HIWIN經(jīng)過近30年的發(fā)展和變化,當(dāng)今已研發(fā)出多種系列和規(guī)格的直線傳動產(chǎn)品,現(xiàn)根據(jù)目前技術(shù)和發(fā)展及應(yīng)用等方面進(jìn)行詳細(xì)說明。
HIWIN產(chǎn)品最有代表性的是HIWIN直線導(dǎo)軌:以滾動組件(滾珠、滾柱)作為滑塊與滑軌的傳動介質(zhì),使滑塊與滑軌作相對往復(fù)直線運(yùn)動。通過滑軌、滾動組件、滑塊的組合;實(shí)現(xiàn)整體低阻力、高剛性與高精度的運(yùn)動特性,從而達(dá)到高效率的傳動目的。高速度、高精度、高剛性的、長壽命等作為HIWIN產(chǎn)品的最終研發(fā)目標(biāo)。
其最有代表性的產(chǎn)品有:
HIWIN直線導(dǎo)軌、
HIWIN滾珠絲杠、HIWIN直線模組、直線電機(jī)、線性致動器、位置測量系統(tǒng)、DD馬達(dá)等。
HIWIN產(chǎn)品的基本構(gòu)造
HIWIN產(chǎn)品基本上是由幾個(gè)重要的組件所組成,其名稱及功能分述如下
承載系統(tǒng):包含滑塊、滑軌及滾動組件,是HIWIN直線導(dǎo)軌的承載主體。
循環(huán)系統(tǒng):各種回流組件,包括端蓋、回流管及保持器等部分,通過回流組件可使?jié)L動組件在滑塊與滑軌間進(jìn)滾動;且在滑塊未安裝到滑軌上前,(保持器)用來支撐滾動組件,避免滾動組件(滾珠、滾柱)掉離滑塊。
防塵系統(tǒng):包含刮油片、底部防塵片、滑軌螺栓孔蓋、金屬刮板等,用以密封滑塊兩端與底部,防止粉塵及切屑等異物侵入滾動組件的循環(huán)軌道。
潤滑系統(tǒng):包含油嘴或油管接頭、回流組件內(nèi)部的潤滑通道等部分,用以提供潤滑劑進(jìn)入的管道,以便對承載系統(tǒng)進(jìn)行潤滑。
HIWIN的高剛性、高負(fù)載能力
除了上述基本的組成之外,目前市場上的線性滑軌大致又可依照滾動組件的不同,區(qū)分為滾珠型(Ball bearing)與滾柱型(Roller bearing)線性滑軌。滾珠型線性滑軌以其構(gòu)造簡單、制造成本低的優(yōu)勢,應(yīng)用相當(dāng)廣泛,制造生產(chǎn)的廠商也多。相對的,滾柱型線性滑軌雖然成本與制造難度較高,但因滾柱的線接觸承載型式可提供更高的剛性與荷重能力,所以許多有高承載及高剛性需求的應(yīng)用場合,滾柱型線性滑軌是更適當(dāng)?shù)倪x擇。自2006年起,制造生產(chǎn)的廠商有明顯的增加。
HIWIN滾柱型直線導(dǎo)軌以滾柱作為滑塊、滑軌之間的傳動介質(zhì),滾柱相較滾珠具有較大之接觸面積,透過工程計(jì)算與分析,可發(fā)現(xiàn)相等體積的滾柱承受徑向負(fù)荷時(shí)所產(chǎn)生的彈性變形量僅約為滾珠之1/3,故滾柱比滾珠具有更好之剛性及負(fù)載能力。
通過超高剛性的實(shí)現(xiàn),滾柱式線性滑軌可大幅提升工作機(jī)械加工的穩(wěn)定性,達(dá)到高精度的需求;藉由超重負(fù)荷的特性,進(jìn)而延長線性滑軌的使用壽命。而更高的負(fù)荷容量代表同樣的負(fù)荷條件可以使用尺寸外型較小的組件,非常適合復(fù)合化機(jī)械的空間限制。
HIWIN滾柱式直線導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)在于滾柱比滾珠具有更大的接觸面積,因此可大幅降低接觸應(yīng)力,延長表面疲勞剝離的時(shí)間。表1為線性滑軌的理論壽命比較,由此表內(nèi)容可發(fā)現(xiàn),滾柱式線性滑軌的理論壽命相較滾珠式線性滑軌可提升100~200%,因此滾柱型直線導(dǎo)軌可以達(dá)到超長壽命的特性,HIWIN在大陸的直銷服務(wù)熱線是:400-811-5568
HIWIN的高速、高加減速性能
HIWIN為了達(dá)成高速的應(yīng)用,
HIWIN導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)須使用滾動組件的循環(huán)系統(tǒng),以減小運(yùn)行阻力,并提高其運(yùn)行速度。由于線性滑軌的機(jī)械特性大都取決于滾動組件與滑塊、滑軌之間的接觸關(guān)系,除此之外,循環(huán)系統(tǒng)的阻力以及滾動組件相互之間的阻力大小,即是設(shè)計(jì)上主要可以改進(jìn)的部份。相鄰的兩個(gè)滾動組件在運(yùn)行時(shí),其接近處的運(yùn)動方向是相反的。若此處為接觸狀態(tài),則摩擦阻力將提高甚多,進(jìn)而大大影響其高速性能。
