Что, почему и как

Благодаря своей способности обеспечивать высокую тягу и точное позиционирование, шариковые винты находят применение во многих автоматизированных сборочных процессах, требующих линейного перемещения.

Шариковые винты приводят в движение позиционирующие платформы для сборки мелких деталей. В роботах шариковые винты управляют осью Z, а в электромеханических сборочных прессах — ползунком. Благодаря высокой жесткости, малому оседанию и высокой скорости перемещения, шариковые винты используются во многих машинах для сборки электроники, включая загрузчики магазинов, принтеры для нанесения пасты, дозаторы, а также оборудование для установки и вставки компонентов.

Подобно трапецеидальным винтам, шариковые винты преобразуют вращательное движение в линейное. Но в отличие от трапецеидальных винтов, шариковые винты имеют вогнутую винтовую резьбу, а шариковые подшипники перемещаются между винтом и гайкой по замкнутой дорожке качения. Такая конструкция значительно снижает механический износ и позволяет шариковому винту преобразовывать более 90 процентов крутящего момента двигателя в осевую нагрузку.

Резьба на шариковинтовой передаче может быть шлифованной или накатанной. Шариковинтовые передачи со шлифованной резьбой точнее, чем с накатанной, но и стоят дороже. Как и трапецеидальные винты, шариковинтовые передачи имеют незначительный люфт, или относительное осевое перемещение между винтом и гайкой, когда двигатель не вращается. В обоих типах винтовых передач люфт обычно начинается с 0,006 дюйма. Однако по мере износа трапецеидального винта величина люфта увеличивается. В шариковинтовой передаче этого не происходит из-за низкого износа.

Вопрос о том, является ли люфт проблемой, зависит от области применения. Например, в системах с вертикальным перемещением нагрузка постоянно давит на гайку, поэтому люфт не является проблемой. Один из способов устранения люфта — использование предварительно нагруженной гайки. Предварительная нагрузка означает, что контакт между шариками и канавками предварительно напряжен, поэтому в дорожке качения нет зазора. Положение гайки полностью зависит от положения вала при вращении. Предварительная нагрузка также повышает жесткость системы.

Не следует упускать из виду опорные подшипники на каждом конце шариковинтовой передачи. Они обозначаются как простые, неподвижные или свободные. Простые опоры, такие как шариковые подшипники, обеспечивают хорошую радиальную жесткость, но не осевую. Неподвижные опоры, такие как пары радиально-упорных подшипников, обеспечивают жесткость в обоих направлениях. Свободная опора — это именно то, что подразумевает название — отсутствие опоры вообще.

Качество крепления шарикового винта определяет скорость его вращения и допустимую нагрузку. При выборе шариковых винтов инженеры должны предоставить как можно больше информации о применении. Эта информация должна включать ожидаемые нагрузки, направления вращения, цикл работы, ход поршня и срок службы. Важны даже условия окружающей среды, поскольку они могут влиять на герметичность подшипников.

Кори советует инженерам понимать разницу между точностью, повторяемостью и разрешением, а также избегать указания большей точности, чем это действительно необходимо. Повышение точности винта обходится очень дорого. Повышение повторяемости — это разница между стандартной гайкой и гайкой с предварительной нагрузкой. Это будет стоить дороже, но не так дорого, как повышение точности. Повышение разрешения — это дешево и просто.