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        什么是HIWIN直線導軌?

        發布時間:2018-09-17 16:36:07  瀏覽次數:

          HIWIN直線導軌是臺灣上銀科技股份有限公司生產。上銀科技1989年成立至今,為臺灣最大之機械廠商,亦為全球線性傳動領導品牌,於2009年6月完成股本大眾化目標,正式於臺灣證券交易所掛牌上市。 自行研發的產品從大型到微型的滾珠螺桿、線性滑軌、工業機器人等,廣泛使用在生技醫療、半導體、光電、3C、自動化、精密工具機、節能、交通…等產業,打破日、德長年壟斷的精密機械市場。 目前已在臺中設有四廠區、云林設有一廠區,嘉義新廠區亦在籌設中,其中坐落在臺中市精密科技園區的營運總部及新廠正陸續興建及完工啟用。
          HIWIN直系為一種滾動導引,借由鋼珠在滑塊與導軌之間作無限滾動循環,負載平臺能沿著導軌輕易地以高精度作線性運動。與傳統的滑動導引相比較,滾動導引的摩擦系數可降低至原來的1/50,由于啟動地摩擦力大大減少,相對的較少無效運動發生,故能輕易達到μm級進給及定位。再加上滑塊與導軌間的束制單元設計,使得直線導軌可同時承受上下左右等各方向的負荷,上述陳列特點并非傳統滑動導引所能比擬,因此機臺若能派和滾珠螺桿,使用直線導軌作導引,必能大幅提高設備精度與機械效能。

         

        HIWIN直線導軌的特點及選用
        HIWIN直線導軌的特點:
          1.定位精度高
           使用直線導軌作為線性導引時,由于直線導軌的摩擦方式為滾動摩擦,不僅摩擦系數降低至滑動導引的1/50,動摩擦力與靜摩擦力的差距亦變得很小。因此當床臺運行時,不會有打滑的現象發生,可達到μm級的定位精度。
          2.磨耗少能長時間維持精度
           傳統的滑動導引,無可避免的會因油膩逆流作用造成平臺運動精度不良,且因運動時潤滑不充分,導致運行軌道接觸面的磨損,嚴重影響精度。而滾動導引的磨耗非常小,故機臺能長時間維持精度。
          3.適用高速運動且大幅降低機臺所需驅動馬力
           由于直線導軌移動時摩擦力非常小,只需較小動力便能讓床臺運行,尤其是在床臺的工作方式為經常性往返運行時,更能明顯降低機臺電力損耗量。且因其摩擦產生的熱較小,可適用于高速運行。
          4.可同時承受上下左右方向的負荷
           由于直線導軌特殊的束制結構設計,可同時承受上下左右方向的負荷,不像滑動導引在平行接觸面方向可承受的側向負荷較輕,易造成機臺運行精度不良。
          5.組裝容易并具互換性
           組裝時只要銑削或研磨床臺上導軌之裝配面,并依建議之步驟將導軌、滑塊分別以特定扭力固定于機臺上,即能重現加工時的高精密度。傳統的滑動導引,則須對運行軌道加以鏟花,既費事又費時,且一旦機臺精度不良,又必須再鏟花一次。直線導軌具有互換性,可分別更換滑塊或導軌甚至是直線導軌組,機臺即可重新獲得高精密度的導引。
          6.潤滑構造簡單
           滑動導引若潤滑不足,將會造成接觸面金屬直接摩擦損耗床臺,而滑動導引要潤滑充足并不容易,需要在床臺適當的位置鉆孔供油。直線導軌則已在滑塊上裝置油嘴,可直接以注油槍打入油脂,亦可換上專用油管接頭連接供油油管,以自動供油機潤滑。

        HIWIN直線導軌的選用
          1.使用條件設定
           ○ 應用之設備 
           ○ 行程
           ○ 內部空進之限制 
           ○ 運行速度、加速度
           ○ 精度之要求 
           ○ 使用頻率
          2.選用系列產品
           ○ HG系列:磨床、銑床、車床、鉆床、綜合加工機、放電加工機、搪床、線切割機、精密量測儀器、木工機器、搬運機器、運送裝置、CNC加工機。
           ○ EG系列:產業自動化機器、半導體機械、雷射雕刻機、包裝機器。
           ○ MGN/MGW系列:印表機、機器手臂、電子儀器設備、半導體設備。
          3.選用精度等級
           ○ C,H,P,SP,UP等級視設備精度要求而定
          4.假定滑塊尺寸及數目
           ○ 依經驗選用
           ○ 負荷狀態
           ○ 若與滾珠螺桿配合使用,則使用之直線導軌規格與螺桿外徑相似,如螺桿外徑為35mm則選用HG35規格。
          5.計算滑塊最大負荷
           ○ 參照負荷計算例計算單個滑塊最大等效負荷
           ○ 確認選用之直線導軌靜安全系數應超過靜安全系數使用表所列之值
          6.選擇預壓力
           ○ 依剛性要求及安裝面精度選用
          7.確認剛性
           ○ 參照剛性表計算變形量
           提高預壓力,加大選用尺寸或滑塊數以提高剛性
          8.計算使用壽命
           ○ 依使用速度、頻率計算壽命距離要求
           依壽命公式計算選定直線導軌之壽命距離
          9.潤滑選用
           ○ 潤滑劑選用,依設備需求可選擇潤滑脂、潤滑油或特殊潤滑劑潤滑定期注入潤滑脂或自動供油直線導軌選用完成。

         

