系列產品的介紹。

b.假定合適的尺寸(15、20、25、30、35型)。

依照機構需要的空間條件，假定一種滑軌尺寸，暫不考慮受力狀況，因初期選用較難判斷受力與壽命問題，安全係數符合不代表壽命符合實際需求，所以建議以尺寸為第一個考慮重點，當計算壽命與實際負荷有差異時，就可向動額定負載較大的型號選用。

2-4 負荷大小確認

滑座垂直(徑向)分力計算公式：

2-5 等效負荷計算

滑座滑軌圓弧接觸角決定線軌承受水平方向與垂直方向荷重的能力比，如同90度接觸角 與45接觸角的線性滑軌於等效負荷 的計算方式就不同，本公司採取四方向等負載45度設 計，水平負荷與垂直負荷效果相同。而等效負荷便是求取滑座各方向 對珠溝影響最大負 荷。為排除負荷方向相互抵消的問題，可直接以垂直負載絕對值與水平負載絕對值相加 ，求取珠溝荷重 最大等效負荷值Re。
Re = │Rn│+│Sn│
垂直徑向負荷: Rn
水平側向負荷: Sn

2-6 確認靜安全係數

安全係數之定義：
靜額定負載計算安全因數：

容許靜力矩計算安全因數：

接觸係數(fc)

將滑座靠緊著使用時,受力矩與安裝精度影響, 很難得到均勻的負荷分布，因此滑塊靠緊使用時請將基本額定動負荷 (C)與基本額定靜負荷(C0)乘以下面的接觸係數。

2-7 靜安全係數判斷

以下為靜安全係數的參考值：
 

計算平均負荷

平均負載計算：
平均負載的計算模式根據移動中荷載的變化模式分為下列幾種。

 

步進式的負載：

Pm = [(P1nxL1+P2nxL2….. +PnnxLn)/L] 1/n
Pm: Mean load (kgf)
Pn: Varying load (kgf)
L: Total length of travel (mm)
Ln: Length of travel carrying Pn (mm)
n=3 when the rolling elements are balls.

線性負載型式

2-9 計算額定壽命

L: 額定壽命(km)
C: 基本額定動負荷 (kgf)
P: 計算出之平均負載 (kgf)
Fc: 接觸係數
Fh: 硬度係數
Ft: 溫度係數
Fw: 負荷係數

2-10 計算壽命時間

推演壽命時間:公式(A)計算小時，Ln:壽命時間。(h)

L: 額定壽命 (km)
Ls: 行程長度 (mm)
N1: 每分鐘往返次數 (min-1)

公式(B)計算年

Ly: 壽命時間。(year)
L: 額定壽命(km)
Ls:行程長度 (mm)
N1:每分鐘往返次數 (min-1)
M: 每小時運作分鐘數(min/hr)
H: 每日運作小時數(hr/day)
D: 每年運作工作日數(day/year)

2-11. 比較需求壽命

二、型錄尺寸確認：

確認使用條件無法更動時，需更換其他規格尺寸的線性滑軌。建議優先選擇同尺寸滑軌，改選額定負載較大的滑座。
直接挑選較大尺寸的滑軌。會有下列缺點：

2-12 選用型號表示意義

a. 精度標準

b. 預壓選用

何謂預壓?
   線性滑軌使用時剛性不足、產生間隙的狀況，往往加大滾動體的直徑，使線性滑軌產生內部負荷，線性滑軌可藉
   此消除局部間隙，提升整體剛性。

增加預壓可減少振擺，減少產生往復運動慣性衝擊。但預壓增加也造成滾動體的內部負荷。預壓愈大內部負荷也愈大。所以選用計算需要將預壓力加入計算，而預壓增加減少也影響整體安裝難易度。所以預壓選用須考慮振擺對線軌壽命影響與預壓力對線軌壽命影響之間權衡取捨。

預壓力

徑向間隙值

可互換性與非互換性的差異

滑軌異物：

孔塞防塵法：

反鎖式滑軌：

滑軌型號	螺紋尺寸	最大螺牙長度L
BG 15	M5	8mm
BG 20	M6	10 mm
BG 25	M6	12 mm
BG 30	M8	15 mm
BG 35	M8	17 mm
BG 45	M12	24 mm

d. 滑座配件