环形导轨的设计和选型要点你真的知道吗？

yhd2017 · 发表于 2019-4-19 10:13:06

环形导轨定义：

通常指闭合的循环导轨，由直线导轨和圆弧导轨以及滑块组合而成，通常又被称为直曲导轨。环形导轨是环形导轨循环运动系统的基础与核心部件。一般的循环流水线，如皮带式流水线、滚筒式流水线，具有较大的运动间隙，不具有足够的刚性和定位精度。而由环形导轨组成的循环运动系统，具有高刚性、高定位精度、良好的抗污染能力、更高的运行速度等突出特点，可以很好地满足现代工厂的精密自动化需求。

1、产品特点

环形导轨属于滚轮式导轨，其滑块与导轨配合的横截面如下图：

●更快的线速度，更高的加速度：V型滚轮在滚轮V型导轨面的滚动，可以达到很高的线速度，最高可达10m/s；加速度最高可达2G。

●更低的噪音：滚轮轴承的V型槽，和滚轮V型导轨的V型面，具有良好的轮廓一致性；V型滚轮在滚轮V型导轨面上的平滑滚动，与滚珠导轨相比，可大大降低高速运行时的噪音。

●适合从无尘到粉尘等恶劣环境的使用：滚轮中的轴承滚动体，和导轨面不直接接触，同时轴承具有很好的密封性； V型滚轮通过"刮擦"运动，把灰尘、切屑等杂质从V型导轨面上刮除，保持V型导轨面的清洁，从而非常适合在恶劣环境下使用。而滚珠导轨如果工作在有灰尘、切屑等杂质的环境中，其使用寿命会大大地缩短。

●降低了安装基准的精度要求：一个V型滚轮，就相当于滚珠导轨的一个滑块，V型滚轮和V型导轨面的接触，类似单点接触；这样就大大降低了对安装基

准面的精度要求，装配省时省力。

●维护更换成本更低： V型导向滚轮导轨系统，可以单独更换磨损了的导轨或滚轮，不需要全部更换；通过对偏心滚轮的调整，可方便调整并得到需要的预紧力。

●预紧随时可调：滚轮导轨在装配时，同心滚轮和偏心滚轮配合使用，可以随时调整滚轮与导轨之间的预紧力，以保证平稳的运行。

●更长的使用寿命：在良好的工作环境下，滚轮寿命达到4000KM以上，加上滚轮易更换的特点，滚轮式导轨有很长的使用寿命。

2、典型轨道布局形式

直线导轨和圆弧导轨通过不同的变化组合，可以实现近乎无限种轨道布局形式。生产应用中的典型轨道布局形式有：椭圆形布局、矩形布局、三角形布局、不规则形状布局。其中，椭圆形布局和矩形布局最常用。

(1)椭圆形轨道布局。

(2)矩形轨道布局。

(3)三角形轨道布局。

(4)不规则形状轨道布局。以这种形式布局的轨道需要配合特制的滑块一起使用。

3、典型驱动形式

环形导轨主要有矩形和椭圆形两种布局形式，而其驱动系统主要有同步带式、链条式、螺杆式、十字臂式、凹槽轮式。

(1)同步带式驱动

同步带式驱动为最常用、易于设计、具有性价比优势的驱动方式。伺服电机带动同步轮旋转，同步带与滑座通过开槽式或夹持式设计连接。

(2)链条式驱动

滑块与链条可以直接连接，也可以通过传动杆连接。相对同步带而言，链条可承受较大荷载。

(3)螺杆式驱动

这种驱动方式的环形导轨特点是运动速度更高，定位精度更高，实现快速定位。

(4)十字臂式驱动

电机置于系统中央，十字臂上带有长槽，以适应滑块与电机驱动轴之间的距离变化。这种驱动形式的传动机构简单，不同滑块之间距离不易变动，但电机的启动力大。

(5)凹槽轮式驱动

相邻滑块之间用连接杆连接，使得滑块之间的距离不易变动，位置更精准。滑块上安装有从动滚轮，滚轮与凹槽驱动轮上的开口啮合。这种驱动方式要求滑块间的连接杆具有一定柔性，而且凹槽轮上与从动滚轮啮合的位置需要留出足够的间隙

4、设计和选型示例

下面以同步带传动的椭圆形轨道运动系统为例，说明环形导轨的设计要点。

(1)初始选择

一般情况下，25规格的滑块应用于最重10KG的运动荷载，44规格的滑块应用于最重20KG的运动荷载。

(2)明确需求和工况

确定实际生产中的条件参数：滑块承受荷载、工位数量（滑块数量）、工位间距（滑块间距）、相邻工位移动时间（或移动速度）。

(3)选择合适半径大小的圆弧导轨

如果相邻两滑块间距太小，会出现多于一个滑块同时停留在圆弧导轨段上，这会不利于对滑块进行定位，所以，对于不同大小的圆弧导轨，存在一个推荐的滑块间距最小值，见下表：

根据实际需求的工位间距 S，对比推荐的最小滑块间距值Smin，确定圆弧导轨中心孔直径D。

(4)选择及计算系统的各项参数

对应每一种规格的圆弧导轨，怡合达推荐使用以下齿数的主动同步轮(齿型AT10）。对应关系参考下表：

确认了同步轮尺寸之后，就可以计算以下数值：同步带周长A计算公式为：A = N × S

直轨长度L（等于同步轮中心距）应该满足以下等式：A= 2 × L + 3.14 × D

(5)同步带与滑块的连接方式

(a)开槽式连接：

同步带上安装有开槽式连接扣件，安装在滑座上的金属销与开槽式扣件啮合。连接扣件上必须设计长槽，这是为了适应承载滑座从直线运动变为曲线运动时的微小偏移。

(b)夹持式连接：

这种方式无需让螺钉穿过同步带。同步轮上必须加工出凹槽，以避免与夹持零件干涉。

(c)过载保护器组合件连接

该组合件带有自动脱开功能，当滑块受到外力影响导致运动受阻时，这种机构可以将滑块从驱动系统上脱开，避免整套设备受损。

(6)设计滑块的定位系统。为了准确定位，必须配备滑块定位系统。

(7)润滑系统。

为避免过度摩擦，可选配安装为导轨工作面涂敷均匀油膜的润滑器。润滑器中浸润润滑油的毛毡擦拭导轨工作面，毛毡内侧装有小弹簧使之有轻微的弹力来保证充分润滑，良好的润滑条件可显著增加系统的荷载能力和寿命。润滑器上加工有注油孔，建议1个月补充一次润滑油(推荐32号润滑油)。除非是在无尘或者真空等特殊环境，其他环境下都建议安装润滑器，以增加系统寿命。

还可以在轨道上加工注油孔，以配置自动注油系统，实现自动补充润滑油。怡合达可以根据客户要求提供系统所需的自动注油器。

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