        HIWIN直線導軌選用的有關參數
        1.基本靜額定負荷
        2.(1)基本靜額定負荷(C0)的定義
          直線導軌在靜止或運動中若承受過大的負荷,或受有很大沖擊負荷時,會導致珠道接觸面和鋼珠產生局部的永久變形;當永久變形量超過某一限度,將妨礙直線導軌運動的平穩性。基本靜額定負荷便是容許這個永久變形量的極限負荷。依照定義:負荷的方向和大小不變的狀態下,在受到最大應力接觸面處,鋼珠與珠道表面的總永久變形量恰為鋼珠直徑萬分之一的靜止負荷。
          基本靜額定負荷的數值詳列于各規格尺寸表中;使用者可參照表格選用適合的直線導軌,但必須注意的是被選用的直線導軌在運行中所受的最大靜負荷不可超過其基本靜額定負荷。
        (2)容許靜力矩(M0)的定義
          當滑塊中受到最大應力的鋼珠達到上述定義之靜額定負荷時,此時滑塊所承載之力矩稱為靜額定力矩。在直線導軌運動中是以MR、MP、PY這三個方向來定義
        (3)靜安全系數
        當直線導軌使用在慢速運動或作動頻率不高的狀況下,需考慮靜安全系數。根據不同的使用狀況,計算靜負荷必須考慮不同的安全系數,尤其是當導軌受有沖擊性負荷時,需要取用較大的安全系數。
        fSL=C0/P或是fsm=M0/M
        fSL:靜安全系數
        fSM:靜安全系數(力矩負荷)
        C0:基本靜額定負荷(kN)
        M0:容許靜力矩(kN·m)
        P:工作負荷(kN)
        M:靜力矩負荷(kN·M)
        3.基本動額定負荷
        (1)基本動額定負荷(C)的定義
        基本動
        額定負荷用于直線導軌承受負荷并作滾動運動時的壽命計算。其定義是在負荷的方向和大小不變的狀態下,直線導軌的額定壽命為50km時的最大負荷,此值詳列于各規格尺寸表中,使用者可借由此值預先估算出選用之直線導軌的額定壽命。

         

        HIWIN直線導軌的壽命計算
        1.壽命
        當直線導軌承受負荷并作運動時,珠道表面與鋼珠因不斷地受到循環應力的作用,一但到達滾動疲勞的臨界值,接觸面就會開始產生疲勞破損,并在部分表面發生魚鱗狀薄片的剝落現象,此種現象叫做表面剝離。壽命的定義即為珠道表面及鋼珠因材料疲勞產生表面剝離時為止的總運行距離。
        2.額定壽命
        直線導軌的壽命,具有很大的分散性,即使同一批制造的產品,在相同的運動狀態下使用,壽命也會有所不同;這大多歸咎于材料本身在疲勞特性上固有的變化。因此為定義直線導軌的壽命,一般以額定壽命為基準;其定義是:以一批同樣的產品,逐個在相同的條件及額定負荷下運行,其中90%未曾發生表面剝離現象而能達到的總運行距離。
        3.壽命的計算
        直線導軌的壽命會因實際承受工作負荷而不同,可以選用直線導軌的基本動額定負荷及工作負荷推算出使用壽命。
        4.壽命系數
        (1)硬度系數(fh)
        直線導軌的珠道接觸表面硬度要求在一定的硬化深度之硬度為HRC58-62,倘若硬度值無法達到要求的水準,將會降低直線導軌的額定負荷及使用壽命,此時動、靜額定負荷為尺寸表列值再乘以對應的硬度系數。
        HIWIN出場之直線導軌硬度要求皆為HRC58以上,故fh為1
        (2)溫度系數(ft)
        系統溫度會對直線導軌的材質有影響,當溫度高于100°C時直線導軌的額定負荷及使用壽命將會降低,此時動、靜額定負荷為尺寸表列值再乘以對應的溫度系數。由于有些配件是塑膠材質較不耐高溫,故建議使用溫度應低于100°C。
        (3)負荷系數(fw)
        作用于直線導軌的負荷,除裝置本身自重、起動停止時的慣性負荷及因懸置而產生的力矩負荷外,還有因運動伴隨而來的震動及沖擊負荷,此種型式的負荷并不容易算出,根據經驗依負荷狀況及使用速度,建議將計算負荷值再乘以對應的負荷系數。

         

        HIWIN直線導軌常用型號
        高組裝型號:
        HGH15CA HGH20CA 
        HGH25CA HGH30CA HGH35CA HGH45CA HGH55CA HGH65CA
        HGW15CA HGW20CA HGW25CA HGW30CA HGW35CA HGW45CA HGW55CA HGW65CA
        HGW15CC HGW20CC HGW25CC HGW30CC HGW35CC HGW45CC HGW55CC HGW65CC
        HGH20HA HGH25HA HGH30HA HGH35HA HGH45HA HGH55HA HGH65HA
        HGW20HC HGW25HC HGW30HC HGW35HC HGW45HC HGW55HC HGW65HC
        HGW20HA HGW25HA HGW30HA HGW35HA HGW45HA HGW55HA HGW65HA
        低組裝型號及微型型號:
        EGH15CA EGH20CA EGH25CA EGH30CA EGH15SA EGH20SA EGH25SA EGH30SA
        EGW15CA EGW20CA EGW25CA EGW30CA EGW15SA EGW20SA EGW25SA EGW30SA
        MGN7C MGN9C MGN12C MGN15C MGN7H MGN9H MGN12H MGN15H
        MGW7C MGW9C MGW12C MGW15C MGW7H MGW9H MGW12H MGW15H


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