Rexroth Шариковые каретки, направляющие рельсы, принадлежности. Каталог (2015 год) - часть 5

Материалы

Для удовлетворения различных требований, выдвигаемых заказчиками при разных 
применениях, фирма «Rexroth» предлагает шариковые каретки, изготовленные из 
различных материалов.

A

  Стандартные стальные шариковые каретки 

Конструктивные исполнения шариковых кареток, наиболее широко применяемые, 
выполнены из углеродистой стали.   
Варианты кареток, предлагаемые по доступным ценам, не являются 
коррозионностойкими. Однако для решения задач общего машиностроения этого 
бывает обычно достаточно.

Шариковые каретки с ограниченной коррозионностйкостью
C

  Шариковые каретки из алюминия  

Корпус шариковой каретки выполнен из ковкого алюминиевого сплава. Шарики, 
стальная арматура и торцевые винты для крепления выполнены из углеродистой 
стали. Шариковые каретки обладают той же допустимой нагрузкой, что и каретки в 
стандартном исполнении. Так как предел текучести алюминия при растяжении 
меньше, чем у стали, то максимальная нагрузочная способность шариковых кареток 
ограничивается F

max.

 и M

max.

 Данные каретки являются альтернативным вариантом для 

более дорогих кареток, обладающим ограниченной противокоррозийной защитой. 

B

  Высокоскоростные стальные шариковые каретки 

В этом варианте исполнения, в сравнении со стандартными стальными шариковыми 
каретками, стальные шарики заменены на керамические шарики. Керамика 
обладает меньшим удельным весом, чем сталь, поэтому в каналах рециркуляции 
контура циркуляции шариков проявляются одинаковые силы при повышенной 
допустимой скорости. Благодаря этому даже при скоростях до 10 м/с ожидаемый 
срок службы не ограничивается. Допустимые динамические и статические нагрузки, 
а также допустимые моменты в сравнении со стандартным конструктивным 
исполнением немного снижаются.  

Коррозионностойкие шариковые каретки
D

 Resist NR 

Корпус шариковой каретки выполнен из коррозионностойкого материала. Обладает 
ограниченной противокоррозийной защитой. Шарики, стальная арматура и торцевые 
винты для крепления выполнены из углеродистой стали. Шариковые каретки 
обладают той же допустимой  нагрузкой, что и каретки в стандартном исполнении.   
Фирма «Rexroth» рекомендует использовать это конструктивное исполнение, если 
требуется противокоррозионная защита.   
Короткие сроки поставки.

E

  Resist NR II 

Все детали шариковой каретки состоят из коррозионностойкого материала. Эти 
шариковые каретки обеспечивают максимально возможную защиту от коррозии, 
только с незначительным снижением допустимых нагрузок и моментов.

F

  Resist CR 

Корпус шариковой каретки покрыт коррозионнстойким слоем твердого хрома 
серебристо-матового цвета. Шарики, стальная арматура и торцевые винты для 
крепления выполнены из углеродистой стали. Шариковые каретки обладают той же 
допустимой  нагрузкой, что и каретки в стандартном исполнении.  
Альтернативный вариант, если конструктивного исполнения NR нет в наличии.

1

2

5

4

6

7

8

9

3

11

10

12

13

Конструктивные элементы шариковых кареток и материалы, из которых они изготовлены

Поз. Конструктивный элемент Шариковая каретка

A

B

C

D

E

F

Сталь

Сталь (высокая 
скорость)

Алюминий

Resist NR

Resist NR II

Resist CR

1

Корпус шариковой каретки Улучшенная 

сталь

Улучшенная 
сталь

Алюминиевый 
ковкий сплав

Коррозионно-
стойкая сталь 
1.4122

Коррозионно-
стойкая сталь 
1.4122

Улучшенная 
сталь, покрытие 
хромом

2

Шарики

Подшипниковая 
сталь

Si

3

N

4

Подшипниковая 
сталь

Подшипниковая 
сталь

Коррозионно-
стойкая сталь 
1.4122

Сталь для 
подшипников 
качения

3

Направляющая пластина

Пластмасса TEE-E

4

Шариковая направляющая Пластмасса POM (PA6.6)

