第4章 同步带与滚珠丝杠

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表4.1-3 圆弧同步带允许的最小弯曲直径 2b-4a
4.2 滚珠丝杠的安装与维护
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4.2.1 滚珠丝杠的结构原理
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1.结构原理 滚珠丝杠是滚珠丝杠螺母副的简称,它是一种以滚珠作为滚动体 的螺旋式传动元件。滚珠丝杠的制造工艺成熟、传动效率和传动 精度高、安装维修方便,它是机电一体化设备行程6m以下的直线 传动系统使用最为广泛的传动形式。
第四章 同步带与滚珠丝杠
4.1 CRB与同步带的安装与维护 4.2 滚珠丝杠的安装与维护 4.3 滚动导轨的安装与维护
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4.1 CRB与同步带的安装与维护
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4.1.1 机械核心部件概述
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1.机械核心部件
通过第3章对工业机器人结构的分析,我们可以知道,尽管工业机器 人的形态各异,但它们都是由若干关节和连杆,通过不同的结构设 计和机械连接所组成的机械装置。基本构件结构简单、传动系统 组成类似、核心部件种类单一,是工业机器人机械部件组成和结 构的基本特点。因此,就机械结构而言,工业机器人与数控机床、 FMC、FMS等自动化加工设备相比,实际上只是一种小型、简单 的机电一体化设备。
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源自文库
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图4.2-7 滚珠丝杠的安装形式
图4.2-7 滚珠丝杠的安装形式(续) 2b-4a
2.滚珠丝杠的支承
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图4.2-8 滚珠丝杠的支承轴承
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4.2.2 滚珠丝杠的预紧 滚珠丝杠螺母副的预紧是提高丝杠刚度、减小传动间隙的 重要措施。滚珠丝杠使用一段时间后,可能会因为滚珠、滚 道的磨合或磨损,而产生变形和间隙,导致运动精度的下降。 此时,一般可通过滚珠丝杠的重新预紧,恢复传动精度。
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1.单螺母丝杠预紧 单螺母结构的滚珠丝杠预紧主要有图4.2-3所示的增加滚珠直径、 螺母夹紧、变位导程三种方法。
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图4.2-3 单螺母滚珠丝杠的预紧原理 1—螺母 2—滚珠 3—丝杠 4—螺栓
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2.双螺母丝杠预紧 双螺母滚珠丝杠有两个螺母,只要调整这两个螺母的轴向相对位 置,就可使螺母产生整体变位,使螺母中的滚珠分别和丝杠螺纹滚 道的两侧面接触,从而消除间隙,实现预紧。双螺母结构的滚珠丝 杠的预紧简单可靠、刚性好,其最大预紧力可达到额定动载荷的1 0%左右或工作载荷的33%。
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图4.1-4 螺钉安装顺序
3. CRB的维护和更换 (1)轴承维护
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表4.1-1 固定螺钉的拧紧转矩参考表 2b-4a
表4.1-2 轴承精度等级对照表 2b-4a
4.1.3 同步带安装与维护
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1.基本特点 同步带传动系统是通过带齿与轮的齿槽的啮合来传递动力的一种 带传动系统,它综合了普通带传动、链传动和齿轮传动的优点,具 有速比恒定、传动比大,传动无转差、传动平稳,吸振性好、噪声 小等诸多优点。因此,在机械制造、汽车、轻工、化工、冶金等 各行业得到了广泛的应用,它也是工业机器人常用的传动装置之 一。
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3.通用基础件 除了减速器外,工业机器人的机械传动系统同样需要使用轴承、 同步皮带、滚珠丝杠、直线导轨等机电一体化设备通用的基础部 件。
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4.1.2 CRB的安装与维护
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1.结构与特点 交叉滚子轴承(Cross Roller Bearing,CRB)是一种滚柱呈90°交叉排 列、内圈或外圈分割的特殊结构轴承,它与一般轴承相比,具有体 积小、精度高、刚性好、可同时承受径向和双向轴向载荷等优 点,而且安装简单、调整方便,因此,特别适合于工业机器人、谐波 减速器、数控机床回转工作台等设备或部件,它是工业机器人使 用最广泛的基础传动部件。
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2.减速器
在工业机器人的机械核心部件中,减速器是工业机器人所有回转 运动关节都必须使用的关键部件。基本上,减速器的输出转速、 传动精度、输出转矩和刚性,实际上就是工业机器人对应运动轴 的运动速度、定位精度、承载能力。因此,工业机器人对减速器 的要求非常高,传统的普通齿轮减速器、行星齿轮减速器、摆线 针轮减速器等都不能满足工业机器人高精度、大比例减速的要 求。为此,它需要使用专门设计的特殊减速器。
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图4.2-4 垫片预紧原理 1、3—螺母 2—垫片
图4.2-5 螺纹预紧原理 1、3—丝杠螺母 2—预紧螺母 4—键
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图4.2-6 齿差预紧原理 1、4—螺母 2、3—内齿轮
4.2.3 滚珠丝杠的安装与维护
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1.滚珠丝杠的安装 滚珠丝杠的安装形式与传动系统的结构、刚度密切相关,工业机 器人使用与维护时需要确保支承部件安装可靠、调整合理。
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图4.2-1 滚珠丝杠的外形和结构 1—丝杠 2—滚珠 3—螺母 4—反向器 5—密封圈
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2.内循环和外循环 滚珠丝杠螺母上的回珠滚道形式称为滚珠丝杠的循环方式,它有 图4.2-2所示的内循环和外循环两种。
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图4.2-2 滚珠丝杠的循环方式 2b-4a
3.结构改进 为了满足现代高速、高精度设备的传动需要,滚珠丝杠制造厂商 正在不断采取措施,提高滚珠丝杠的高速性能,瑞士、德国、日本 在滚珠丝杠研发和制造方面处于国际领先地位,它们目前所采取 的改进措施主要有如下几方面。
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图4.1-1 轴承结构原理
2. CRB的安装要求 根据不同的结构,CRB有图4.1-2所示压圈(或锁紧螺母)固定、端面 螺钉固定等安装方式,轴承的间隙可以通过分割内圈或外圈上的 调整垫或压圈厚度进行调整。
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图4.1-2 CRB的安装 2b-4a
图4.1-3 润滑脂充填孔加工 2b-4a
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2.结构原理 同步带传动系统由图4.1-5所示的内周表面有等间距齿形的环行带 和具有相应啮合齿形的带轮所组成。
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图4.1-5 同步带传动系统组成 2b-4a
图4.1-6 同步带的构成 1—同步齿 2—强力层 3—带背
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3.安装与维护 总体而言,同步带传动系统的安装调整较为方便,传动部件安装时 需要注意如下几点。
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