摘  要：gunzhusigangshigongyezidonghuachuandongzhongdeguanjianbujian，nengyouxiaotigaochuandongxiaolv，tishengdingweijingdu，jieshengcaozuoshijian。benwencongyingyongjiaoduchufa，duigunzhusigangdequdongjiegoujinxinglefenxi
，duigunzhusigangdeyixieguanjiancanshujinxingleshuoming
，bingchongfenkaolvkehudeshijiyaoqiu

，duigunzhusigangxuanxinggeyaojianjinxinglexiangxijisuanhefenxi，bingxuanpeilegaoxingjiabimanzushiyongyaoqiudegunzhusigang。

 

    關鍵詞：柔性化，定位精度，直線運動，額定靜負荷

 

    隨著現代化生產的工業自動化程度提高
，客戶對自動化、高(gao)效(xiao)率(lv)和(he)高(gao)精(jing)度(du)傳(chuan)動(dong)的(de)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。很(hen)多(duo)傳(chuan)統(tong)的(de)傳(chuan)動(dong)方(fang)式(shi)已(yi)不(bu)適(shi)合(he)當(dang)前(qian)產(chan)業(ye)的(de)需(xu)要(yao)，滾(gun)珠(zhu)絲(si)杠(gang)這(zhe)種(zhong)高(gao)精(jing)度(du)的(de)傳(chuan)動(dong)產(chan)品(pin)在(zai)市(shi)場(chang)上(shang)的(de)需(xu)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)。滾(gun)珠(zhu)絲(si)杠(gang)是(shi)工(gong)具(ju)機(ji)和(he)精(jing)密(mi)機(ji)械(xie)上(shang)最(zui)常(chang)使(shi)用(yong)的(de)傳(chuan)動(dong)元(yuan)件(jian)，其(qi)主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)是(shi)將(jiang)旋(xuan)轉(zhuan)運(yun)動(dong)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)線(xian)性(xing)運(yun)動(dong)
，或(huo)將(jiang)扭(niu)矩(ju)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)軸(zhou)向(xiang)反(fan)覆(fu)作(zuo)用(yong)力(li)
，同(tong)時(shi)兼(jian)具(ju)高(gao)精(jing)度(du)
、可逆性和高效率的特點。

chuantongzhiyaoxingyeyapianjishangtiaozhengyaopianyamodejianxijibenweishoudongcaozuo，tiaozhengjingducha

，xiaolvdi，yanzhongzhiyuelezhiyaochangdeshengchanchanneng，kehugenggaigaijiegoudeyiyuanfeichangqianglie。duiyushejigongchengshieryan
，ruhexuanpeiheshidedingweijingdu
，xuanpeigaoxingjiabidegunzhusigang
，shiyixiangfeichangzhongyaobingqieshizaibixingdegongzuo。

 

    （I） 運動方向：垂直方向

    （Ⅱ）負載大小F：無外加壓力狀況：20-30KG

                    外加壓力大小：1000KG

    （Ⅲ）運行速度Nm：勻速運行
，10rpm

    （Ⅳ）絲杠導程P：5mm

    （Ⅴ）精度要求E：50mm內累積偏差＜0.02mm

    （Ⅵ）有效行程L：120mm

 

    客戶之前結構主要采用手動方式進行動力傳動和定位。

    機構的工作原理：在zai蝸wo杆gan的de一yi端duan裝zhuang有you手shou輪lun，轉zhuan動dong手shou輪lun帶dai動dong蝸wo杆gan轉zhuan動dong
，再zai由you蝸wo杆gan帶dai動dong斜xie齒chi輪lun
，該gai斜xie齒chi輪lun在zai軸zhou向xiang上shang下xia兩liang端duan被bei限xian製zhi住zhu，隻zhi能neng作zuo旋xuan轉zhuan運yun動dong，且qie同tong螺luo母mu聯lian為wei一yi體ti，通tong過guo斜xie齒chi輪lun和he螺luo母mu的de旋xuan轉zhuan運yun動dong，帶dai動dong直zhi徑jing為weiM22mm的de升sheng降jiang杆gan作zuo上shang升sheng或huo下xia降jiang的de直zhi線xian運yun動dong。運yun動dong到dao要yao求qiu的de工gong藝yi位wei置zhi後hou，升sheng降jiang杆gan就jiu停ting止zhi不bu動dong了le，壓ya藥yao動dong作zuo開kai始shi進jin行xing，壓ya藥yao運yun行xing期qi間jian，壓ya輪lun的de最zui大da壓ya力li為wei1噸。而當壓藥品種需要更換時
，再手動調節升降杆上升或向下做直線運動到另一工位。

    從運動機理上分析，該機構設計合理，能滿足使用要求。但不足之處也非常明顯：

    （1）靠人工來調整上升或下降距離
，自動化程度很低。

    （2）外協加工的升降杆與斜齒輪為非標產品，製造精度難以保證。

    （3）工作效率低。因藥片本體比較小

，要求的厚薄精度比較高，隻能通過多次的試驗來進行調整。

    基於以上存在不足，客戶期望提升設備檔次，操作更加靈活快捷
，達到以下要求：

    （1）提升設備的柔性生產能力
，快速應對不同規格的藥片生產。

    （2）提高調整效率，減少試驗次數，提高成功率。

    （3）定位精度要求≤0.02mm

 

