HIWIN直线导轨基本资料介绍

HIWIN上銀科技股份有限公司基本資料介紹

HIWIN滚珠丝杠為科技、製程技術、及工程專業技術結合下製造的產品，並且是闡釋HIWIN為 "High-TechWinners”之意義。

創　立：1989年10月

董事長：卓永財

員　工：1,430人(2009年6月)

資本額：22.2億

2008營業額：52.6億(個別)； 64.4億(合併)

全球營運總部：台灣台中

海外子公司：德國、美國、日本、捷克、瑞士、法國

精密線性傳動產品的專業製造者

自有品牌：HIWIN

在中國大陸省會城市及經濟較發達地區都設有分公司、代理商及辦事處，所有產品為臺灣生產，截至2010年在臺灣設有工一廠、工二廠、潭子廠、云科廠四處工廠。主要產品為滚珠丝杠、線性滑軌、KK線性模組、線性馬達、直驅式定位平臺等高端精密機械傳動部件。本章節主要介紹臺灣上銀直線導軌的工作原理及選用流程。

一、何為直線導軌？

1、定義：線性滑軌係為一種滾動導引，藉由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無限滾動循環，負載平台能沿著滑軌輕易地以高精度作線性運動。與傳統的滑動導引相較，滾動導引的摩擦係數可降低至原來的1/50，由於起動的摩擦力大大減少，相對的較少無效運動發生，故能輕易達到µm級進給及定位。再加上滑塊與滑軌間的束制單元設計，使得線性滑軌可同時承受上下左右等各方向的負荷，上述陳列特點並非傳統滑動導引所能比擬，因此機台若能配合滾珠螺桿，使用線性滑軌作導引，必能大幅提高設備精度與機械效能。

2、工作原理：線性滑軌 (Linear Guideway)，乃以滾動元件作為動力傳輸的介面，進行無限滾動循環之運動行為，並將滑動塊拘束在軌道上，使得負載平台能沿軌道以高速度、高精度作線性運動。

3、配件構成：三大構成為鋼材主體、迴流系統、防塵配件。包涵滑塊、鋼珠、鋼珠保持器、端蓋、底部防塵片、刮油片、潤滑油嘴、滑軌等。

4、線性滑軌的接觸系統：主要是三種，哥德弧-四點接觸、圓弧型-兩點接觸、滾柱型-線接觸。

5、滑轨形式：分为上鎖式 【R】和下鎖式 【T】两种；滑塊形式：又分為四方形和法蘭型滑塊，鎖固方式有上鎖式、下鎖式、上或下鎖式，滑塊長度（負載能力）又分為中負荷、重負荷、超重負荷。

6、優點和特點：

(1) 定位精度高

使用線性滑軌作為線性導引時，由於線性滑軌的摩擦方式為滾動摩擦，不僅摩擦係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。因此當床台運行時，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，無可避免的會因油膜逆流作用造成平台運動精度不良，且因運動時潤滑不充份，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，故機台能長時間維持精度。

(3) 適用高速運動且大幅降低機台所需驅動馬力

由於線性滑軌移動時摩擦力非常小，只需較小動力便能讓床台運行，尤其是在床台的工作方式為經常性往返運行時，更能明顯降低機台電力損耗量。且因其摩擦產生的熱較小，可適用於高速運行。

(4) 可同時承受上下左右方向的負荷

由於線性滑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，易造成機台運行精度不良。

(5) 組裝容易並具互換性

組裝時只要銑削或研磨床台上滑軌之裝配面，並依建議之步驟將滑軌、滑塊分別以特定扭力固定於機台上，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，且一旦機台精度不

良，又必需再鏟花一次。線性滑軌具有互換性，可分別更換滑塊或滑軌甚至是線性滑軌組，機台即可重新獲得

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台，而滑動導引要潤滑充足並不容易，需要在床台

適當的位置鑽孔供油。線性滑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。

7、產業應用：

(1) HG系列：磨床、銑床、車床、鑽床、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。

(2)EG系列：產業自動化機器、半導體機械、雷射雕刻機、包裝機器。QE/QH系列：精密量測儀器、半導體機械、產業自動化機器、雷射雕刻機，可廣泛應用於具有高速、寧靜、低發塵需求的高科技產業。