HIWIN為減少接觸,滾動組件之間需要留有間隙。但是如此一來,因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)的微小誤差,很容易使?jié)L動組件集中。這樣不但無法改善摩擦阻力,反而引發(fā)負(fù)載不均的問題。為了讓滾動組件之間保持一定的間隙,一般的軸承采用位置保持器(Retainer)的設(shè)計(jì)。而線性滑軌則采用了具有撓性的同步聯(lián)結(jié)器( Synchronous Component)。,為HIWIN(上銀科技)公司所提出的SynchMotion同步聯(lián)結(jié)器。
基本上,由于同步聯(lián)結(jié)器的材質(zhì)為彈性塑料,屬于黏彈性材料,因此分子黏附部分的摩擦力所占的比例相當(dāng)大,而其為黏附點(diǎn)的單位面積抗剪強(qiáng)度與真實(shí)接觸面積的乘積。所以若能有效減少滾動組件與同步聯(lián)結(jié)器的接觸面積,將可以有效減少摩擦阻力,也因此摩擦所產(chǎn)生熱的狀況也會相對的減少,相對的運(yùn)轉(zhuǎn)能量損耗也可以減少。因此同步聯(lián)結(jié)器與滾動組件的接觸方式,設(shè)計(jì)成獨(dú)特環(huán)形線接觸的方式。這種接觸方式不僅可以有效降低接觸面積,也可以確保滾動組件在運(yùn)動時(shí)之穩(wěn)定性。
由于滾動組件之間無接觸,加上獨(dú)特的環(huán)形線接觸方式,有效消除滾動組件之間的金屬摩擦并減少高速產(chǎn)生的高溫變形,不但可提升最高速度,同時(shí)能大幅的延長使用壽命。而經(jīng)過實(shí)際的測試,采用此設(shè)計(jì)的線性滑軌可達(dá)成5G加速度及最大速度200m/min的連續(xù)運(yùn)行,證明采用同步聯(lián)結(jié)器的線性滑軌具有卓越的高速性能。
另外,此款同步聯(lián)結(jié)器在設(shè)計(jì)上,還可以提供額外的潤滑功能。之所以能夠具備此能力,乃是同步聯(lián)結(jié)器的設(shè)計(jì),在兩個(gè)滾動組件之間的間隔部為中空環(huán)狀構(gòu)造,此中空的部份同時(shí)具有儲存潤滑油脂的功能。在同步聯(lián)結(jié)器間隔部的設(shè)計(jì)上預(yù)留儲存潤滑劑的空間;這種創(chuàng)新的設(shè)計(jì)具有下列幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn):1.一般線性滑軌在運(yùn)行時(shí),大部分的潤滑油脂是無法持續(xù)作用于滾動組件上,而同步聯(lián)結(jié)器的獨(dú)特設(shè)計(jì),可以將多余的潤滑油脂集中于儲存空間內(nèi),藉由運(yùn)行所產(chǎn)生的擠壓,自動地提供滾動組件充足的潤滑油膜,而大幅的延長線性滑軌的使用壽命。2.充滿油脂的同步聯(lián)結(jié)器,具有相當(dāng)良好的阻尼效果,有效降低金屬件之間碰撞振動與噪音。 HIWIN在大陸的直銷服務(wù)熱線是:400-811-5568
對于進(jìn)給精度有較高要求的工作機(jī)臺,除了要有精確的運(yùn)動控制與良好的傳動裝置外,更需要運(yùn)行阻力變動微小的
HIWin絲杠提供乘載功能。然而,一般不具同步聯(lián)結(jié)器技術(shù)之線性滑軌,開始運(yùn)行時(shí),負(fù)荷側(cè)的滾動組件會先運(yùn)動,再推擠滾動循環(huán)回轉(zhuǎn)向部與非負(fù)荷側(cè)內(nèi)的滾動組件,造成連鎖的推擠碰撞,使得運(yùn)行阻力變動起伏劇烈。而具有同步聯(lián)結(jié)器的線性滑軌,將同一循環(huán)內(nèi)的所有滾動組件串聯(lián)在一起,進(jìn)行同步運(yùn)動,所以當(dāng)線性滑軌開始運(yùn)動時(shí),所有滾動組件幾乎同時(shí)運(yùn)動,且滾動組件之間并無差排的碰撞,在保持一定的運(yùn)動慣性下,運(yùn)行阻力的變動幅度當(dāng)然能有效的減少并保持穩(wěn)定。