5

Уплотнительная пластина

Пластмасса TEE-E

6

Резьбовые пластины

Коррозионностойкая сталь 1.4306

7

Резьбовые штифты

Коррозионностойкая сталь 1.4301

8

Фланцевые винты

Углеродистая сталь

Коррозионно-
стойкая сталь 
1.4303

Углеродистая 
сталь

9

Шприц-масленка

Коррозионно-
стойкая сталь 
1.4305

Поз. Конструктивный элемент Шариковая каретка
10

Направляющий рельс

Улучшенная сталь

Коррозионно-
стойкая сталь 
1.4116

Улучшенная 
сталь

11

Защитная лента

Коррозионностойкая сталь 1.4310

12

Фиксатор ленты

Алюминий, анодированный

13

Зажимной винт с гайкой

Коррозионностойкая сталь 1.4301

Критерии выбора

 

 

| 

Отличительные характеристики

 

▶ Одинаково высокие допустимые динамические и 

статические нагрузки по всем четырем направлениям 
главной нагрузки.

 

▶ Низкий уровень шума и прекрасные ходовые 

характеристики.

 

▶ Лучшие динамические характеристики:  

скорость: v

max

 = 5 м/с 

ускорение: a

max

 = 500 м/с

2

 

▶ Возможна долговременная смазка на несколько лет.

 

▶ Система смазки минимальным количеством смазки с 

интегрированным накопительным бачком при смазке 
маслом

1)

.

 

▶ Смазочные отверстия с резьбой

1)

 со всех сторон.

 

▶ Неограниченная взаимозаменяемость за счет любой 

возможности комбинирования всех направляющих 
рельсов со всеми вариантами шариковых кареток в 
пределах каждого класса точности. 

 

▶ Наивысшая жесткость системы за счет О-образного 

устройства с предварительным натягом.

 

▶ Интегрированная индуктивная измерительная система, 

не подверженная износу.

 

▶ Единственная в мире система логистики высшего 

уровня за счет любой взаимозаменяемости 
компонентов в пределах одного класса точности.

 

▶ Навесные элементы привинчиваются к каретке сверху 

или снизу

1)

.

 

▶ Повышение жесткости при отрывных и боковых 

нагрузках за счет дополнительного крепежа через два 
отверстия в середине шариковой каретки

1)

.

 

▶ Обширная программа принадлежностей.

 

▶ Торцевая резьба для крепления всех навесных деталей.

Другие преимущества

 

▶ Высокая жесткость во всех направлениях нагрузки – 

поэтому используется также как одиночная каретка.

 

▶ Полная встроенная система уплотнений.

 

▶ Высокий воспринимаемый крутящий момент.

 

▶ Минимальный уровень упругих колебаний за счет 

идеальной геометрии входа и большого количества 
шариков.

 

▶ Плавный, мягкий ход шариковой каретки за счет 

оптимизированной конструкции канала рециркуляции 
и направления шариков или шариковой цепи.

 

▶ Различные классы предварительного натяга.

 

▶ Первичная закладка смазки в шариковую каретку 

произведена на заводе

1)

.

 

▶ По специальному заказу поставляется с шарикой 

цепью

1) 

Защита от коррозии (дополнительно по заказу)

1)

 

▶ Resist NR: 

Корпус шариковой каретки из коррозионностойкой 
стали по стандарту DIN EN 10088.

 

▶ Resist NR II: 

Корпус шариковой каретки или направляющий рельс, 
а также все стальные детали выполнены из 
коррозионностойкой стали по стандарту DIN EN 10088.

 

▶ Resist CR: 

Корпус шариковой каретки или направляющий рельс 
выполнены из стали с коррозионностойким 
покрытием из твердого хрома, серебристо-матового 
цвета.

Шариковая рельсовая направляющая 
с шариковой кареткой FNS из стали 
(компоненты и узел)

Высокопрецизионные стальные шариковые каретки BSHP

Описание продукции

1

2

3

Сравнение

Вход шариков

 

▶ Вращаясь вокруг собственной оси, шарики подходят в зону нагружения.

 

▶ В случае предварительного натяга расстояние между шариковой кареткой (1) и направляющим рельсом (3) будет 

меньше диаметра шарика, поэтому шарики, двигаясь по дорожке рециркуляции стандартной формы со 
скошенным профилем, импульсообразно попадают под нагрузку.

 

▶ Предварительный натяг в зоне нагружения достигает своего максимума, поэтому шарик передает воздействие 

каретки на направляющий рельс.

 

▶ Расстояние от шарика до шарика устанавливается за счет кинематических и геометрических соотношений.

Входная геометрия для обычных шариковых кареток

1) 

Шариковая каретка

Обычные шариковые каретки

Если каретка имеет обычную зону входа, то она может быть рассчитана только для определенной точки нагрузки.

