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?
长寿命
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,因此可以提供高的传动效率。
⚠️以EXLAR的FT系列电动缸产品为例,其可以提供高达177kN的推力。
高的速度
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,先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,行星丝杠可高效的运作。
这些都使滚柱丝杠的可以达到极高的转速,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极大的。
滚珠丝杠
钢球(滚珠轴承)非常容易获得且价格便宜
滚珠可以弥补滚道加工的误差,使其平均每颗珠子可以平均承载,设计和制造难度相对较低
滚柱丝杠
设计困难,需要通过精密的数学计算其螺纹形式,使其避免相互间的滑动
需要超高精度的加工工艺,以保证所有的螺纹接触点都能平均受力
需要昂贵的加工设备和经验丰富的技师
所以目前只有少数的厂家能够提供滚柱丝杠的电动缸,而且其硬件价格也是较高的。其价值就在于上面所说的:
相对于同规格滚珠丝杠,15倍以上的使用寿命
抗冲击能力强
易于拆装
高转速可达6000 rpm
运行安静
除此以外,如果将行星滚柱丝杠做“反置式” 设计,在圆柱套筒上加工内螺纹,套筒的旋转就可以让行星滚柱组在套筒内做往复直线运动。利用这样的传动原理,就可以将伺服电机和机械缸体集成在一起,做成体积更加紧凑的集成式电动缸,如下图。