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浅谈:光杆-滚珠轴承传动原理

  光杆-滚珠轴承传动机构的结构很简单,仅由光杆、螺母座和四只分别左右倾斜的向心滚珠轴承所组成(见图2所示)。滚珠轴承的精度等级只需普通级;其内圈的孔径则需磨成对称的两个圆锥面,锥面母线与轴承中心线所成的夹角和螺母座上与轴承外圈配合的内孔之倾斜程度相一致,均为9°;四只轴承分别在其上、下方用碟形弹簧单方向施加压力。

  本结构采用的意大利FAG公司的6007型轴承,外形尺寸为φ35 ×φ62×10mm,与我国的7O001O7(φ35 xφ62×9mm)及107 (φ35×φ62×14mm)相近。外径为34mm的光杆,经调质处理。由于碟形弹簧单向施力的结果,中间两轴承内圈的上半部及旁边两轴承内圈的下半部分别与光杆接触,而它们的另一半却不与光杆表面接触。因为光杆的外径(为φ34mm)小于轴承内径(φ35mm), 当伺服电机使光杆旋转时,如不考虑打滑等因素的影响, 轴承内圈借内锥面与光杆的摩擦力,得以在光杆上滚动,使光杆每转一周轴承带着螺母座产生轴向位移量S的距离,而S=πDtg9°=π×34 ×tg9°= 16.92mm,很接近该机构的实际进给量 (16mm)。由于螺母座带动拖板,从而使光杆的旋转运动变为拖板的直线运动。若没有碟形弹簧施加单方向的力给滚珠轴承,则光杆的转动仅能引起轴承内圈相对外圈的转动,而无法使螺母座产生轴向位移。当光杆作正方向转动时,中间两轴承的B面可驱使螺母座向右移动,而两旁的轴承不起作用;若光杆作反方向旋转时,则边上两轴承的A面可驱使螺母座向左移动,而中间的轴承不起作用。因此随着光杆旋转方向的变化,即可使拖板实现不同方向的移动。采用四只轴承的结果,不但增加了机构的承载能力,并且使机构受力均匀和运动平稳。

  光杆-滚珠轴承传动副的结构十分简单,因而价格只有滚珠丝杆副的几十分之一。其传动效果相当不错,即使2~3人站在拖板上,用手旋动光杆时,可不费劲地使拖板作直线运动。这个结构的另一个优点是具有很好的过载保护能力。当拖板或螺母座被阻隔而不能动弹时,若光杆继续旋转时轴承仅作内外圈间的相对转动, 使机构免遭损坏。由于不可能产生纯滚动,本结构的主要缺点是精确的直线进给量很难保证,故一般只能用于载荷较小且进给量要求不十分精确的场合。但如果在拖板上配置有位置检测系统,这一机构仍然大有其甩武之地。目前国外已较广泛采用这种简易的传动机构来替代一部分滚珠丝杆副。

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