高速直线运动导轨-***高线速度可超10米/秒

直线运动，在我们的日常生活环境和工作环境中几乎无所不在。从工业技术的角度来看，直线运动有如下几个衡量指标：刚性，精度和速度；不同的应用场合，对直线运动有不同的要求；比如机床行业，对直线运动的主要要求是刚性和精度，用来实现精密的运动轨迹控制；自动上下料，对直线运动的主要要求是速度和刚性，用来实现快速的点到点的点位控制，这就需要用到高速直线导轨。

目前，全世界范围内，用来实现直线运动的直线导轨，主要是滚珠直线导轨和滚轮直线导轨。滚珠直线导轨，主要应用在高刚性和高精度的应用场合，比如机床行业；而滚轮直线导轨，主要应用在要求高速的工厂自动化项目中，其***高线速度可超10m/s，是高速直线导轨的典型代表。

一：滚轮直线导轨的高速特性：

在很多工厂自动化的项目中，并不需要机床行业要求的高刚性和高精度，要求的是适当精度和刚性条件下的高速度，滚轮直线导轨就非常适合这种应用。HEPCO滚轮直线导轨是通过V型轴承在V型导轨面上，或者外球面滚轮轴承在方型导轨面上滚动实现的高速直线运动；滚轮直线导轨在自动上下料，桁架机械手等工厂自动化的项目中得到了广泛的应用：

HEPCO高速直线导轨的如下特性，使得其适合线速度超10米每秒的高速应用：
A：滚轮轴承的精度等级为P4，有些精度指标达P2，游隙得到了***的控制，确保滑块高速运行时的平稳性。
B：滚轮轴承外圈的V型槽面或圆弧滚道面，经过表面淬硬，硬度达HRC60；导轨表面也经过表面淬硬，硬度达HRC60；这样可确保高速运行情况下，导轨的长使用寿命。

C：导轨采用了表面淬硬工艺，芯子依然是软的；所以导轨的刚性和韧性得到了很好的平衡。适合频繁加减速的高速应用。
D：滚轮轴承采用了精密的密封工艺和高品质的润滑脂，高速运行时，滚动体和滚道之间的润滑依然充分，并进行了良好的散热；这样才可保证滚轮轴承的终生免维护。
E：滚轮轴承和导轨之间的滚动，是在开放的空间中进行的，而不是在一个密闭的小空间里进行的，这很好地解决了高速运行时的散热问题。

以滚轮导轨为基础，配合同步带传动/齿轮齿条传动方式，为模块化的直线模组，大大方便了设计和装配；详细说明，请参考文章：超长行程超高速直线模组；聚氨酯同步带-长距离高速直线运动应用；齿轮齿条直线运动单元：

基于同样原理的滚轮圆弧导轨，同样具有***的高速运行性能，***高圆周运行线速度可超5米每秒：


二：滚珠直线导轨的高速应用适应性：

滚珠直线导轨，不是很适合高速应用，如下是从产品设计的角度出发的分析：

滚珠直线导轨的滚动导轨副具有传动效率高，承载能力和动静刚度均较高的特点，故广泛应用于各行各业。导轨和滑块的圆弧滚道均经过淬火和精磨；钢球从导轨和滑块的承载滚道通过后，进入反向器的卸载滚道，从而实现钢球的无限循环运动和滑块的往复直线运动，如下图所示：



滑块快速移动时，钢球从承载滚道进入方向器，然后再进入滑块的反向孔中。钢球在反向器中的运动，沿着180度的半圆弧运动，不停地改变运动方向，直到***后完全实现反向运动；反向孔的壁不停地施加阻力于钢球上，促使其改变运动方向。不管速度快慢，钢球一直对反向器有冲击。如果速度很快，那对方向器的冲击就会太大，不但反向器的损耗加快，而且会产生很大的噪音。

钢球和导轨间的接触角为45度，故钢球运转时的自转轴线的空间方向不断变化，无定向规律可循；根据理论力学原理，这种运动会产生陀螺力矩，陀螺力矩将使钢球沿着滚道滑动。高速运动时，这种滑动效应非常显著，会产生很大的滑动摩擦力，噪音将非常巨大，滚道的损耗将加快。

高速应用时，散热是非常重要的。滚珠直线导轨的诸多滚珠，是在一个密闭的腔体里，在滚道上滚动的，不容易散热；散热不好，会导致滑块的预紧力变大，使得运行阻力加大甚至卡死。

上述特点，使得滚珠直线导轨不是很适合高速的应用场合，除了损耗快之外，噪音还很大。