Зона входа

Обычные шариковые каретки имеют постоянную зону входа. Глубина зоны входа должна быть рассчитана для 
высокой нагрузки, так как должен быть обеспечен бесперебойный вход шариков и при очень высоких нагрузках.

 

▶  Во-первых, в шариковой каретке должно находиться, по возможности, больше несущих шариков, чтобы 

обеспечить оптимальную допустимую нагрузку.  
⇒ По возможности более короткая зона входа.

 

▶ Во-вторых, нагрузка при входе шариков должна возрастать, по возможности, медленно и плавно, чтобы достичь 

максимума геометрической точности процесса.  
⇒ По возможности более  плоская (длинная) зона входа.

Возникает конфликт целей между короткой и длинной зонами входа.

Ключевые показатели шариковых кареток BSHP

 

▶ Дополнительно повышенная точность процесса, до коэффициента 6.

 

▶ Существенное снижение колебаний сил трения и более низкий уровень сил трения, в особенности под 

воздействием внешней нагрузки.

 

▶ Наивысшая точность.

 

▶ Исключительное качество.

 

▶ Консервация с минимальным количеством консервантов  в классах точности XP; SP; UP. 

(Минимизация загрязнения окружающей среды консервантами).

 

▶ Запатентованная зона входа повышает точность технологического процесса.

 

▶ Используются все другие преимущества высокопрецизионных шариковых кареток фирмы «Rexroth».

Высокопрецизионные стальные шариковые каретки BSHP

2) 

Шарик

3) 

Направляющий рельс

 

 

| 

2

3

1

5

6

7

4

Новая геометрия входа для шариковых кареток в высокопрецизионном исполнении

Шариковые каретки в высокопрецизионном исполнении обладают инновационной зоной входа. Стальные 
прецизионные вкладыши не поддерживаются в концевой зоне шариковой кареткой и могут упруго 
деформироваться. Зона входа подгоняется индивидуально к текущей рабочей нагрузке шариковой каретки. 
Благодаря этому шарики движутся в зону нагрузки плавно, т.е. без ударных нагрузок.

1) 

Шариковая каретка

2) 

Стальной вкладыш

Инновационное решение фирмы «Rexroth»:

Отличительные особенности

1 

Наивысшая точность процесса

2 

Самые низкие колебания силы трения

3 

Конфликт целей снимается

Зона входа, зависящая от нагрузки  

Решающим является функциональность зоны входа. Стальные вкладыши изготавливаются настолько точно, что они 
прогибаются под нагрузкой практически на идеальную величину. Благодаря этому шарики входят в зону нагружения 
особенно плавно. 
За счет точности изготовления стальных вкладышей последние деформируются входящими шариками лишь 
настолько, чтобы последующий шарик входил без нагрузки.  
Таким образом шарики входят теперь не импульсообразно через фиксированную зону входа в зону нагрузки, а по 
очень плавной изгибной траектории, которая переходит в зону нагружения практически идеально, по касательной. 
Плавный вход шариков и оптимизированная адаптация зоны входа к нагрузке создают характерное преимущество 
высокопрецизионных кареток шариковых рельсовых направляющих.

3) 

Направляющий рельс

4) 

– 

7)

 Шарики

Вход шариков

 

▶ Шарики (4),  вращаясь вокруг собственной оси, подходят в зону нагружения.

 

▶ Шарик (5) может войти без нагрузки.

 

▶ Шарик (6) упруго деформирует конец стального вкладыша. Эта деформация состоит из общей упругости 

деформируемого шарика и деформации свободных концов стальных вкладышей.

 

▶ В случае предварительного натяга расстояние между стальным вкладышем и направляющим рельсом будет 

меньше диаметра шарика, поэтому шарики, двигаясь по оптимизированной кривой, входят в зону нагружения 
плавно (предварительный натяг).

 

▶ Предварительный натяг плавно возрастает до тех пор, пока шарик (7) не достигнет своего максимального 

предварительного натяга.

Высокопрецизионные шариковые каретки BSHP

Описание высокопрецизионных стальных шариковых кареток BSHP 

F

R 

(Н)

F

R 

(Н)

s

 

(мм)

s

 

(мм)

Высокоточная шариковая каретка BSHP: R1651 3.8 20  

Обычное исполнение 

Колебания сил трения

Определение

Результирующая сила трения шариковой каретки состоит из следующих компонентов:

1 

Трение шариков

2 

Трение уплотнений

3 

Трение шариков в каналах рециркуляции

При эксплуатации изменение величины силы трения может оказывать отрицательное воздействие на ход каретки.

