淺談:光桿-滾珠軸承傳動(dòng)原理
光桿-滾珠軸承傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,僅由光桿、螺母座和四只分別左右傾斜的向心滾珠軸承所組成(見圖2所示)。滾珠軸承的精度等級(jí)只需普通級(jí);其內(nèi)圈的孔徑則需磨成對(duì)稱的兩個(gè)圓錐面,錐面母線與軸承中心線所成的夾角和螺母座上與軸承外圈配合的內(nèi)孔之傾斜程度相一致,均為9°;四只軸承分別在其上、下方用碟形彈簧單方向施加壓力。
本結(jié)構(gòu)采用的意大利FAG公司的6007型軸承,外形尺寸為φ35 ×φ62×10mm,與我國(guó)的7O001O7(φ35 xφ62×9mm)及107 (φ35×φ62×14mm)相近。外徑為34mm的光桿,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由于碟形彈簧單向施力的結(jié)果,中間兩軸承內(nèi)圈的上半部及旁邊兩軸承內(nèi)圈的下半部分別與光桿接觸,而它們的另一半?yún)s不與光桿表面接觸。因?yàn)楣鈼U的外徑(為φ34mm)小于軸承內(nèi)徑(φ35mm), 當(dāng)伺服電機(jī)使光桿旋轉(zhuǎn)時(shí),如不考慮打滑等因素的影響, 軸承內(nèi)圈借內(nèi)錐面與光桿的摩擦力,得以在光桿上滾動(dòng),使光桿每轉(zhuǎn)一周軸承帶著螺母座產(chǎn)生軸向位移量S的距離,而S=πDtg9°=π×34 ×tg9°= 16.92mm,很接近該機(jī)構(gòu)的實(shí)際進(jìn)給量 (16mm)。由于螺母座帶動(dòng)拖板,從而使光桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥习宓闹本€運(yùn)動(dòng)。若沒有碟形彈簧施加單方向的力給滾珠軸承,則光桿的轉(zhuǎn)動(dòng)僅能引起軸承內(nèi)圈相對(duì)外圈的轉(zhuǎn)動(dòng),而無法使螺母座產(chǎn)生軸向位移。當(dāng)光桿作正方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),中間兩軸承的B面可驅(qū)使螺母座向右移動(dòng),而兩旁的軸承不起作用;若光桿作反方向旋轉(zhuǎn)時(shí),則邊上兩軸承的A面可驅(qū)使螺母座向左移動(dòng),而中間的軸承不起作用。因此隨著光桿旋轉(zhuǎn)方向的變化,即可使拖板實(shí)現(xiàn)不同方向的移動(dòng)。采用四只軸承的結(jié)果,不但增加了機(jī)構(gòu)的承載能力,并且使機(jī)構(gòu)受力均勻和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。
光桿-滾珠軸承傳動(dòng)副的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單,因而價(jià)格只有滾珠絲桿副的幾十分之一。其傳動(dòng)效果相當(dāng)不錯(cuò),即使2~3人站在拖板上,用手旋動(dòng)光桿時(shí),可不費(fèi)勁地使拖板作直線運(yùn)動(dòng)。這個(gè)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有很好的過載保護(hù)能力。當(dāng)拖板或螺母座被阻隔而不能動(dòng)彈時(shí),若光桿繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)軸承僅作內(nèi)外圈間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng), 使機(jī)構(gòu)免遭損壞。由于不可能產(chǎn)生純滾動(dòng),本結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是精確的直線進(jìn)給量很難保證,故一般只能用于載荷較小且進(jìn)給量要求不十分精確的場(chǎng)合。但如果在拖板上配置有位置檢測(cè)系統(tǒng),這一機(jī)構(gòu)仍然大有其甩武之地。目前國(guó)外已較廣泛采用這種簡(jiǎn)易的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來替代一部分滾珠絲桿副。