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精機製品・技術報告:NSK線性滑軌的鋼珠通過振動

現行滑軌在滾動體(鋼珠)從非負載區域通過循環式轉動導引進入到負載區域時,會產生些微的振動(參考圖1)。鋼珠在非負載區域也就是循環孔內不承受負載,但是在負載區域也就是線性滑軌的軌道和滑塊之間的區域時,由於影響剛性的預壓負載和受到的外部載荷的作用下,會產生彈性變形。如果鋼珠的負載變化急劇地發生,會使滑塊自身的姿勢產生些微的變化。這就是線性滑軌的鋼珠通過振動。
圖2顯示的是鋼珠及滑塊相對於固定的軌道的運動狀態。鋼珠在只移動其直徑Dw的距離時,後一個鋼球進入了負載區域,因鋼球同時進行並進和回轉運動,滑塊此時只移動了2Dw的距離。滑塊在前進2Dw的過程中,會受到鋼珠通過的影響。也就是說鋼珠通過振動的間隔量為2Dw(如圖3)。

圖1、圖2、圖3

鋼珠通過振動是由於鋼珠的負載狀態發生急劇變化而產生的,若使這種變化更平緩的話,就能夠減少鋼珠通過振動。在此,NSK在滑塊的非負載區域和負載區域的連接部位旁的軌道溝槽實施了緩緩傾斜的“冠狀加工”設計,使鋼珠負載的變化更加平緩。
以上是滑塊單體相關的內容。線性滑軌很多場合下是和工作平台組合後使用的(如圖4),組裝狀態下4個滑塊被拘束在同一個平面內。因此,由於各個滑塊相互之間的干涉作用,鋼珠通過振動比滑塊單體時得到了大幅度的緩和。根據實驗可知,在如圖4的情況下,鋼珠通過振動的振幅是單體時的1/10。同時,這種干涉作用會隨著滑塊數量的增加而更加明顯,在磨床等需極力避免振動的機械設備上,最好在1個工作平台上能使用6個以上的滑塊。
雖然存在上述的鋼珠通過振動的問題,但實際上,在圖4所示的工作台上方500mm的位置只有0.25μm。滑動導引或非循環式轉動導引雖然沒有這種問題,但是卻存在沾黏、滾柱偏斜、滾動體的微滑移(滾動體單元的經時移動)等問題。

圖4