    針對客戶的改進要求，客戶對結構進行了調整：擯棄手動操作裝置，改為完全自動化操作和控製的裝置
，同時實現更精確的定位要求。為此
，客戶對設備進行了結構改進。

運動機理分析：改進後通過伺服電機11帶動連接間15，再通過鍵與螺母3的連接
，帶動螺母旋轉
，螺母沿軸向被限位，不能作直線運動，從而帶動滾珠絲杠8作直線運動。進而達到調節滾輪與壓板的間隙，控製藥片厚薄的目的。

    以上結構的好處也非常明顯：

    （1）通過伺服電機帶動滾珠絲杠運動
，代替手動搖輪，操作簡單方便，自動化程度得到提升。

    （2）通過選用高精度滾珠絲杠，達到更高的傳動精度。

    （3）應對不同的藥片，可比較快捷達到生產要求，柔性化得到加強。

    結構改進的主要難點在於：

    （1）裝配絲杠的空間比較狹小。

    （2）不同於傳統的絲杠旋轉，螺母作直線運動；客戶要求螺母旋轉，絲杠作直線運動。

 

    1
、基本額定靜負荷C0定義

    即絲杠軸向靜止的負荷，是指絲杠承受絲杠溝槽與鋼珠接觸點（即螺母與絲杠軸）的永久變形量和鋼珠本身的永久變形量的總和達到鋼珠直徑的0.01%時的最大軸向力。此負荷值即為基本額定靜負荷。

    2、受力分析

    無外力狀況時，軸向負載為30KG
，即30kgf

    施加外力時
，軸向負載為1噸，即1000kgf

    考慮到設備實際工作狀況

，滾珠絲杠在運動狀態（即調節間隙大小時）隻(zhi)受(shou)負(fu)載(zai)平(ping)台(tai)自(zi)身(shen)重(zhong)力(li)作(zuo)用(yong)，該(gai)重(zhong)量(liang)非(fei)常(chang)小(xiao)
，可(ke)不(bu)用(yong)考(kao)慮(lv)。施(shi)加(jia)外(wai)力(li)時(shi)
，因(yin)外(wai)力(li)較(jiao)大(da)，需(xu)重(zhong)點(dian)考(kao)慮(lv)
，此(ci)時(shi)絲(si)杠(gang)處(chu)於(yu)靜(jing)止(zhi)狀(zhuang)態(tai)，因(yin)而(er)我(wo)們(men)參(can)考(kao)滾(gun)珠(zhu)絲(si)杠(gang)的(de)額(e)定(ding)靜(jing)負(fu)荷(he)值(zhi)即(ji)可(ke)。

    3、螺帽形式的選定

    對應施加1000kgf外力工況，參考滾珠絲杠樣本
，可查到對應直徑25mm，導程5mm，鋼珠回流圈數4
，滾珠絲杠的額定靜負荷值為4100kgf。如圖表1中的數據所示。

圖1

    C0=4100kgf  Cj=1000kgf 

    C0＞Cj

    由此，初步可選R25-5T4係列滾珠絲杠。

    因滾珠絲杠僅在靜態時受力，隻要受力大小有一定的安全餘量即可滿足要求，該安全餘量S推薦選3倍以上。根據以下公式進行核算：

   S=

   帶入相應數據
，有：

   S= = =4.1＞3

   故R25-5T4係列滾珠絲杠滿足預期使用要求。

  

    客戶在滾珠絲杠軸向運動的調整距離比較小，不超過120mm，同時考慮螺母自身的長度

，客戶絲杠長度選為183mm。

      滾珠絲杠的精度可根據圖表2中的數據來確定。

圖2

    客戶的有效行程在120mm以內，要求的累積導程偏差在0.02mm以內。根據以上表格，選取精度等級C4即可滿足使用要求。

 

    綜上核算及精度確認，根據中達滾珠絲杠型號編碼規則，最終滾珠絲杠的型號確定為：R25-5T4-FSI-183-183-C4。

 

    在此次藥片機的機構升級改進項目中，主要協助客戶對原手動機構進行了自動化改進
，實現了客戶的預期要求；同時對滾珠絲杠的選型、計ji算suan進jin行xing了le詳xiang細xi分fen析xi，選xuan擇ze了le合he適shi的de產chan品pin。通tong過guo此ci次ci結jie構gou改gai型xing成cheng功gong，客ke戶hu在zai後hou續xu的de常chang規gui機ji型xing上shang，將jiang參can考kao本ben案an全quan部bu更geng換huan為wei滾gun珠zhu絲si杠gang傳chuan動dong的de自zi動dong化hua操cao作zuo結jie構gou。

相信隨著國內自動化水平的提高，滾珠絲杠這種高端傳動產品將會被越來越多的應用到各行業，進一步滿足客戶對高速、高精的需求。

 

    [1] 滾珠絲杠的選擇與應用--《現代零部件》         2004年Z2期

    [2] 高速滾珠絲杠副綜合性能測試係統開發與應用   網絡百度文庫  2010.5.22