什么是行星滚柱丝杠
我们先看一下行星滚柱丝杠的结构
行星滚柱丝杠的结构示意图
粗略看其结构形式与普通的丝杠没有太大分别
是一根的螺纹丝杠(如下图),其长度决定了运动行程
螺纹丝杠
然后是一组带有螺纹的滚柱,滚柱的数量取决于丝杠的直径的丝杠推力的大小,这一组滚柱被均匀的排列固定在一对法兰的圆周上,每个滚柱都可以自转,再用圆柱套筒封装,组成行星滚柱总成,如下图所示。
行星滚柱螺母总成
这其实是与滚珠丝杠差别大的地方。
并且我们注意到在滚柱的端侧不仅有螺纹,还有齿牙。通过下面的截面图看得更加清楚,滚柱端部齿牙与圆柱套筒内侧齿牙咬合,当滚柱自转时,整个滚柱组和法兰也会在套筒内侧旋转。这个和行星齿轮减速机的原理非常像。
行星滚柱螺母总成截面
将行星滚柱总成像螺母一样套装在螺纹丝杠上,如下图所示。当丝杠旋转时,由于滚柱和丝杠螺纹槽的咬合作用,整个滚柱螺母总成就会沿着丝杠直线方向运动。
行星滚柱丝杠
如果电动缸内部采用上述的行星滚柱丝杠,其结构形式和传动原理是同滚珠丝杠电动缸类似的,如下图,伺服电机驱动丝杠旋转,从而使行星滚柱螺母总成带动电动缸推杆完成直线往复推拉运动。
那么,采用了行星滚柱丝杠的电动缸,在性能上有什么不同呢?
超命
当丝杠旋转并在推杆上产生推(拉)力时,作用力在滚珠丝杠上的力是施加在各个滚珠球面上的一个点的。
滚珠丝杠作用力示意图
而这个力在滚柱丝杠上则是施加在螺纹面上的。
滚住丝杠作用力示意图
在同样的体积空间内,滚柱丝杠的受力承载面积是滚珠丝杠的15倍以上
受力承载面积比较
因此,相对于同规格滚珠丝杠,滚柱丝杠可以提供15倍以上的使用寿命
更高的效率
滚珠丝杠中相邻的珠子在运动中相互撞击,从而会导致发热和磨损。
滚柱丝杠的小滚柱以行星的形式在大滚柱周围,没有相互间的碰撞,因此可以提供更高的传动效率。
滚珠丝杠的珠子相互间的摩擦和振动导致了能量的损耗
另外,滚珠丝杠循环槽的尖锐的拐角使得其珠子产生振动和噪音
这些都限制了其速度,仅在1000rpm左右。
而滚柱丝杠则不同,其行星滚柱都经过精密磨削
同时,滚柱丝杠摒弃了滚珠的循环槽,因此,行星丝杠可的运作。
这些都使滚柱丝杠的可以达到的转速,可超过6000 rpm。
易于维护
当拆卸滚珠丝杠的滚珠螺母时,珠子容易掉落。
而滚柱丝杠的小滚柱嵌于螺母中,螺母可以非常方便的取下,易于检测和做重新润滑(不需要任何工具)
很明显,两种不同的丝杠技术难度差异是的。
本公司研发使用小滚柱(小螺丝)取代滚珠螺杆中的钢珠。根据赫兹摩擦理论(Hertz Friction Theory ):负载和刚性等和接触面积成正比,用小滚柱取代钢珠后,接触面由点接触变成线接触,众多的接触点能使负载迅速释放,使而有更高的耐冲击能力和更高负载力,提昇产品的特性。本产品高负载能力完全取代滚珠螺杆和油压系统,产业应用在电动冲压机、电动压铸机、全电式注塑机、模拟器等等上都有很好反应,操作上就像滚珠螺杆一样,只用马达就可以驱动,空间上占用小,电力的损耗只有油压系统的十分之一,操作上更安全和具便利性。