Изменения величины силы трения являются следствием следующего эффекта:

Во время входа шариков в зону нагружения происходит изменение силы трения, действующей на элемент качения в 
следствие изменения нагрузки. Характер изменения величины силы трения зависит непосредственно от процесса 
нагружения шарика: импульсообразно или плавно. Соответственно, в случае оптимизации хода элементов качения, 
что реализовано в высокопрецизионных каретках, становится возможным изменять величины силы трения плавно, 
без скачков. Поэтому линейный привод с такими каретками показывает существенно лучшие результаты по 
плавности и точности процесса перемещения, что крайне важно в случае прецизионной обработки.

Сравнение сил трения шариковых кареток типоразмера 35 с внешней нагрузкой 10000 Н

⇒ Пониженная величина силы трения
⇒ Изменение силы трения, сниженное существенным образом

Описание высокопрецизионных стальных шариковых кареток BSHP 

 

 

| 

6

4

5

1

Z

Y

X

2

3

Точность хода

Определение

В идеальном случае шариковая каретка движется по направляющему рельсу линейно по оси x. На практике во всех 
шести степенях свободы такой системы проявляются отклонения. Под точностью хода понимают отклонение от этих 
идеальных прямых линий.

Шесть различных степеней свободы
1 

Отклонение по высоте (линейная степень свободы по оси Z)

2 

Виляние (вращательная степень свободы вокруг оси Z)

3 

Отклонение по ширине (линейная степень свободы по оси Y)

4 

Кивание (вращательная степень свободы вокруг оси Y)

5 

Скольжение (линейная степень свободы по оси X)

6 

Раскачка (вращательная степень свободы вокруг оси Х)

На точность хода влияют следующие параметры:
1. Неточности монтажной поверхности, на которую устанавливается направляющий рельс.
2. Отклонение параллельности между поверхностью для монтажа направляющего рельса и  дорожкой качения.
3. Пластические деформации направляющего рельса, вызываемые крепежными винтами.
4. Колебания точности, вызываемые входом и выходом шариков.

К пункту  1.: поверхности для монтажа  направляющего рельса следует выполнять по возможности точнее (не в 
сфере влияния фирмы «Rexroth»).
К пункту 2.: отклонение компенсировать за счет выбора класса точности направляющего рельса.
К пункту  3.: снизить момент затяжки. Момент затяжки крепежных винтов имеет пропорциональное влияние. 
Снижение момента затяжки снижает деформацию при сжатии материала рельса. 
⇒ Меньшие геометрические колебания хода. 
К пункту 4.: запатентованная, оригинальная конструкция канала входа шариков в зону нагружения 
высокопрецизионных шариковых кареток Rexroth снижает колебания точности до минимума.  

Причины неточности хода

Потенциал оптимизации

Другие потенциальные возможности улучшения:

 

▶ Применение длинных шариковых кареток.

 

▶ Установка дополнительной шариковой каретки на направляющий рельс.

 

ВНИМАНИЕ: 

за счет этой меры можно снизить передаваемые силы и моменты.

Описание продукции

Плечо силы

Плечо силы

Измеренные отклонения объясняются следующими причинами

В контуре циркуляции шариков находится n несущих шариков, находящихся под нагрузкой. В процессе перемещения 
шариковой каретки по направляющему рельсу каждый раз нагружается следующий шарик и, таким образом, 
нагружены n+1 шарик.  Этим самым нарушается внутреннее равновесие четырех несущих рядов шариков. 
Шариковая каретка оказывается во вращательном движении, так как шарики в несущих рядах шариков могут  
входить произвольно. Чтобы восстановить равновесие, каретка перемещается в новое равновесное положение. Если 
каретка затем снова перемещается, то на выходе шариков из зоны нагружения выходит один несущий шарик. Этим 
самым внутреннее равновесие четырех несущих рядов шариков вновь нарушается, и каретка опять оказывается во 
вращательном движении. 
Этот эффект четко виден на  диаграмме, представленной на следующей странице. 

Как было подтверждено на практических применениях, период коротковолновых отклонений соответствует 
приблизительно двойному диаметру шариков. 
Остающееся длинноволновое отклонение вызывается описанными причинами 1, 2 и 3 (неточности нижней основы, 
отклонение параллельности и пластические  деформации направляющего рельса из-за крепежных болтов).

Распределение сил в каретке

Описание высокопрецизионных стальных шариковых кареток BSHP

 

 

|