(3)WE系列：自動化裝置、運輸設備、精密量測儀器、半導體設備、塑料瓶拉吹設備、單軸機器人機械手臂、可單軸承受力舉的設備。

(4)MG系列：印表機、機器手臂、電子儀器設備、半導體設備。

(5)RG系列：CNC加工機、重切屑加工機、CNC磨床、射出成型機、放電加工機、線切割機、大型龍門機

二、直線導軌的選用及設計流程

使用條件設定»»»選用系列產品»»»精度等級»»»假定滑塊尺寸數目»»»計算滑塊最大負荷»»»選擇預壓力»»»確認剛性»»»計算使用壽命»»»特殊使用環境»»»選用完成。我們也從一個實際案例開始：

1、使用條件設定

荷重：180 kg

最大行程：1200 mm

最高速度：120 m/min

水平精度：±0.02 mm/1200mm

加速度：1 G

壽命需求：10000 小時

重心高度(l ):  80mm

滑軌跨距(c):  500mm

滑塊間距(d):  200mm

2、選用系列產品

可根據產業應用類別，確定采用EG低組裝系列

3、精度等級

靜態精度參考上銀型錄，●高度 H 容許誤差 0.03mm以內，●寬度 N（容許誤差）0.03mm以內，為精密級P級精度；動態精度，● C 面（滑塊基準面）對 A 面（滑軌基準面），行走平行度0.011/1200mm以下；● D 面（滑塊基準面）對 B 面（滑軌基準面），行走平行度0.011/1200mm以下，參考型錄對應精度表，也確認為精密級P級精度。

4、假定滑塊尺寸數目：

依經驗選用，負荷狀態若與滾珠螺桿配合使用，則使用之線性滑軌規格與螺桿外徑相似，如螺桿外徑為35mm則選用HG35的規格

5、計算滑塊最大負荷

平均負荷計算考慮三種狀況，第一是階梯式變動，Pm平均負荷，Pn：變動負荷，L：總運行距離，Ln：受Pn負荷的運行距離；第二是單調式變動，Pm：平均負荷，Pmin：最小，Pmax：最大負荷；第三是正弦式變動，，Pm：平均負荷，Pmax：最大負荷。計算滑塊最大負荷，在階梯式變動情況下，平均負荷：53kgf.

6、選擇預壓力

依剛性要求及安裝面精度選用，EG系列，Z0預壓，預壓力值0-0.02C，負載方向固定且沖擊小，精度要求較低；ZA預壓，預壓力值0.03C-0.05C,輕負荷且要求精度高；ZB預壓，預壓值0.06C-0.08C,高剛性要求，且有振動，沖擊之使用環境。此案例采用Z0預壓比較合適。

7、確認剛性

此參數會影響加工精度，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。剛性計算公式：，δ:變形量，P:工作負荷，k:剛性值，依據EG系列剛性表再次確認預壓力的選擇。

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線性滑軌之壽命距離。◆線性滑軌壽命(km)：，ft:溫度係數，fw:負荷係數；◆線性滑軌壽命(小時)：，Ve:運行速率(m/min)。計算壽命必須考慮負荷係數，不同的負荷狀況，負荷系數不同，普通負荷力，速度60 m/min< V ≦ 120 m/min，fw=1.5 ~ 2.0。透過壽命需求推估線性滑軌的動額定負荷，動額定負荷需求大於11.75kN, 最終選定規格EG-25C-Z0P

9、特殊環境

主要考慮四個方面：防塵配備、特殊表面處理、特殊用油、特殊功能需求。重點需要了解潤滑劑的主要作用及一般要求，作用主要是減少摩擦、防止高溫燒傷、降低磨耗，在受壓面形成油膜，緩和表面應力，延長疲勞壽命，防鏽作用。一般要求是摩擦小、油膜強度高、極壓性佳、良好的耐磨損性能、良好的熱穩定性、具有良好的防鏽性、水分及粉塵量低、潤滑脂的稠度穩定。